Текст книги "Как я изобрел электричество"

В целом, мой опыт показывает, что тела с самой высокой удельной индуктивной способностью, такие как стекло, обеспечивают более низкую изоляцию по сравнению с другими, которые, хотя и являются хорошими изоляторами, имеют намного меньшую удельную индуктивную способность, например масла, вероятно, первыми теряют диэлектрическую энергию в большей степени.

Диэлектрическая энергия – это энергия, которая связана с электрическим полем в диэлектрике, таком как изоляционный материал или неметаллическое вещество. Диэлектрик – это материал, который не проводит электрический ток в той же степени, как металлы. Когда диэлектрик помещается в электрическое поле, его молекулы ориентируются и создают электрические диполи, что ведет к образованию дополнительного электрического потенциала внутри материала. Эта дополнительная энергия, хранящаяся в диэлектрике в виде потенциальной энергии диполей, называется диэлектрической энергией. Когда внешнее электрическое поле исчезает, диэлектрическая энергия освобождается, возвращая молекулы в их исходное состояние.

Трудность изоляции, конечно, существует только при чрезвычайно высоких потенциалах, потому что с потенциалами, например, в несколько тысяч вольт, нет особых затруднений в передаче токов от машины, выдающей, скажем, 20 000 тактов в секунду, на довольно большое расстояние. Однако это количество чередований далеко не достаточно для многих целей, хотя вполне достаточно для некоторых практических применений. Эта трудность изоляции, к счастью, не является фундаментальным недостатком; она влияет в основном на размеры устройства, так как при чрезвычайно высоких потенциалах устройства для создания света будут расположены недалеко от аппарата и часто будут с ним взаимодействовать. Поскольку бомбардировка изолированного провода воздухом зависит от конденсаторного действия, потери могут быть сведены на нет путем использования чрезвычайно тонких проводов с тщательной изоляцией.

Другая трудность возникнет из-за емкости и самоиндукции, неизбежно присущей катушке. Если катушка большая, то если в ней большое количество обмоток провода, она обычно не подходит для чрезвычайно высоких частот; если же она маленькая, тогда она может хорошо подойти для таких частот, но потенциал в этом случае может оказаться недостаточно высоким. Хороший изолятор, предпочтительно с небольшой диэлектрической проницаемостью, предоставил бы двойное преимущество. Во-первых, это позволило бы нам создать очень маленькую катушку, способную выдерживать огромные разности потенциалов; и во-вторых, такая маленькая катушка, благодаря своей меньшей емкости и самоиндукции, была бы способна к более быстрым и энергичным электрическим колебаниям. Таким образом, задачу создания катушки или индукционного устройства любого вида, обладающего необходимыми качествами, я считаю немаловажной, и она занимала меня довольно продолжительное время.

Исследователь, желающий повторить описанные мной эксперименты с аппаратом переменного тока, способным подавать токи требуемой частоты, и индукционной катушкой, сделает правильно, если вынет первичную катушку и установит вторичную таким образом, чтобы можно было смотреть сквозь трубку, вокруг которой обмотана вторичная катушка. Таким образом он сможет наблюдать потоки, проходящие от первичной к внутренней изоляционной трубке, и по их интенсивности поймет, насколько можно нагружать катушку. Без этой предосторожности он обязательно повредит изоляцию. Тем не менее такое расположение позволяет легко менять первичные катушки, что желательно для подобных экспериментов.

Выбор типа аппарата, наилучшим образом подходящего для цели, должен оставаться на усмотрение испытателя. Здесь показаны три различных типа, которые, помимо других, я использовал в своих экспериментах.

На рисунке 1/97 изображен аппарат, который я использую в своих экспериментах в этом институте. Магнитное поле создается из кольца из кованого железа с 384 выступами полюсов. Анкер включает в себя стальной диск, к которому прикреплен тонкий, тщательно сваренный обод из кованого железа. На ободе намотаны несколько слоев тонкой, хорошо отжиганной железной проволоки, которая после намотки обработана шеллаком. Проволока анкера намотана на латунные пины, обмотанные шелковой ниткой. Диаметр проволоки анкера в этом типе аппарата не должен быть больше 16 от толщины выступов полюсов, иначе локальное воздействие будет значительным.

Рисунок 2/98 изображает более крупный аппарат другого типа. Магнит этого аппарата состоит из двух одинаковых частей, у которых есть либо общая возбуждающая катушка, либо независимые обмотки. Каждая часть имеет 480 полюсов в виде выступов, расположенных напротив друг друга. Анкер состоит из колеса из твердой бронзы, несущего проводники, вращающиеся между выступами магнита. Для намотки проводников анкера я нашел наиболее удобным следующий способ. Я конструирую кольцо из твердой бронзы нужного размера. Это кольцо и обод колеса оборудованы необходимым количеством штифтов и крепятся на пластине. После намотки проводников арматуры штифты отрезаются, а концы проводников крепятся двумя кольцами, которые закручиваются на кольцо из бронзы и обод колеса соответственно. Вся эта конструкция может быть снята и обладает достаточной прочностью. Проводники в таком типе аппарата должны состоять из листовой меди, толщина которой, конечно, зависит от толщины выступов полюсов, либо можно использовать сплетенные тонкие провода.

Рисунок 3/99 представляет более мелкий аппарат, во многих отношениях подобный предыдущему, только здесь проводники анкера и возбуждающая катушка остаются неподвижными, вращается только блок кованого железа.

Дополнительное описание конструкции этих аппаратов только лишь удлинило бы эту работу. Кроме того, они были более подробно описаны в журнале «Электрикал энджиниир»[22]22
  «Электрикал энджиниир» (англ. The Electrical Engineer) – журнал, издаваемый в Нью-Йорке. – Прим. ред.


[Закрыть] от 18 марта 1891 года. Однако я считаю необходимым обратить внимание исследователя на два аспекта, важность которых хотя и очевидна, но может быть недооценена: это локальное воздействие в проводниках, которого необходимо тщательно избегать, и зазор, который должен быть небольшим. Я могу добавить, что, так как желательно использовать очень высокие периферийные скорости, анкер должен иметь большой диаметр, чтобы избежать непрактично высоких скоростей ремня.

Периферийная, или линейная, скорость – скорость движения точки, находящейся на максимальном расстоянии от центра круга (расстоянии радиуса), в данном случае на краю ротора. Это важно по следующим причинам: 1) эффективность: высокие периферийные скорости могут увеличить производительность электрической машины. Например, в случае электродвигателей это может привести к более эффективной конвертации электрической энергии в механическую; 2) управление ремнями передачи: если используются ремни передачи для передачи энергии между двигателем и другими компонентами, высокие периферийные скорости позволяют использовать более компактные ремни, что упрощает управление системой передачи; 3) избежание вибраций: слишком низкие периферийные скорости могут вызывать вибрации, неравномерную работу и даже повреждения машины из-за недостаточной скорости вращения.

Я обнаружил, что из нескольких типов сконструированных мной аппаратов тип, изображенный на рисунке 1 / 97, вызывал меньше всего проблем как при конструировании, так и при обслуживании, и в целом это был хороший экспериментальный аппарат.

При работе индукционной катушки с очень быстро изменяющимися переменными токами среди первых заметных световых явлений были, естественно, те, которые представлены высоковольтным разрядом. По мере увеличения числа периодов в секунду или при уже высоком его значении ток, идущий через первичную катушку, меняется, также постепенно меняется и разряд. Было бы трудно описать небольшие изменения, которые происходят, и условия, которые их вызывают, но можно выделить пять различных форм разряда.

Сначала можно наблюдать слабый чувствительный разряд в виде тонкой, слабо окрашенной нити (рисунок 4а / 100а). Он всегда возникает, когда число периодов в секунду уже высоко, а ток через первичную обмотку очень мал. Несмотря на чрезвычайно малый ток, скорость изменения велика, и разность потенциалов на выводах вторичной обмотки, следовательно, значительна, так что дуга образуется на больших расстояниях; однако количество «электричества», вызванного в движение, ничтожно мало – едва достаточно для поддержания тонкой нитевидной дуги. Разряд чрезвычайно чувствителен, настолько, что даже дыхание рядом с катушкой влияет на него, и, если он не будет полностью защищен от потоков воздуха, он будет постоянно извиваться.

Тем не менее в этой форме он чрезвычайно устойчив, и когда клеммы приближаются, скажем, на треть длины пробивания, его достаточно сложно задуть. Эта исключительная устойчивость разряда, когда дуга короткая, в значительной степени обусловлена тем, что она чрезвычайно тонкая и, следовательно, предоставляет очень маленькую поверхность для воздушного потока. А большая чувствительность, когда дуга очень длинная, вероятно, обусловлена движением частиц пыли, подвешенных в воздухе.

Длина пробития электрического заряда, также известная как электрическая пробиваемость, это расстояние, которое должно быть преодолено в среде, чтобы электрический заряд мог создать электрический пробой. Электрический пробой происходит, когда напряжение между двумя точками становится настолько высоким, что изоляция между ними разрушается, и начинается течение электрического тока через среду.

Когда ток, проходящий через первичную обмотку увеличивается, разряд становится шире и сильнее, и эффект емкости катушки становится видимым, пока, наконец, при подходящих условиях не возникает белый пылающий дуговой разряд, как показано на рисунке 4б / 100б, часто толщиной с палец и охватывающий всю катушку. Он выделяет значительное количество тепла и может быть дополнительно определен отсутствием высокой тональности, которая сопровождает менее мощные разряды. Получение удара от катушки в таких условиях не рекомендуется, однако при других условиях, при гораздо большем потенциале, удар от катушки можно выдержать без вреда. Для получения этого типа разряда количество периодов в секунду не должно быть слишком большим для используемой катушки; и, в общем, следует учитывать определенные связи между емкостью, самоиндукцией и частотой.

Высокая тональность возникает из-за резонансного взаимодействия между емкостью и самоиндукцией в системе. Когда дуговой разряд достигает более мощных и плотных состояний, это может вызывать колебания в системе, которые воздействуют на вибрацию молекул воздуха, создавая высокочастотные звуковые волны

Значение этих элементов в цепи переменного тока теперь хорошо известно, и при обычных условиях применимы общие правила. Однако в индукционной катушке действуют исключительные условия. Во-первых, самоиндукция малозначима до установления дуги, когда она проявляется. Но, возможно, наиболее ярко это происходит в обычных цепях переменного тока, поскольку емкость распределена по всей катушке, и вследствие того, что катушка обычно разряжается при очень большом сопротивлении; следовательно, токи исключительно малы. Во-вторых, емкость постоянно увеличивается с ростом потенциала в результате всасывания, которое происходит в значительной степени. Из-за этого не существует критической зависимости между этими величинами, и обычные правила, кажется, не применимы. По мере увеличения потенциала – вследствие либо увеличения частоты, либо увеличения тока через первичную обмотку – количество сохраненной энергии становится все больше и больше, и емкость приобретает все большее значение. До определенной точки емкость полезна, но после этого она становится огромным недостатком. Отсюда следует, что каждая катушка дает наилучший результат при заданной частоте и первичном токе. Очень большая катушка, работая с токами очень высокой частоты, может не давать искры длиной даже в ¹/₈ дюйма. Добавление емкости к выводам может улучшить ситуацию, но на самом деле катушке необходима более низкая частота.

Если возникает пламенный разряд, то условия, очевидно, таковы, что через цепь протекает наибольший ток. Этих условий можно достичь, изменяя частоту в широких пределах, но наибольшая частота, при которой все еще может быть получен пламенный разряд, определяет для данного первичного тока максимальную разрядную дистанцию катушки. В таком разряде эффект емкости не ощущается; скорость накопления энергии тогда просто соответствует скорости ее потери через цепь. Этот вид разряда – самое сильное испытание для катушки; разрыв, если он происходит, схож с разрывом в перезаряженном лейденском банке. Можно примерно сказать, что для обычной катушки с сопротивлением, скажем, 10 000 Ом, наиболее мощная дуга будет получена при примерно 12 000 периодах в секунду.

Когда частота увеличивается сверх этой скорости, потенциал, конечно, растет, но даже при этом дистанция ударения может уменьшиться, как бы парадоксально это ни звучало. С увеличением потенциала катушка приобретает все больше свойств статической машины, и в итоге можно наблюдать прекрасное явление струйного разряда, изображенное на рисунке 5 / 101, который может быть получен на всей длине катушки. На этом этапе струи начинают свободно выходить из всех точек и выступов. Эти струи также будут видны в большом количестве в пространстве между первичной и изоляционной трубкой. Они всегда будут появляться при чрезвычайно высоком потенциале, даже если частота низкая и даже если первичная обмотка окружена слоем воска, твердого каучука, стекла или любого другого изоляционного материала толщиной до одного дюйма. Это существенно ограничивает выходную мощность катушки, но позже я покажу, как мне удалось в значительной степени преодолеть этот недостаток в обычной катушке.

Помимо потенциала, интенсивность струй зависит от частоты; но если катушка очень большая, они проявляются независимо от того, насколько низкие частоты используются. Например, в очень большой катушке с сопротивлением 67 000 Ом, сделанной мной некоторое время назад, они появляются уже при 100 колебаниях в секунду и менее, при толщине изоляции вторичной обмотки из эбонита в ³/₄ дюйма. Когда струи очень интенсивны, они создают шум, похожий на шум, создаваемый при зарядке машины Гольца, но намного более мощный, и испускают сильный запах озона. Чем ниже частота, тем более вероятно, что они могут внезапно повредить катушку. С чрезвычайно высокими частотами струи могут проходить свободно, не производя никакого другого эффекта, кроме медленного и равномерного нагрева изоляции.

Машина Гольца, или генератор Гольца, – это электростатический генератор, изобретенный немецким физиком Вильгельмом Гольцем в 1865 году. Это устройство предназначено для создания статического электричества путем трения или разрядки. Оно состоит из двух вертикальных дисков или стекол, одно из которых оборудовано секторами и покрыто тонким слоем лака, а другое имеет множество проводящих игл. Работа машины Гольца основана на принципе накопления статического заряда. Когда два диска или стекла вращаются относительно друг друга, проводящие иглы берут заряд с одного диска и передают его на другой, создавая разницу потенциалов. Этот заряд может быть разряжен через различные устройства, такие как дуговые разрядники или конденсаторы.

Существование этих струй показывает важность конструирования дорогостоящей катушки так, чтобы можно было смотреть через трубку, окружающую первичную обмотку, и последняя должна быть легко заменяемой; или же пространство между первичной и вторичной обмотками должно быть полностью заполнено изоляционным материалом, чтобы исключить воздействие воздуха. Несоблюдение этого простого правила при конструировании коммерческих катушек приводит к их уничтожению.

На стадии появления струйного разряда или при чуть более высоких частотах, близко приблизившись к выводам и правильно отрегулировав емкость, можно создать настоящее облако мелких серебристо-белых искр или пучок чрезвычайно тонких серебристых нитей (рисунок 6 / 102) среди мощной щетки; каждая искра или нить, возможно, соответствует одному периоду. Созданный в правильных условиях, это, возможно, самый красивый разряд, и, если направить на него воздушный поток, он приобретает особенный вид. Облако искр, полученное при соприкосновении с человеческим телом, вызывает некоторые неудобства, тогда как при обычной струйной разрядке ничего не ощущается, если держать в руках большие проводящие предметы, чтобы защититься от возможных ожогов.

Если частоту увеличить еще больше, то катушка отказывается давать искру, если только не на сравнительно небольших расстояниях, и тогда можно наблюдать пятую форму разряда (рисунок 7 / 103). Тенденция к рассеиванию и исчезновению струй тогда настолько велика, что, когда на одном из выходов создается щетка, искрения не происходит; даже если, как я многократно пробовал, руку или другой проводящий объект удерживать внутри струи. И, что более странно, светящаяся струя совсем не так легко отклоняется при приближении проводящего тела.

На этом этапе струи, казалось бы, проходят сквозь значительные толщи изоляторов наиболее свободно, и особенно интересно изучать их поведение. Для этой цели удобно соединить с выходом катушки две металлические сферы, которые можно разместить на любом желаемом расстоянии, рисунок 8 / 104. Сферы предпочтительнее пластин, так как разряд они лучше позволяют наблюдать разряд. Вставляя диэлектрические тела между сферами, можно наблюдать красивые явления разряда. Если вставить тонкую пластину из эбонита между сферами, когда они расположены достаточно близко и между ними играет искра, то разряд мгновенно прекращается и распространяется в интенсивно светящийся круг диаметром несколько дюймов при условии, что сферы достаточно большие. Прохождение струй нагревает и со временем размягчает резину настолько, что две пластины могут слипнуться таким образом. Если расположить сферы настолько далеко друг от друга, что искра не возникнет даже когда они будут находиться далеко за пределами дистанции разряда, и вставить толстую массивную пластину, разряд мгновенно перейдет от сфер к стеклу в форме светящихся потоков. Похоже, что эти потоки проходят через диэлектрик. В действительности это не так, так как появление потоков обусловлено молекулами воздуха, которые сильно возбуждаются в пространстве между противоположно заряженными поверхностями сфер. Когда нет другого диэлектрика, кроме воздуха, бомбардировка продолжается, но она слишком слабая, чтобы ее можно было увидеть; если ввести диэлектрик, индуктивный эффект увеличится, а выбрасываемые молекулы воздуха будут сталкиваться с препятствием, и бомбардировка станет настолько интенсивной, что потоки начнут светиться. Если бы мы могли какими-либо механическими средствами вызвать такое сильное возбуждение молекул, мы бы получили то же самое явление. Поток воздуха, выбрасываемый через маленькое отверстие под огромным давлением и ударяющийся об изоляционное вещество, такое как стекло, может светиться в темноте, и таким образом возможно получить фосфоресценцию стекла или других изоляторов.

Фосфоресценция стекла – это явление свечения или излучения света стеклом после того, как оно было подвергнуто воздействию света или других источников энергии.

Чем выше у диэлектрика специфическая индуктивная емкость, тем мощнее эффект. Благодаря этому потоки проявляются даже при чрезвычайно высоких потенциалах, даже если стекло имеет толщину до полутора-двух дюймов. Но помимо нагрева, обусловленного бомбардировкой, безусловно, происходит также нагревание в диэлектрике; кажется, что оно больше проявляется в стекле, чем в эбоните. Я приписываю это большей специфической индуктивной емкости стекла, вследствие чего, при одинаковом различии потенциала, оно поглощает больше энергии, чем резина. Это похоже на подключение к батарее медной и латунной проволоки одинаковых размеров. Медная проволока, хотя и лучший проводник, будет нагреваться больше из-за большего тока. Таким образом, то, что обычно считается достоинством стекла, здесь является недостатком. Стекло обычно уступает эбониту; когда оно нагревается до определенной степени, разряд внезапно прорывается в одной точке, принимая затем обычную форму дуги.

Эффект нагревания, вызванный молекулярной бомбардировкой диэлектрика, конечно, будет уменьшаться с увеличением давления воздуха, и при огромном давлении он будет ничтожным, если частота не будет соответственно увеличиваться.

В этих экспериментах часто наблюдается, что приближение, например, стеклянной пластины может спровоцировать переход искры между сферами, когда они находятся на расстоянии, превышающем длину пробития. Это происходит, когда емкость сфер немного ниже критического значения, которое дает наибольшую разницу потенциала на выводах катушки. При приближении диэлектрика увеличивается специфическая индуктивная емкость пространства между сферами, создавая тот же эффект, как если бы емкость сфер была увеличена. Потенциал на выводе может тогда повыситься настолько, что воздушное пространство начинает трескаться. Эксперимент лучше всего проводить с плотным стеклом или слюдой.

Еще одно интересное наблюдение заключается в том, что пластина изоляционного материала, когда разряд проходит через нее, сильно притягивается к одной из сфер, а именно к ближайшей, что, очевидно, обусловлено меньшим механическим эффектом бомбардировки с той стороны и, возможно, большей электризацией.

Из поведения диэлектриков в этих экспериментах можно заключить, что наилучшим изолятором для этих быстро изменяющихся токов был бы тот, который обладает наименьшей специфической индуктивной емкостью и в то же время способен выдерживать наибольшие разницы потенциала. Таким образом, предполагаются два противоположных способа обеспечения требуемой изоляции: использовать либо идеальный вакуум, либо газ под большим давлением; однако первый вариант был бы предпочтительнее. К сожалению, оба эти способа не так легко реализовать на практике.

Особенно интересно обратить внимание на поведение чрезвычайно высокого вакуума в этих экспериментах. Если пробирка, снабженная внешними электродами и выкачанная до максимально возможной степени, подключена к выходам катушки, как показано на рисунке 9, электроды пробирки моментально нагреваются до высокой температуры, и стекло на каждом конце пробирки становится интенсивно фосфоресцирующим, но средняя часть остается сравнительно темной и в течение некоторого времени будет прохладной.

Когда частота настолько высока, что наблюдается разряд, показанный на рисунке 7 / 103, вероятно, происходит значительное рассеяние в катушке. Тем не менее катушку можно использовать длительное время, так как нагревание происходит постепенно.

Несмотря на то что разница потенциалов может быть огромной, разряд при прохождении через тело мало ощущается, если защищены руки. Это в некоторой степени связано с более высокой частотой, но главным образом с тем, что доступная внешне энергия уменьшается при огромной разнице потенциалов из-за того обстоятельства, что с увеличением потенциала энергия, поглощенная катушкой, увеличивается как квадрат потенциала. До определенного предела доступная внешне энергия увеличивается с ростом потенциала, затем она начинает быстро уменьшаться. Таким образом, с обычной высоковольтной индукционной катушкой существует любопытный парадокс: при заданном токе через первичную обмотку удар может быть смертельным, а при многократно большем токе он может быть совершенно безвредным, даже если частота такая же. При высоких частотах и чрезвычайно высоких потенциалах, когда выходы ни к чему не подключены, практически всю энергию, поданную на первичную обмотку, поглощает катушка. Нет разрывов, нет локальных повреждений, но весь материал, изоляционный и проводящий, равномерно нагревается.

Чтобы избежать недоразумений относительно физиологического воздействия переменных токов очень высокой частоты, мне кажется необходимым заявить следующее: несмотря на то, что они намного менее опасны, чем токи низкой частоты, – это безусловный факт, – не следует думать, что они совершенно безвредны. То, что было только что сказано, касается только токов от обычной высоковольтной индукционной катушки, которые обязательно очень малы; если они получены напрямую от машины или от вторичной обмотки низкого сопротивления, они могут вызвать более или менее мощные эффекты и нанести серьезные повреждения, особенно при использовании с конденсаторами.

Потоковый разряд высоковольтной индукционной катушки во многих отношениях отличается от разряда мощной статической машины. Он не имеет ни фиолетового цвета положительного статического заряда, ни яркости отрицательного, но находится где-то посередине, будучи, конечно, чередующимся положительным и отрицательным. Но так как поток мощнее, когда точка или выход заряжены положительно, чем при отрицательном заряде, из этого следует, что конец контакта больше похож на положительный статический разряд, а основание – на отрицательный. В темноте, когда напряжение на щетке высокое, основание контакта может показаться почти белым. Ветер, порождаемый потоками, хотя и может быть очень сильным – порой даже настолько, что его можно почувствовать на некотором расстоянии от катушки, – все же, учитывая количество разряда, слабее, чем тот, который создается положительной щеткой статической машины, и он воздействует на пламя гораздо менее сильно. Исходя из характера явления, мы можем заключить, что чем выше частота, тем меньше, конечно, будет ветер, создаваемый потоками, а при достаточно высоких частотах и обычном атмосферном давлении ветра вообще не будет. При частотах, достижимых с помощью машины, механический эффект достаточно велик, чтобы привести в движение с большой скоростью большие ветряные мельницы, которые в темноте представляют красивое зрелище из-за обилия потоков (рисунок 10 / 106).

В целом большинство экспериментов, обычно проводимых с помощью статической машины, могут быть выполнены с помощью индукционной катушки, работающей с очень быстро меняющимися токами. Однако производимые эффекты намного более впечатляющие и обладают невероятно большой мощностью. Когда к одному из выходов катушки подсоединяется небольшой участок обычной проволоки с хлопковой изоляцией (рисунок 11), потоки, исходящие из всех точек проволоки, могут быть настолько интенсивными, что вызывают значительный световой эффект. Когда потенциалы и частоты очень высоки, проволока с изоляцией из гуттаперчи или резины, прикрепленная к одному из терминалов, кажется покрытой светящейся пленкой. Очень тонкая обнаженная проволока, прикрепленная к выходу, излучает мощные потоки и непрерывно колеблется взад-вперед или вращается по кругу, создавая необычный эффект (рисунок 12). Некоторые из этих экспериментов были описаны мной в журнале «Электрикал ворлд»[23]23
  «Электрикал ворлд» (англ. Electrical World) – еженедельный журнал, впервые вышедший в 1883 году. – Прим. ред.


[Закрыть]‎ от 21 февраля 1891 года.

Гуттаперча (англ. gutta-percha) – это природный полимер, получаемый из соков некоторых деревьев, преимущественно из древесины ряда тропических деревьев, таких как дерево Пала (Palaquium gutta) и другие. Этот материал обладает уникальными свойствами, делающими его полезным в различных областях, включая медицину и инженерное дело. Гуттаперча обладает высокой упругостью, электрической изоляцией и стойкостью к воздействию влаги. В прошлом гуттаперчу использовали для изоляции проводов и кабелей, включая подводные кабели, так как она хорошо сохраняет свои свойства под водой. Также из гуттаперчи делали пластичные предметы, такие как ручки и даже некоторые медицинские инструменты.

Еще одной особенностью быстро меняющегося разряда индукционной катушки является его различное поведение в отношении острых концов и округлых поверхностей.

Если толстый провод, с одним концом в виде шара и с другим в виде острия, подсоединить к положительному выходу статической машины, практически весь заряд будет теряться через острый конец из-за значительно большего напряжения, зависящего от радиуса кривизны. Но если такой провод подсоединить к одному из выходов индукционной катушки, можно будет наблюдать, что при очень высокой частоте из шара струи выходят почти так же обильно, как из острия (рис. 13).

Трудно представить, что мы могли бы добиться такого же состояния в статической машине, по той простой причине, что напряжение возрастает как квадрат плотности, которая в свою очередь пропорциональна радиусу кривизны; следовательно, при постоянном потенциале потребовался бы огромный заряд, чтобы вызвать струи из полированного шара, когда он соединен с острием. Но с индукционной катушкой, разряд которой проходит очень быстро, все по-другому. Здесь мы имеем дело с двумя различными тенденциями. Во-первых, это склонность к утечке, которая существует в состоянии покоя и зависит от радиуса кривизны; во-вторых, это тенденция к рассеиванию в окружающем воздухе через конденсаторное действие, которое зависит от поверхности. Когда одна из этих тенденций находится в максимуме, другая находится в минимуме. У острия светящаяся струя в основном обусловлена тем, что молекулы воздуха физически вступают в контакт с острием; они притягиваются и отталкиваются, заряжаются и разряжаются, и их атомные заряды, подвергнувшись изменениям, колеблются и излучают световые волны. С другой стороны, у шара, без сомнения, эффект происходит в значительной степени индуктивно, молекулы воздуха не обязательно вступают в контакт с шаром, хотя они, безусловно, это делают. Чтобы убедиться в этом, нам достаточно усилить конденсаторное действие, например, обернуть шар на некотором расстоянии лучшим проводником, чем окружающая среда, причем изолированным, или же окружить его лучшим диэлектриком и приблизить к изолированному проводнику. В обоих случаях вырывающиеся струи будут обильнее. Также, чем больше шар при заданной частоте или чем выше частота, тем больше будет преимущество у шара перед острием. Но поскольку для того, чтобы сделать струи видимыми, требуется определенная интенсивность воздействия, очевидно, что в описанном эксперименте шар не должен быть слишком большим.

Вследствие этой двойной тенденции с помощью острия возможно произвести эффекты, идентичные эффектам, производимым емкостью. Так, например, при присоединении к одному из выходов катушки небольшого участка замусоренной проволоки, имеющей много выступов и обеспечивающей большую возможность для утечки, потенциал катушки может быть повышен до такой же величины, как при присоединении к выводу полированного шара с поверхностью в несколько раз большей, чем у проволоки.