Никола Тесла - НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Как тогда мы надеемся получить желаемые эффекты на расстоянии посредством электромагнитного воздействия, если даж е при максимальной близости к источнику возмущения, при самых благоприятных условиях, мы можем вызвать только лишь слабое свечение? Пр и воздействии на расстоянии мы имеем резонанс, который и помогает нам. Мы можем соединить откачанную трубку, или другое осветительное устройство, какое бы оно ни было, с изолированной системой нужной емкости, и может увеличить эффект качественно, и только качественно, потому что мы не будем получать больше энергии через это устройство. Таким образом, мы сможем посредством резонансного эффекта получить необходимую электродвижущую силу в откачанной трубке и возбудить слабые свечения, но мы не можем получить достаточное количество энергии, чтобы сделать свет доступным практически, и простой расчет, основанный на результатах экспериментов, показывает, что даже если бы вся энергию, которую трубка будет получать на определенном расстоянии от источника, преобразовалась в свет, то и тогда это вряд ли бы удовлетворяло практическим требованиям. Следовательно, возникает необходимость направления энергии посредством проводящей цепи к месту трансформации. Но поступая так, мы не сможем заметно уйти от существующих сегодня методов, и все, что мы сможем сделать — это лишь усовершенствовать устройство.
Как видно из этих рассуждений, если и возможно практически осуществить этот идеальный способ освещения, то только с помощью электростатических эффектов. В таком случае нужны самые мощные электростатические индуктивные эффекты; таким образом, используемый аппарат должен мочь давать высокие электростатические потенциалы, с огромной быстротой меняющиеся по величине. Высокие частоты особенно хотелось бы иметь из-за того, что с практических точек зрения желательно делать потенциал пониже. При использовании машин, а точнее говоря, любого механического аппарата, получать можно только низкие частоты; следовательно, необходимо обратиться к другим средствам. Разря д конденсатора позволяет нам получить частоты гораздо более высокие, чем получаемые механически, и соответственно, с я этой целью использовал конденсаторы в экспериментах.
В том случае, когда выводы индукционной катушки высокого напряжения, Рис. 30, подсоединены к Лейденской банке, и она пробойно разряжается в цепь, мы можем увидеть, как между шаровыми набалдашниками пляшет дуга, являясь источником чередующихся, а вообще говоря, волнообразных токов, и тогда мы должны обратиться к уже знакомой системе из генератора таких токов, соединенной с ним цепи, и шунтирующего эту цепь конденсатора. Конденсатор в этом случае является на самом деле преобразователем, а так как частота очень высокая, то можно получить практически любое соотношение силы токов в обеих ветвях [цепи]. В действительности аналогия не совсем полная, потому что в пробойном разряде мы почти всегда имеем основное мгновенное изменение сравнительно низкой частоты, и наложенное гармоническое колебание, а законы, управляющие течением токов для того и другого не одинаковы.
При таком преобразовании коэффициент преобразования не должно быть слишком большим, потому что потери в дуге между шаровыми набалдашниками растет по квадрату тока, и если банку разрядить через очень толстые и короткие проводники, намереваясь получить очень быструю осцилляцию, то очень значительная часть запасенной энергии будет потеряна. С другой стороны, слишком малые коэффициенты неприменимы по ряду очевидных причин.
Так как преобразованные токи текут по практически замкнутой цепи, электростатические эффекты обязательно малы, и поэтому я преобразую их в токи или эффекты нужного характера. Я проводил эти преобразования несколькими путями. Предпочтительная схема соединений показана на Рис. 31. Способ работы [системы] позволяет легко получать с помощью небольшого и недорогого аппарата огромные разности потенциалов, которые обычно получались посредством больших и дорогостоящих катушек. Для этого нужно только взять обычную маленькую катушку, подстроить к ней конденсатор и разрядную цепь, образующую первичную цепь маленькой вспомогательной обмотки, и преобразовать с повышением. Так как индуктивный эффект первичных токов чрезвычайно велик, вторичная катушка должна иметь относительно очень немного витков. Тщательная регулировка элементов может обеспечить замечательные результаты.
Стремясь получить этим способом необходимые электростатические эффекты, я встретил, как и можно было ожидать, бесчисленные трудности, которые постепенно преодолевал, однако я все еще не готов подробно рассказать о своем опыте в данном направлении.
Я считаю, что пробойный разряд конденсатора будет играть огромную роль в будущем, потому что он открывает огромные возможности, и не только в области более эффективного получения света и в направлении, обозначенном теорией, но также и во многих других отношениях.
Многие годы усилия изобретателей были направлены на получение электрической энергии из тепла с помощью термостолбика. Замечание, что лишь немногие знают, каковы настоящие трудности с термостолбиком, может показаться несправедливым. Это не неэффективность или маленький выход, — хотя и они являются огромными недостатками, — главный факт состоит в том, что у термобатареи есть своя филлоксера, то есть, что при постоянном использовании она разрушается, и это до сей поры служило помехой для использования термостолбика в промышленном масштабе. И сегодня, когда все современные исследования по-видимому совершенно определенно указывают на использовании электричества очень высокого напряжения, перед многими должен встать вопрос, а почему невозможно практически осуществимым способом получать такую форму энергии из тепла. Мы привыкли смотреть на электростатическую машину как на игрушку, и она ассоциируется у нас с чем-то неэффективным и неприменимом практически. Но сегодня мы должны думать по-другому, потому что сейчас мы знаем, что везде имеем дело с одними и теми же силами, и чтобы они стали доступны — это просто вопрос изобретения соответствующих методов или устройств.
В существующих сегодня системах распределения электричества применение железа, обладающего чудесными магнитными свойствами, позволило нам существенно уменьшить размеры оборудования; однако, несмотря на это, он все еще очень громоздкий. Чем больше мы продвигаемся в изучении явлений электричества и магнетизма, тем больше уверяемся в том, что сегодняшние методы продержатся недолго. По меньшей мере, для выработки света такие тяжеловесное оборудование, по-видимому, ненужно. Потребная энергия очень мала, и поэтому если можно получать свет так же эффективно, как, теоретически, представляется возможным, то аппарат должен иметь очень малую мощность. Поскольку есть очень большая вероятность, что в будущих методах освещения будут использоваться очень высокие потенциалы, было бы очень желательно разработать приспособление, позволяющее преобразовывать энергию тепла в энергию в нужной форме. О сделанном в данной области почти нечего сказать, потому что работе исследователей в этом направлении мешала мысль о том, что электричество напряжением в 50,000 или 100,000 вольт или больше, даже если его получить, не сможет применяться практически.
На Рис. 30 показана схема соединений для преобразования токов высокого в токи низкого напряжения посредством пробойного разряда конденсатора. Эту схему я часто использовал для питания нескольких ламп накаливания, которые были нужны в лаборатории. Я столкнулся с некоторыми трудностями, связанными с дугой разряда, но мне удалось в полной мере преодолеть их; кроме них и регулировки, необходимой для нормальной работы, мне не встретилось никаких других трудностей, и было достаточно легко питать таким способом обычные лампы и даже моторы. Когда линия заземлена, со всеми проводами можно работать совершенно безопасно, независимо от того, насколько высоко напряжение на выводах конденсатора. F3 этих экспериментах для зарядки конденсатора использовалась индукционная катушка высокого напряжения, работающая от батареи или от машины переменного тока; по индукционную катушку можно заменить другим устройством, способным вырабатывать электричество такого же высокого напряжения. Таким образом могут преобразовываться и постоянные, и переменные токи, и в обоих случаях им- пульсы тока могут быть лю- бой нужной частоты. Когда токи, заряжающие конден- сатор, одного направления, и нужно, чтобы преобразо- ванные токи также были од- ного направления, то необходимо, конечно же, выбрать такое сопротивление разрядной цепи, чтобы не было колебаний.
При работе устройств по описанной выше схеме я наблюдал любопытные явления импеданса, которые достаточно интересны. Например, если толстый медный прут изогнуть как показано на Рис. 32 и шунтировать обычными лампами накаливания, то тогда пропуская разряд между шаровыми набалдашниками можно довести лампы до накаливания, хотя они и замкнуты накоротко. При использовании большой индукционной катушки легко получить на пруте узлы, которые можно увидеть по разному уровню свечения ламп, как схематично показано на Рис. 32. Точно определить узлы никогда нельзя, они просто являются максимумами и минимумами потенциалов вдоль прута. Вероятно они возникают из-за нерегулярности дуги между шарами. В целом же, когда используется описанная выше схема преобразования высокого напряжения в низкое, можно подробно изучить поведение пробойного разряда. Узлы можно еще исследовать с помощью обычного вольтметра Кардью, который должен быть хорошо изолированным. Трубки Гейслера также могут светиться между [узловыми] точками изогнутого прута; в данном случае, конечно же, лучше использовать меньшие емкости. Я обнаружил, что подобным образом реально можно зажечь лампу и даже трубку Гейслера, шунтированную коротким толстым куском металла, и вначале этот результат кажется очень любопытным. На самом деле, чем толще медный прут на Рис. 32, тем лучше для успеха этих экспериментов, и тем большее впечатление они производят. Когда используются лампы с длинными тонкими нитями накала, то очень часто можно наблюдать, что нити накала время от времени начинают очень сильно вибрировать, и наименьшие вибрации происходят в узловых точках. Скорее всего, эти вибрации возникают вследствие электростатического взаимодействия между нитью накала и стеклом лампы.
