ТЕСЛА ОТВЕЧАЕТ Д-РУ ЛУИСУ ДУНКАНУ И ОБЪЯСНЯЕТ ДЕЙСТВИЕ МОТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 15 страница
К этому способу работы мы сегодня неоднократно обращались. Так, например, при достижении накала головки, когда до лампы дотрагивались рукой, тело экспериментатора служило усилителем действия. Использовавшаяся лампа была похожа на ту, что показана на рисунке 19, а потенциал на катушке был невелик, недостаточен для того, чтобы накалить головку лампы, висящей на проводе; и кстати, для того чтобы провести опыт более показательно, была использована такая большая головка, что потребовалось время, чтобы она накалилась после того, как лампу взяли в руки. Контакт с лампой, конечно, был необязателен. Нетрудно, используя довольно большую лампу с необычно малым электродом, создать такие условия, что электрод раскаляется при приближении экспериментатора на несколько футов к лампе, а при отступлении накал уменьшается.
Во время другого опыта, когда вызывалась фосфоресценция, применялась подобная лампа. И снова потенциала было недостаточно для возбуждения свечения до тех пор, пока действие не было усилено — в данном случае, однако, по-другому — прикосновением металлического предмета к гнезду. Электродом в лампе служила углеродная головка настолько большая, чтобы не вызвать накаливания и не испортить таким образом эффекта фосфоресценции.
В других ранних опытах применялась лампа такая, как показано на рисунке 12. В данном примере, прикладывание к колбе двух пальцев вызывало на стекле одну или две тени в форме ножки, при этом прикосновение пальцев вызывало такой же эффект, как применение в обычных условиях внешнего электрода. Во всех опытах действие усиливалось путем наращивания мощности на том конце провода, который соединялся с катушкой. Как правило, нет необходимости прибегать к таким методам и при более высоких частотах; но когда это требуется, колба или трубка могут быть Рис. 25 легко приспособлены для этих целей.
|
|
|
На рисунке 24, например, показана экспериментальная колба L, имеющая сверху горловину п для размещения покрытия из фольги, которое можно соединить с внешним предметом большой площади. Лампа, показанная на рисунке 25, также может светиться от присоединения жестяной фольги на горловине п к выводу, а подводящего провода w к изолированной пластине. Если лампа установлена в гнезде прямо, как показано на разрезе, то в горловину п можно установить экран из проводника, с помощью которого действие усилится.
Более совершенная конструкция лампы показана на рисунке 26. В данном случае конструкция такая, какая продемонстрирована на рисунке 19. Цинковая пластина Z с цилиндрическим выступом Т надета на металлическое гнездо S. Лампа свисает на проводе t, причем цинковая пластина Z выполняет двоякую функцию усилителя и отражателя. Отражатель отделен от вывода t выступом изоляционной пробки Р.
|
|
|
Похожая конструкция флюоресцентной трубки показана на рисунке 27. Трубка Т изготовлена из двух коротких трубок разного диаметра, закупоренных на концах. Снизу размещено проводящее покрытие С, соединенное с проводом w. Провод на верхнем конце имеет крепежную петлю и проходит по центру тонкой трубки, заполненной плотно набитым изолятором. С внешней стороны трубки Т есть еще одно проводящее покрытие Cf на которое надет металлический отражатель Z, который должен быть отделен от провода w толстым слоем изоляции.
Экономичное использование отражателя или усилителя требует, чтобы вся энергия, подаваемая на воздушный конденсатор, была возместима, иными словами не должно быть потерь ни в газообразной среде, ни благодаря ее действию где бы то ни было. Это далеко не так, но, к счастью, потери можно свести к любому желаемому значению. По этому поводу следует сделать несколько пояснений, чтобы расставить все точки над i в опытах, предпринятых для исследования этого направления.
Допустим, что небольшая спираль, как в опыте на рисунке 17, одним концом соединена с одним из выводов катушки индуктивности, а вторым — с металлической пластиной или, для простоты, с шаром, изолированным в пространстве. Когда катушка начинает работать, потенциал шара меняется и небольшая спираль ведет себя так, как будто ее свободный конец соединен с другим выводом катушки. Если внутрь спирали поместить железный провод, он сразу раскалится, а это значит, что через спираль проходит сильный ток. Как ведет себя в данном случае металлический изолированный шар? Он может быть конденсатором, накапливающим и отдающим энергию, а может быть просто стоком энергии, и условия опыта определяют, чем он больше является в настоящее время. Когда шар находится под высоким напряжением, он индуктивно действует на окружающий его воздух или иной газ. Молекулы или атомы, находящиеся вблизи шара, естественно, притягиваются сильнее, и проходят большее расстояние, чем те, что дальше от него. Когда ближайшие молекулы ударяются о шар, они отталкиваются, и по всей зоне действия индукции происходят столкновения. Теперь ясно, что если потенциал постоянен, то таким образом потери энергии будут очень малы, ибо молекулы, находящиеся ближе всего к шару, получив от удара дополнительный заряд, не притягиваются до тех пор, пока не избавятся если не от всего, то хотя бы от большей части дополнительного заряда, что достигается многими столкновениями. На основании того факта, что в сухом воздухе очень мало потерь энергии, можно прийти к такому выводу. Когда потенциал шара не постоянный, а переменный, условия в корне меняются. В таком случае происходит ритмическая бомбардировка, независимо от того, теряют ли молекулы заряд после удара или нет; более того, если заряд теряется, столкновения становятся более сильными. Всё же, если частота импульсов невелика, потери, вызванные ударами и столкновениями, будут большими, если только потенциал не крайне высок. Но при высоких частотах и более или менее высоких потенциалах потери могут быть огромными. Количество энергии, утраченное за единицу времени, пропорционально произведению количества столкновений в секунду, или частоты, и количеству энергии, потраченной при каждом столкновении. Но энергия столкновения должна быть пропорциональна квадрату электрической плотности шара, так как заряд, переданный молекулам, пропорционален этой плотности. Из этого следует вывод, что общее количество потерянной энергии пропорционально произведению частоты и квадрата электрической плотности; но этот закон требует экспериментального подтверждения. Если предположить, что приведенные высказывания верны, то, часто меняя потенциал тела, помещенного в изолирующую газообразную среду, можно рассеять любое количество энергии. Большее количество энергии тогда, полагаю я, не рассеивается в форме длинных эфирных волн, перемещающихся на большие расстояния, как многие полагают, но потребляется, как, например, в случае с изолированным шаром — в процессе потерь в результате ударов и столкновений и вблизи шара. Для уменьшения рассеивания необходимо добиться небольшой электрической плотности — тем меньшей, чем выше частота.
|
|
|
|
|
|
Но поскольку на основании ранее выдвинутого предположения потери уменьшаются пропорционально квадрату плотности, и так как токи высокой частоты при передаче по проводам вызывают большие потери, следует, что в целом лучше пользоваться одним проводом, а не двумя. Следовательно, если моторы, лампы или иные приборы усовершенствуются и их можно будет эксплуатировать при помощи токов высокой частоты, экономические причины будут диктовать нам использование только одного провода, особенно если расстояния огромны.
Когда энергия адсорбируется конденсатором, он ведет себя так, как будто его емкость увеличилась. Это явление всегда имеет место, в большей или меньшей степени, но оно невелико и не имеет последствий, если частота невысока. При использовании крайне высокой частоты, и обязательно в данном случае высокого потенциала, адсорбция — или то, что в нашем случае, в частности, называется потерей энергии вследствие присутствия газообразной среды, — это важный фактор, который надо учитывать, так как энергия, потерянная в воздухе, может составлять любую часть затраченной энергии. Может показаться, что по измеренной или вычисленной емкости конденсатора очень трудно определить его действительную емкость или период колебаний, особенно если конденсатор имеет маленькую поверхность и высокий потенциал. Так как многие важные результаты зависят от точности предположения, этот предмет требует тщательного исследования другими экспериментаторами. Для уменьшения шансов на ошибку в указанных опытах я бы посоветовал использовать шары или пластины большой площади, дабы уменьшить электрическую плотность. В противном случае, если это возможно практически, следует пользоваться масляным конденсатором. По видимому, в масле или других жидких диэлектриках, таких потерь, как в газообразной среде, не происходит. Если есть возможность полностью выгнать газ из конденсаторов с твердым диэлектриком, то их следует помещать в масло только лишь по соображениям экономии; тогда они могут получать наивысший потенциал и оставаться холодными. В лейденских банках потери в воздух практически малы, так как покрытия из фольги большие, расположены близко друг к другу и заряженные поверхности не открыты напрямую; но когда потенциалы высоки, потери могут быть значительны на верхнем крае фольги или около него, там, где на воздух оказывается самое сильное воздействие. Если банку поместить в олифу, то она сможет выполнять работу, в четыре раза превышающую то же самое количество, выполненное за единицу времени при обычных условиях, и потери при этом будут ничтожны.
Не следует думать, что тепловые потери в воздушном конденсаторе обязательно связаны с образованием видимых потоков или кистей. Если небольшой электрод, помещенный в колбу с воздухом, соединить с выводом катушки, можно заметить потоки, исходящие от него, а воздух в колбе нагреется; если вместо электрода туда поместить большой шар, то потоков не будет, но воздух нагреется.
Также не следует думать, что температура воздушного конденсатора может дать представление о потерях при нагреве, так как в таком случае теплота должна выделяться гораздо быстрее: в дополнение к обычному излучению происходит очень интенсивный отток тепла с независимыми носителями, поскольку не только устройство, но и воздух на некотором расстоянии от него нагреваются из-за возможных столкновений.
Благодаря этому в экспериментах с катушкой повышение температуры можно отчетливо наблюдать только, когда предмет, соединенный с ней, достаточно мал. Но если аппарат больших размеров, даже большой предмет нагреется, например, человеческое тело; и я думаю, что опытным врачам полезно последить за такими опытами, которые при правильной конструкции устройств не представляют никакой угрозы для здоровья.
Здесь возникает интересный вопрос, в основном, для метеорологов. Как ведет себя Земля? Земля — это воздушный конденсатор, но он совершенен или нет, или является просто стоком энергии? Нет почти никаких сомнений, что во время таких возбуждений, которые происходят во время опытов, Земля — совершенный конденсатор. Но всё может быть иначе, когда ее заряд начинает колебаться под влиянием каких-то небесных воздействий. В таком случае, как указывалось ранее, видимо, только небольшое количество энергии будет передано в космос в форме длинных эфирных волн, но наибольшее количество энергии, я думаю, истратится при молекулярных и атомных столкновениях, и уйдет в космос в форме коротких тепловых и, возможно, световых волн. Так как частота колебаний заряда и потенциал, по всей вероятности, крайне велики, преобразованная в теплоту энергия может быть значительна. Поскольку электрическая плотность распределяется неравномерно, как по причине неровностей земного рельефа, так и из-за различных атмосферных явлений, полученный эффект будет разным в разных местах. Значительные изменения в температуре и атмосферном давлении вследствие этого могут происходить в разных местах планеты. Изменения могут быть постепенными или внезапными, соответственно природе возбуждения, и могут вызывать ливни и грозы, или локально изменять погоду так или иначе.
Из приведенных замечаний можно сделать вывод о том, каким важным фактором становятся потери в воздухе, окружающем заряженные поверхности, когда электрическая плотность велика, а частота импульсов чрезмерна.
Но в соответствии с нашими объяснениями выходит, что воздух — изолятор, то есть он состоит из независимых носителей зарядов, погруженных в изолирующую среду. Так получается, когда воздух находится под обычным или немного выше, или очень малым давлением. Когда же воздух немного разрежен и проводит ток, тогда настоящие потери проводника также имеют место. В таком случае, конечно, значительное количество энергии может быть рассеяно в воздухе даже при постоянном потенциале, или импульсах низкой частоты, если плотность очень большая.
Когда газ находится под очень небольшим давлением, электрод нагревается сильнее, так как достигаются более высокие скорости. Если газ вокруг электрода сильно сжат, то смещения, а соответственно и скорости, очень малы, и нагрев незначителен. Но если в таком случае повысить частоту, то электрод нагреется до высокой температуры, точно так же, как он бы нагрелся, если бы газ находился под низким давлением; на самом деле откачка воздуха необходима, потому что мы не можем получить (и возможно передать) токи требуемой частоты.
Возвращаясь к теме электродной лампы, хорошо было бы как можно больше сконцентрировать тепло возле электрода путем предотвращения циркуляции воздуха в колбе. Если взять очень маленькую колбу, то в ней тепло будет концентрироваться лучше, чем в большой, но ее емкость может не позволить ей работать от катушки, но если это произойдет, стекло будет сильно греться. Проще всего усовершенствовать конструкцию, взяв лампу нужного размера и поместив внутрь нее небольшую колбу, диаметр которой точно выверен, расположив ее над тугоплавкой головкой накаливания. Эта конструкция показана на рисунке 28.
Колба L в данном случае имеет горловину п, достаточно широкую для того, что через нее прошла маленькая колба Ъ. В противном случае конструкция будет такой же, как показано на рисунке 18. Маленькая колба размещена на стеклянной ножке s, на которой есть тугоплавкая головка т. От алюминиевой трубки а ее отделяют несколько слоев слюды М для того, чтобы не допустить трещин стеклянной ножки вследствие резкого нагревания алюминиевой трубки при внезапном включении катушки. Если требуется производить свет только за счет накаливания электрода, то внутренняя колба должна быть как можно меньше. Если желательно вызвать фосфоресценцию, то она должна быть побольше, иначе она может нагреваться и свечение прекратится. В такой конструкции обычно только в маленькой колбе возникает фосфоресценция, так как внешняя колба практически не подвергается бомбардировке.
В некоторых лампах, показанных на рисунке 28, маленькие трубки были выкрашены фосфоресцирующей краской и получались прекрасные световые эффекты. Вместо того чтобы увеличивать размер внутренней колбы и избежать преждевременного нагрева, целесообразно взять больший электрод т. Это ослабит бомбардировку по причине меньшей электрической плотности.
Много ламп было изготовлено по схеме, изображенной на рисунке 29. Здесь маленькая колба Ь, содержащая тугоплавкую головку т, после того как в ней создали вакуум, была закупорена в большой лампе L, из которой воздух был немного откачан. Она также закупорена. Принципиальное отличие этой конструкции в том, что она позволяет достичь высокой степени вакуума и в то же время использовать большую колбу. В процессе опытов, проводимых с такими лампами, выяснилось, что лучше всего делать ножку 5 возле пробки е очень толстой, а подводящий провод w тонким, так как случалось такое, что ножка в этом месте нагревалась и колба трескалась. Часто получалось так, что вакуума в большой колбе было достаточно лишь для того, чтобы проходил разряд, а пространство между колбами было малинового цвета, давая любопытные эффекты. В некоторых случаях, когда вакуум был небольшой и воздух хорошо проводил ток, чтобы сильно накалить головку т, желательно было в верхней части горловины колбы поместить жестяную фольгу, замкнутую на изолированный предмет, землю или другой вывод катушки, так как хорошо проводящий ток воздух немного ослаблял эффект, возможно, потому, что на него индуктивно действовал провод w там, где он входил в колбу в точке е. Еще одна трудность, которая, однако, всегда присутствует, когда тугоплавкую головку помещают в небольшую колбу, обнаружилась в конструкции, показанной на рисунке 29, а именно: вакуум в колбе Ь снижался за короткое время.
Основная идея обеих конструкций — сосредоточить тепло в центральной части лампы, прекратив циркуляцию воздуха. Этого удалось добиться, но вследствие нагрева внутренней колбы и постепенного испарения стекла трудно поддерживать вакуум, даже если выбрать конструкцию, помещенную на рисунке 28, где колбы сообщаются.
Но, конечно, идеальный путь — это достижение достаточно высокой частоты. Чем выше частота, тем медленнее воздухообмен и, я полагаю, можно достичь такой частоты, когда циркуляция совсем прекратится, независимо от того, сколько молекул воздуха окружают вывод. Тогда мы сможем получить пламя, при котором не будет потерь материала, и это будет странное пламя, так как оно будет твердым! При такой высокой частоте в игру вступит инерция частиц. Так как кисть, или пламя, получит твердость в силу инерции частиц, то их обмен прекратится. Это случится обязательно, так как с ростом числа импульсов уменьшается потенциал каждого из них, и в конце концов установятся только атомарные колебания, а передвижение сквозь измеримое пространство прекратится. Так, у обычной газовой горелки, соединенной с источником переменного потенциала можно повысить мощность до определенного уровня по двум причинам — за счет придания дополнительной вибрации, а также вследствие замедления процесса расхода материала. Но, поскольку обновление затруднится, а оно необходимо для поддержания горения, постоянный рост частоты импульсов, — если предположить, что они передаются напрямую пламени, — приведет к «гашению» его, при этом под данным термином мы понимаем прекращение химического процесса.
Я, однако, думаю, что в случае с электродом, помещенным в жидкую изолирующую среду и окруженным независимыми носителями зарядов, на которые он действует индуктивно, достаточно высокая "частота приведет к возникновению притяжения к электроду. Для этого только надо предположить, что независимые тела имеют неправильную форму; тогда они поворачиваются к электроду стороной, имеющей наибольшую электрическую плотность, а это то положение, при котором сопротивление, которое жидкость оказывает при приближении, меньше того, что она оказывает при отходе.
Нет сомнения, что общее мнение таково, что нет никакой возможности получить такие частоты, которые позволят — при допущении того, что некоторые из высказанных взглядов верны — прийти хотя бы к некоторым результатам из тех, что я только что обрисовал как возможные. В ходе исследований, наблюдая за этими явлениями, я пришел к убеждению, что эти частоты могут быть значительно ниже расчетных. В пламени мы вызываем небольшие колебания, заставляя молекулы или атомы сталкиваться. Но каков коэффициент этих столкновений и вызываемых вибраций? Конечно, он будет меньше коэффициента ударов колокола и звуковых вибраций или коэффициента разрядов и колебаний конденсатора. Мы можем заставить молекулы газа сталкиваться при помощи переменных электрических импульсов высокой частоты; также мы можем инициировать процесс в пламени; а из опытов с частотами, которые мы можем в настоящее время получать, я думаю, можно получить результат с импульсами, которые можно передать по проводу.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 50; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!