Никола Тесла - НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Но поскольку, в соответствии с выдвинутыми утверждениями, потери уменьшаются пропорционально квадрату плотности, и так как ток очень высокой частоты предполагает значительные потери при передаче его через проводник, следует, что в целом, предпочтительнее использовать один провод, чем два. Поэтому, если двигатели, лампы или устройства любых других типов будут усовершенствованы так, что они будут способны работать преимущественно от тока сверхвысокой частоты, то по экономическим причинам будет предпочтительнее использовать только один провод, особенно на большие расстояния.
Когда энергия поглощается в конденсаторе, то он ведет себя так, как если бы его емкость возросла. Поглощение всегда существует в большей, или в меньшей степени, но обычно оно невелико и при использовании тока не очень высокой частоты не влечет за собой каких-либо последствий.
При использовании тока сверхвысокой частоты, а также необходимой в таких случаях высокой разности потенциалов, абсорбция, или, более точно применительно к данному случаю, потеря энергии, обусловленная наличием газообразной среды, является важным фактором, который следует принимать во внимание, так как энергия, абсорбируемая в воздушном конденсаторе, может представлять собой любую фракцию подаваемой энергии. Может показаться, что очень трудно отличить замеренную, или расчетную емкости воздушного конденсатора от его действительной емкости, или колебательный период, особенно, если конденсатор имеет очень маленькую поверхность или заряжается до очень высокой разности потенциалов. Так как многие важные результаты зависят от правильности оценки колебательного периода, то эта характеристика требует более тщательного изучения другими исследователями. Для того чтобы уменьшить вероятную ошибку в экспериментах такого типа, желательно использовать сферы, или пластины с большой поверхностью для того, чтобы максимально снизить электрическую плотность. В противном случае, там, где это возможно, предпочтительно использовать масляный конденсатор. В масле или другом жидком диэлектрике, по-видимому, нет таких потерь, как в газовой среде. Невозможно полностью исключить наличие газа в конденсаторах с твердым диэлектриком, такие конденсаторы должны быть погружены в масло хотя бы по экономическим соображениям, тогда к ним можно приложить максимальные нагрузки, и при этом они останутся холодными. В лейденских банках, потери, обусловленные наличием воздуха, сравнительно невелики благодаря тому, что покрытия из фольги большие, плотно прилегают друг к другу, а заряжаемые поверхности не подвержены прямому воздействию. Но когда разность потенциалов очень велика, то потери могут быть более или менее значительными в области верхнего края фольги, т. е. в основном там, где есть влияние воздуха. Если банку погрузить в прокипяченное масло, она будет способна выполнить работу в четыре раза большую, чем она может выполнить за тот же промежуток времени в обычных условиях, при этом потери энергии будут незначительны.
Не следует полагать, что потери при нагревании в воздушном конденсаторе обязательно связаны с образованием видимых стримеров или кистевых разрядов. Если небольшой электрод, размещенный в лампе без вакуума, подсоединить к одной из клемм катушки, то можно увидеть стримеры, исходящие с электрода, а воздух в лампе нагреется. Если вместо небольшого электрода взять большую сферу, и поместить ее внутрь лампы, то стримеры не появятся, а воздух в лампе все же нагреется.
Также не следует полагать, что температура воздушного конденсатора может дать даже приблизительное представление о потерях при нагревании, поскольку в таких случаях нагревание должно происходить намного быстрее. Это происходит потому, что в дополнение к обычному излучению, происходит очень активное выделение тепла независимыми носителями, и не только аппаратура, но и воздух на некотором расстоянии от нее нагревается от многочисленных столкновений.
Благодаря этому, в экспериментах с такой катушкой, повышение температуры может отчетливо наблюдаться только тогда, когда тело, подсоединенное к катушке, очень небольшое. Но в аппаратах большого размера, может быть нагрето даже тело значительного объема, как, например, тело человека. Я думаю, что квалифицированные врачи могли бы задуматься над вопросом о практическом использовании таких экспериментов, которые, если прибор правильно спроектирован, не должны представлять ни малейшей опасности.
Здесь возникает вопрос, представляющий некоторый интерес в основном для метеорологов. Каково поведение Земли? Земля — это воздушный конденсатор, но насколько совершенен этот конденсатор, или это только сток для энергии? Почти не вызывает сомнений факт, что при столь малом возбуждении, которое порождается в результате эксперимента, Земля ведет себя почти как идеальный конденсатор. Но он может быть и другим, когда вследствие резких возмущений, происходящих в небе, возникают колебания его заряда. Возможно, что в этом случае, как было заявлено ранее, только небольшая часть энергии колебаний может быть выброшена в пространство в виде долгих эфирных излучений, а большая часть энергии, как я полагаю, тратится на столкновения и иные воздействия молекул друг на друга, и выбрасывается в пространство в форме коротких тепловых и, возможно, световых волн. Так как и частота колебаний заряда, и потенциал очень велики, то энергия, преобразуемая в тепло, может быть весьма значительной.
Так как плотность должна распределяться неравномерно вследствие неровности поверхности Земли, или за счет различных состояний атмосферы в разных местах, то получающийся эффект, соответственно, должен меняться от места к месту. Поэтому и возникают значительные изменения температуры и давления атмосферы в любой точке поверхности Земли. Изменения могут быть постепенными или очень внезапными, поэтому, в соответствии с природой общего возмущения, и возникают дождь, шторм или локальные изменения погоды в любую сторону.
Из приведенных выше замечаний можно увидеть, что свою важность фактор потерь энергии в воздухе вблизи от заряженной поверхности приобретает тогда, когда велика электрическая плотность, а частота импульсов — огромна. Но, как уже говорилось, это явление подразумевает, что воздух изолирован, то есть, состоит из независимых носителей заряда, погруженных в изолирующую среду. Это утверждение можно рассматривать как причину только тогда, когда давление воздуха близко к обычному (может быть чуть больше), либо, когда оно очень низкое. Когда воздух слабо разрежен и электропроводен, также происходят потери энергии. Конечно, в этом случае, при очень большой плотности, в пространство может быть рассеяно большое количество энергии даже при постоянном напряжении, или при импульсах низкой частоты.
Когда давление газа очень низкое, то электрод нагревается сильнее, так как скорость молекул намного выше. Если газ вокруг электрода сильно сжат, то любые перемещения молекул, а. следовательно и их скорость очень малы, поэтому и нагревание незначительно. Но если в этом случае существенно возрастет частота, то электрод нагреется до высокой температуры, а также, если снизится давление газа. Фактически, необходимо только создать разрежение в лампе, так как мы не можем получить (а возможно, и передать) ток требуемой частоты.
Вернемся к электроду в лампе. Он имеет очевидные преимущества в таких лампах, где нужно максимально ограничить распространение тепла от электрода за счет снижения циркуляции воздуха в ней. Если взять очень маленькую лампу, то нагревание в ней будет ограничено лучше, чем в большой, но она может не иметь достаточной емкости для работы от катушки, а если так, то стекло может сильно нагреваться. Самым простым решением в этой ситуации является использование сферы требуемого размера, но при этом нужно поместить маленькую лампу, диаметр которой правильно рассчитан, над тугоплавким электродом, аходящимся внутри сферы. Такая конструкция приведена на Рис. 28.
В этом случае, сфера L оснащена большой горловиной n, которая позволяет маленькой лампе b перемещаться внутри большой. В противном случае конструкция должна быть такой, как, например, на Рис. 18. Маленькая лампа удобно расположена на стержне S, на котором также расположен тугоплавкий электрод m. Он отделен от алюминиевой трубки а несколькими слоями слюды М для того, чтобы предотвратить повреждение шейки во время быстрого нагревания алюминиевой трубки при включении тока. Если желаем получить свет только в результате накаливания электрода, то внутренняя лампа должна быть такой маленькой, насколько это возможно. Если желаем получить свечение, то лампа должна быть больше, иначе она будет тоже нагреваться, и тогда свечение прекратится. Обычно, в таком устройстве светится только маленькая лампа, так как бомбардировка внешней сферы практически отсутствует. В некоторых из этих ламп, конструкция которых приведена на Рис. 28, маленькие трубки были покрыты слоем светящейся краски, что производило прекрасные эффекты.
