Текст книги "Как я изобрел электричество"

Телефонный наушник является более чувствительным прибором в данном опыте вероятно потому, что он обладает высокой чувствительностью к изменениям магнитного поля. Телефонный наушник состоит из катушки провода, обмотанного вокруг магнита. Когда в катушку индуцируется переменный ток, создаваемый двигателем, меняется магнитное поле, и это приводит к колебаниям магнита внутри наушника. Эти колебания воздействуют на катушку провода и вызывают появление переменного тока в наушнике, что в свою очередь приводит к звуковому сигналу.

В двигателях синхронного типа желательно поддерживать величину смещающего магнетизма постоянной, особенно если магниты разделены неправильно.

Получение вращающего усилия в этих двигателях стало предметом длительных размышлений. Чтобы достичь этого результата, было необходимо создать такое расположение, при котором полюса одного элемента двигателя смещаются альтернативными токами источника, а полюса, образуемые на другом элементе, всегда поддерживаются в правильном отношении к первому, независимо от скорости двигателя. Такое условие существует в двигателе постоянного тока, но в синхронном двигателе, описанном выше, это условие выполняется только при нормальной скорости.

Цель была достигнута путем размещения внутри кольца правильно разделенного цилиндрического железного сердечника, обмотанного несколькими независимыми катушками, замкнутыми сами на себя. Достаточно использовать две катушки под прямым углом, как показано на рисунке 14, но предпочтительнее использовать большее их количество. В результате такого расположения при смещении полюсов кольца в закрытых обмотках арматуры генерируются токи. Эти токи наиболее интенсивны в точках с наибольшей плотностью линий силы, и их эффект состоит в том, чтобы создавать на арматуре полюса, перпендикулярные полюсам кольца, по крайней мере в теории; и поскольку действие полностью независимо от скорости – то есть в том, что касается расположения полюсов, – на периферии арматуры непрерывно действует сила притяжения.

Во многих отношениях эти двигатели схожи с двигателями постоянного тока. Если на них подается нагрузка, то скорость и сопротивление двигателя уменьшаются, и через возбуждающие катушки проходит больше тока, увеличивая усилие. При снятии нагрузки контрэлектродвижущая сила увеличивается, и через первичные или возбуждающие катушки проходит меньше тока. Без нагрузки частота вращения практически равна скорости смещения полюсов магнита.

Обнаружено, что вращательное усилие в этих двигателях полностью соответствует усилию двигателей постоянного тока. Оно, кажется, является наибольшим, когда и якорь, и магнитное поле не имеют никаких выступов. Однако, поскольку в таком положении магнитное поле не может быть сконцентрированным, вероятно, лучший результат можно получить, оставив выступы только на одном из элементов. В целом можно сказать, что выступы уменьшают момент и создают тенденцию к синхронизму.

Характерной особенностью таких двигателей является их способность к очень быстрой инверсии. Это следует из особенного действия двигателя. Предположим, что якорь вращается, а направление вращения полюсов изменяется. Тогда устройство представляет собой динамо-машину, а энергией для привода этой машины служит импульс, сохраненный в якоре, и ее скорость является суммой скоростей якоря и полюсов.

Если мы теперь учтем, что энергия для привода такой динамо-машины будет практически пропорциональна частоте в третьей степени, то по этой причине якорь должен быть быстро инвертирован. Но одновременно с инверсией в действие вступает другой элемент, а именно – поскольку движение полюсов относительно якоря меняется, двигатель действует подобно трансформатору, в котором сопротивление вторичной цепи аномально уменьшается за счет возникновения дополнительной ЭДС в этой цепи. Из-за этих причин инверсия происходит мгновенно.

Если необходимо обеспечить постоянную скорость и одновременно определенное усилие при запуске, то такой результат можно легко получить различными способами. Например, на одном валу можно закрепить два якоря, один для момента и другой для синхронизма, и каждому из них можно придать желаемый приоритет, или можно обмотать якорь для вращательного усилия, но ему можно придать более или менее выраженную тенденцию к синхронизму путем правильной конструкции железного сердечника или любыми другими способами.

Как средство для получения необходимой фазы токов в обеих цепях, простейшим является расположение двух катушек под прямым углом, обеспечивающее наиболее равномерное действие. Однако фазу можно получить множеством иных способов, в зависимости от используемой машины. Любую из динамо-машин, используемых в настоящее время, можно легко адаптировать для этой цели, сделав подключения к соответствующим точкам генерирующих катушек. В случае закрытых контуров якорей, таких как используемые в системах постоянного тока, лучше всего сделать четыре отвода от равноудаленных точек или стержней коммутатора и подключить их к четырем изолированным скользящим кольцам на валу. В этом случае каждая из цепей двигателя подключается к двум диаметрально противоположным стержням коммутатора. В таком расположении двигатель также может работать на половину потенциала и по трехпроводной схеме благодаря подключению цепей двигателя в правильном порядке к трем контактным кольцам.

В многополюсных динамо-машинах, таких как используемые в системах преобразователей, фазу удобно получать, обмотав на якорь две серии катушек таким образом, что, когда катушки одной серии находятся в состоянии максимальной генерации тока, катушки другой серии будут находиться в нейтральном положении или близком к нему, благодаря чему обе серии катушек могут одновременно или последовательно подвергаться действию индуцирующего магнитного поля.

Как правило, цепи в двигателе будут иметь аналогичное расположение, и можно создать различные компоновки для требуемых целей. Однако, самым простым и практичным способом является расположение первичных цепей на неподвижных частях двигателя, что, по крайней мере в определенных формах, исключает использование скользящих контактов. В таком случае магнитные катушки соединяются чередующимся образом в обеих цепях; то есть 1, 3, 5… в одной цепи, а 2, 4, 6… – в другой. Катушки каждой серии могут быть соединены одинаковым образом или чередующимся противоположным; в последнем случае получится двигатель с половинным числом полюсов, и его действие будет соответствующим образом изменено. На рисунках 15, 16 и 17 показаны три разные фазы, при этом магнитные катушки в каждой цепи соединены попеременно в обратном порядке. В этом случае всегда будет четыре полюса: на рисунках 15 и 17 четыре проекции полюсов будут нейтральными, а на рисунке 16 две соседние проекции полюсов будут иметь одинаковую полярность. Если катушки соединены одинаковым образом, то будет восемь чередующихся полюсов, как показано буквами n s’ на рисунке 15.

Использование многополюсных двигателей обеспечивает в этой системе преимущество, которое является столь желанным и недостижимым в системе постоянного тока, а именно, возможность точно управлять скоростью двигателя, независимо от несовершенств в конструкции, нагрузки, и, до определенных пределов, от ЭДС и силы тока.

В общей системе такого рода следует применять следующий план. В центральной станции электроснабжения следует установить генератор с большим числом полюсов. Двигатели, работающие от этого генератора, должны быть синхронного типа, но обладать достаточным вращательным усилием для обеспечения их запуска. При соблюдении правил конструкции можно допустить, что скорость каждого двигателя будет обратно пропорциональна его размеру, и число полюсов следует выбирать соответствующим образом. Однако исключительные требования могут вносить коррективы в это правило. В связи с этим будет полезно предусмотреть у каждого двигателя большее число проекций полюсов или катушек, причем число лучше выбирать кратное двум и трем. Таким образом, просто меняя соединения катушек, двигатель можно адаптировать к любым возможным требованиям.

Если число полюсов в двигателе четное, то действие будет гармоничным и будет получен правильный результат; если это не так, то лучшим решением станет создание двигателя с удвоенным числом полюсов и его соединение в ранее указанном порядке, чтобы получить половину от исходного числа полюсов. Предположим, например, что у генератора двенадцать полюсов и требуется получить скорость, равную ¹²/₇ от скорости генератора. Для этого потребуется двигатель с семью проекциями или магнитными полюсами, и такой двигатель не сможет быть правильно подключен в цепи, если не предусмотрены четырнадцать катушек якоря, что потребовало бы использования скользящих контактов. Чтобы избежать этого, двигатель должен быть оснащен четырнадцатью магнитами, причем семь из них подключаются в каждую цепь, и в каждой цепи магниты должны чередоваться между собой. У якоря должно быть четырнадцать закрытых катушек. Действие двигателя не будет таким идеальным, как в случае четного числа полюсов, но это не будет иметь серьезного значения. При этом недостатки, возникающие из-за этой несимметричной формы, будут уменьшаться пропорционально увеличению числа полюсов.

Если у генератора, скажем, n полюсов, а у двигателя n₁ полюсов, скорость двигателя будет равна скорости генератора, умноженной на n/n₁.

Скорость двигателя, как правило, зависит от числа полюсов, но из этого правила могут быть исключения. Скорость может быть изменена фазой токов в цепях, характером импульсов тока или интервалами между ними или между группами импульсов. Некоторые возможные случаи показаны на рисунках 18, 19, 20 и 21, которые не требуют разъяснений. Рисунок 18 представляет обычное состояние, которое обеспечивает наилучший результат. В таком случае, если используется типичная форма двигателя, показанная на рисунке 9, одна полная волна в каждой цепи произведет одно вращение двигателя. На рисунке 19 тот же результат будет достигнут одной волной в каждой цепи с последовательными импульсами; на рисунке 20 – четырьмя волнами; на рисунке 21 – восемью волнами.

Таким образом можно достичь любой желаемой скорости, по крайней мере в пределах практических требований. Такое преимущество системы вытекает из ее простоты. При полной нагрузке электродвигатели показывают такую же эффективность, как и двигатели постоянного тока. Трансформаторы обладают дополнительным преимуществом благодаря своей способности приводить в действие электродвигатели. Они позволяют вносить подобные изменения в конструкцию, что облегчает введение электродвигателей и их адаптацию к практическим требованиям. Их эффективность должна быть выше, чем у существующих трансформаторов, и моя убежденность основывается на следующем.

В использующемся в настоящее время трансформаторе мы создаем токи во вторичной цепи путем изменения силы первичного или возбуждающего тока. Если мы допускаем пропорциональность в отношении железного сердечника, индуктивное воздействие на вторичную катушку будет пропорционально числовой сумме изменений силы возбуждающего тока на единицу времени; отсюда следует, что для заданного изменения любое продление действия первичного тока приведет к пропорциональным потерям. Чтобы получить быстрые изменения силы тока, необходимые для эффективной индукции, используется большое количество колебаний. В этой практике существуют различные недостатки. Среди них повышенная стоимость и снижение эффективности генератора, большая потеря энергии при нагреве сердечников, а также снижение выходной мощности трансформатора, поскольку сердечник используется недостаточно из-за слишком быстрых обращений. Индуктивное воздействие в некоторых фазах также очень мало, что отчетливо видно на графическом изображении, и могут появиться периоды бездействия, если есть промежутки между последующими импульсами или волнами тока. При смещении полюсов в трансформаторе и, таким образом, индуцировании токов, индукция имеет идеальный характер и всегда поддерживается в состоянии максимальной эффективности. Также разумно предположить, что при смещении полюсов будет потрачено меньше энергии, чем при их развороте.

Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение к методам искусственного освещения
Лекция, прочитанная перед студентами американского института электротехников в Колумбийском колледже, Нью-Йорк, 20 мая 1891 года

Нет предмета более увлекательного и стоящего изучения, чем природа. Понять этот великий механизм, обнаружить действующие силы и законы, которые им управляют, – высшая цель для человеческого разума.

Природа хранит в себе бесконечную энергию Вселенной. Вечным приемником и передатчиком этой бесконечной энергии является эфир. Признание существования эфира и функций, которые он выполняет, – один из наиболее важных результатов современных научных исследований.

В этом контексте «эфир» означает гипотетическую субстанцию или среду, которая представляется как невидимая и распространяющаяся повсюду в пространстве. В истории науки концепция эфира была широко распространена в XIX и начале XX века в связи с попытками объяснить передачу света и электромагнитных волн в вакууме. Однако в результате последующих научных исследований и экспериментов были сделаны открытия, которые привели к отказу от концепции эфира как универсальной среды. Теория относительности Эйнштейна и квантовая механика позволили лучше понять структуру пространства и времени, и понятие эфира как универсальной субстанции было отвергнуто. Современная наука описывает передачу света и электромагнитных волн через вакуум при помощи физических законов, без необходимости прибегать к концепции эфира.

Простой отказ от идеи действия на расстоянии, предположение о существовании среды, пронизывающей все пространство и связывающей все материальные объекты, освободило умы мыслителей от постоянного сомнения и, открыв новые горизонты, новые и непредвиденные возможности, пробудило интерес к явлениям, которые нам хорошо известны. Это был большой шаг к пониманию сил природы и их многообразных проявлений для наших органов чувств. Для просвещенного студента-физика понимание этого механизма было тем же, что понимание принципа работы механизма огнестрельного оружия или парового двигателя для варвара. Явления, на которые мы раньше смотрели как на чудеса, не поддающиеся объяснению, теперь предстают в ином свете. Мы больше не упускаем из виду искру индукционной катушки, свечение лампы накаливания и проявления механических сил токов и магнитов. Ранее они оставались непостижимыми, но теперь, когда мы можем их наблюдать, это наводит на мысли о наличии простого механизма. Хотя точная природа этого механизма пока еще не раскрыта, мы чувствуем, что понимание начинает приходить к нам и что истина скоро станет явной. Мы все еще восхищаемся этими прекрасными явлениями, этими странными силами, но мы уже не бессильны; мы можем в некоторой степени объяснить их, дать им обоснование и надеемся в конечном итоге разгадать тайну, которая их окружает.

Насколько мы способны осмыслить окружающий нас мир – вопрос, который занимает главное место в размышлениях каждого исследователя природы. Грубость наших чувств мешает нам распознавать скрытую структуру материи, а астрономия, эта величайшая и наиболее объективная из естественных наук, может научить нас лишь тому, что происходит, так сказать, в нашем непосредственном окружении; о более далеких уголках бесконечной Вселенной, с ее бесчисленными звездами и солнцами, мы ничего не знаем. Но дух исследователя может вывести нас далеко за пределы восприятия наших органов чувств, и таким образом мы можем надеяться, что даже эти неизвестные миры – бесконечно малые и большие – станут частично известными нам. Тем не менее, даже если эта информация станет нам доступна, исследовательский ум столкнется с преградой, возможно, навсегда непреодолимой, перед истинным пониманием того, чье проявление кажется единственной и хрупкой основой всей нашей философии.

Среди всех форм неизмеримой и всепронизывающей энергии природы, которая всегда и постоянно меняется, двигается и, как душа, оживляет инертную Вселенную, электричество и магнетизм, возможно, наиболее увлекательны. Эффекты гравитации, тепла и света мы наблюдаем ежедневно и вскоре к ним привыкаем, и они теряют для нас характер чудесного и удивительного; но электричество и магнетизм, с их уникальной взаимосвязью, с их кажущимся двойным характером, уникальным среди сил природы, с их явлениями притяжения, отталкивания и вращения, странными проявлениями таинственных факторов, возбуждают ум и стимулируют его к размышлениям и исследованиям. Что такое электричество и что такое магнетизм? Эти вопросы задавали снова и снова. Самые способные умы непрерывно бились над этим вопросом; тем не менее до сих пор не получен полный ответ. И хотя на сегодняшний день мы не можем в полной мере ответить на этот вопрос, мы в поисках ответа добились значительных успехов. Мы теперь уверены, что электрические и магнитные явления объяснимы эфиром, и можем сказать, что эффекты статического электричества – это эффекты напряженного эфира, а эффекты динамического электричества и электромагнетизма – это эффекты эфира в движении. Но вопрос о том, что такое электричество и магнетизм, остается без ответа.

Сначала мы естественным образом задаем вопрос: что такое электричество, существует ли такое явление, как электричество? Интерпретируя электрические явления, мы можем говорить об электричестве, или о его состоянии, или эффекте. Если мы говорим об электрических эффектах, нам следует выделить два из них, противоположных по характеру и нейтрализующих друг друга, так как наблюдение показывает их существование. Это неизбежно, потому что в среде со свойствами эфира мы не можем создать напряжение, вызвать смещение или движение какого-либо рода, не вызвав в окружающей среде эквивалентный и противоположный эффект. Но если мы говорим об электричестве, имея в виду какую-то сущность, мы, по-моему, должны отказаться от идеи о двух видах электричества, так как существование двух таких вещей крайне маловероятно. Как мы можем представить себе, что существуют две вещи, равные по объему, сходные по своим свойствам, но с противоположным характером, оба связанные с веществом, оба притягивающие и полностью нейтрализующие друг друга? Такое предположение, хотя оно подсказывается многими явлениями, очень удобно для их объяснения, но имеет мало оснований. Если существует такое явление, как электричество, то может существовать только одно такое явление и, возможно, его избыток или недостаток; но, скорее всего, положительный и отрицательный характер этого явления определяет его состояние. Старая теория Франклина, хотя и имеющая некоторые недочеты, с определенной точки зрения все же является наиболее правдоподобной.

Теория Франклина, также известная как «однополюсная» или «одноэлектрическая» теория, была разработана американским ученым и изобретателем Бенджамином Франклином в XVIII веке. Согласно этой теории, существует только один тип электрической «жидкости» (электричества), которая проявляется в двух формах: избыточное (излишнее) электричество и недостаток (дефицит) электричества. В соответствии с теорией Франклина, объекты могут быть заряжены либо избыточным, либо недостаточным количеством электричества. Если объект имеет избыточное электричество, то он считается положительно заряженным, а если объект имеет недостаточное электричество, то отрицательно заряженным. Заряды разных знаков притягиваются, а заряды одного знака отталкиваются. Теория Франклина внесла значительный вклад в раннее понимание электричества и объяснение электрических явлений. Однако в последующие десятилетия были проведены дополнительные исследования, которые привели к развитию более сложных и точных теорий электричества, таких как теория двух полюсов (положительного и отрицательного) и теория электромагнетизма. В современной науке для объяснения электрических явлений теория Франклина больше не используется.

Тем не менее, несмотря на это, теория о существовании двух видов электричества в целом принимается, так как объясняет электрические явления более удовлетворительным образом. Однако теория, которая лучше объясняет факты, не обязательно является истинной. Гениальные умы изобретут теорию, соответствующую наблюдениям, и почти у каждого независимого мыслителя будет свой взгляд на эту тему.

Я делюсь этим не с целью высказать мнение, а желая более подробно познакомить вас с некоторыми результатами, которые я буду описывать, чтобы показать рассуждения, которыми я руководствовался, и отступления, которые сделал. Именно поэтому я осмеливаюсь выразить в нескольких словах взгляды и убеждения, которые привели меня к этим результатам.

Я придерживаюсь идеи о том, что существует то, что мы привыкли называть электричеством. Вопрос заключается в следующем: что это такое? Или что именно, из всех явлений, о существовании которых нам известно, мы имеем наибольшие основания называть электричеством? Мы знаем, что оно действует как несжимаемая жидкость; что в природе должно быть постоянное количество электричества; что оно не может быть ни создано, ни уничтожено. И, что еще более важно, электромагнитная теория света и все наблюдаемые факты учат нас, что электрические и эфирные явления идентичны. Логично предположить, что электричество можно было бы назвать эфиром. Фактически этот взгляд в определенном смысле был предложен доктором Лоджем. Его интересную работу читали все, и многих убедили его аргументы. Его великая способность и интересная природа предмета захватывают читателя; но когда первые впечатления угасают, человек понимает, что он имеет дело лишь с изобретательными объяснениями. Я должен признаться, что не могу поверить в два вида электричества, тем более в дважды составленный эфир. Загадочное поведение эфира как твердой среды для волн света и тепла и как жидкости при движении тел в нем, безусловно, объясняется наиболее естественным и удовлетворительным образом, предполагая, что он сам движется, как предложил сэр Уильям Томсон. Но, независимо от этого, нет ничего, что позволило бы нам с уверенностью заключить, что, хотя жидкость неспособна передавать поперечные вибрации в несколько сотен или тысяч колебаний в секунду, она также неспособна передавать такие вибрации, когда их частота составляет сотни миллионов раз в секунду. И никто не может доказать, что из машины переменного тока, генерирующей небольшое количество периодов в секунду, испускаются поперечные волны эфира; для таких медленных возмущений эфир, находящийся в покое, ведет себя как истинная жидкость.

Возвращаясь к теме и имея в виду, что существование двух видов электричества, мягко говоря, чрезвычайно маловероятно, мы должны помнить, что у нас нет никаких доказательств существования электричества и мы не можем надеяться их получить, если только не присутствует грубая материя. Электричество, следовательно, нельзя назвать эфиром в широком смысле этого термина; но ничто не мешает назвать электричество эфиром, связанным с материей. Или, другими словами, что так называемый статический заряд молекулы представляет собой эфир, как-то связанный с молекулой. Рассматривая это с такой точки зрения, мы могли бы оправданно сказать, что электричество имеет отношение ко всем молекулярным действиям.

Что именно представляет собой эфир, окружающий молекулы, и в чем он отличается от эфира в общем смысле, можно только догадываться. Он не может отличаться по плотности, так как эфир несжимаем. Следовательно, он должен находиться под некоторым напряжением или двигаться, и последнее наиболее вероятно. Для понимания его функций было бы необходимо иметь точное представление о физической структуре вещества, о котором, конечно же, мы можем сформировать только мысленное представление.

Но из всех взглядов на природу наиболее научным и, вероятно, истинным представляется тот, который предполагает единое вещество и единую силу, а также абсолютную однородность. Бесконечный мир, где молекулы и их атомы вращаются и двигаются по орбитам, подобно небесным телам, несут с собой и, возможно, вращают с собой эфир, или, другими словами, несут с собой статический заряд, представляется мне наиболее вероятным и объясняет большинство наблюдаемых явлений. Вращение молекул и их эфира вызывает напряжение эфира или электростатическое напряжение. Выравнивание напряжений эфира вызывает его движение или электрические токи, а орбитальные движения создают эффекты электро– и постоянного магнетизма.

Около пятнадцати лет назад профессор Роуленд продемонстрировал очень интересный и важный факт: статический заряд, перемещаемый по окружности, создает эффект электрического тока. Отказываясь от рассмотрения точной природы механизма, порождающего притяжение и отталкивание токов, и имея представление о заряженных электростатических молекулах в движении, благодаря этому экспериментальному факту мы получаем представление о магнетизме. Мы можем представить себе линии или трубки силы, которые физически существуют и образованы рядами направленных движущихся молекул. Мы видим, что эти линии должны быть замкнутыми, что они стремятся сокращаться и расширяться и так далее. Это также разумным образом объясняет наиболее загадочное явление – постоянный магнетизм и в общем обладает всеми прелестями теории Ампера, не обладая ее основным недостатком – предположением о молекулярных токах. Не расширяя дальше эту тему, скажу, что я считаю все электростатические, токовые и магнитные явления результатом электростатических молекулярных сил.

Теория Ампера – это концепция электромагнетизма, разработанная французским физиком Андре-Мари Ампером. Она объясняет взаимодействие электрических токов и магнитных полей. Основными понятиями теории Ампера являются понятия тока и магнитного поля. Согласно этой теории, электрический ток порождает магнитное поле, а изменение магнитного поля воздействует на электрические токи. Теория Ампера подразумевает существование замкнутых токов и объясняет магнитное взаимодействие токов. Однако, как упомянул Тесла, он выражает свою позицию о том, что электростатические, токовые и магнитные явления могут быть обусловлены электростатическими молекулярными силами, в то время как теория Ампера основывается на понятиях тока и магнитного поля, описывающих их взаимодействие на макроскопическом уровне.

Предшествующие замечания, по моему мнению, необходимы для полного понимания темы так, как она представляется мне.

Из всех этих явлений наиболее важны для изучения явления тока, в связи с уже обширным и постоянно растущим использованием в промышленных целях. Прошло уже сто лет с момента создания первого практического источника тока, и с тех пор явления, в которых присутствуют потоки тока, были старательно изучены, и благодаря неутомимым усилиям ученых были открыты простые законы, ими управляющие. Однако эти законы оказываются справедливыми только в том случае, если токи имеют постоянный характер. Когда токи быстро изменяют свою силу, появляются совершенно другие явления, часто неожиданные, и действуют совершенно иные законы, которые даже сейчас не были определены столь полно, как бы того хотелось. Однако благодаря работе ученых, в основном английских, на эту тему накоплено достаточно знаний, чтобы позволить нам рассматривать простые случаи, которые возникают в повседневной практике.

Явления, которые специфичны для изменяющегося характера токов, значительно усиливаются при увеличении скорости изменения, поэтому их изучение существенно облегчается использованием надлежаще сконструированного оборудования. Именно с этой и другими целями я создал устройства переменного тока, способные выполнять более двух миллионов изменений направления тока в минуту, и благодаря этому обстоятельству я могу обратить ваше внимание на некоторые результаты, достигнутые к настоящему времени, которые, как я надеюсь, окажутся шагом вперед, поскольку имеют непосредственное отношение к одной из самых важных проблем, а именно – к созданию практического и эффективного источника света.

Изучение таких быстро меняющихся токов очень интересно. Практически каждый эксперимент раскрывает что-то новое. Многие результаты, конечно, могут быть предсказаны, но еще больше – непредвиденны. Исследователь делает много интересных наблюдений. Например, возьмем кусок железа и поднесем его к магниту. Начиная с низких периодов колебаний тока и постепенно увеличивая их, мы чувствуем, что импульсы следуют друг за другом все быстрее и быстрее, становятся все слабее и слабее и, наконец, исчезают. Затем мы наблюдаем непрерывное притяжение. Притяжение, конечно, не является непрерывным. Оно только нам кажется таким; наше чувство осязания неполное.

Затем мы можем создать дугу между электродами и наблюдать, как с ростом периодов колебаний токов звук, сопровождающий чередующиеся дуги, становится все более и более пронзительным, постепенно ослабевает и, наконец, угасает. Колебания воздуха, конечно, продолжаются, но они слишком слабы, чтобы быть воспринятыми; наш слух подводит нас.

Мы наблюдаем небольшие физиологические эффекты, быстрый нагрев железных сердечников и проводников, любопытные индуктивные явления, интересные феномены конденсаторов, а также еще более интересные световые явления с высоковольтной индукционной катушкой. Все эти эксперименты и наблюдения были бы крайне интересны для студента, но их описание уведет меня слишком далеко от основной темы. Частично по этой причине и частично из-за их гораздо большей важности, я ограничусь описанием световых эффектов, производимых такими токами.

В экспериментах для этой цели используется высоковольтная индукционная катушка или аналогичное устройство для преобразования токов сравнительно низкого напряжения в токи высокого напряжения.

Если вы будете достаточно заинтересованы результатами, которые я описываю, чтобы начать экспериментальное изучение этой темы, и если вы убедитесь в правоте аргументов, которые я представлю, вашей целью станет создание высоких частот и высоких потенциалов, другими словами, мощных электростатических эффектов. Затем вы столкнетесь с множеством трудностей, которые, если будут полностью преодолены, позволят нам достичь поистине удивительных результатов.

Сначала мы столкнемся с трудностью, связанной с получением необходимых частот с помощью механических устройств, а если они будут получены другим способом, то возникнут препятствия иной природы. Затем будет сложно обеспечить необходимую изоляцию без значительного увеличения размеров устройства, так как требуемые потенциалы высоки и из-за быстроты чередований изоляция сталкивается с определенными трудностями. Так, например, когда присутствует газ, разряд может проникать даже через дюйм лучшего твердого изоляционного материала, такого как стекло, твердый каучук, фарфор, пчелиный воск и так далее, фактически, через любое известное изоляционное вещество. Главное требование к изоляции устройства, следовательно, – это исключение любых газообразных веществ.