Tesla_spc


:?к#

INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image2.jpeg" \* MERGEFORMATINET
НИКОЛА
ТЕСЛА
ЛЕКЦИИ
НИКОЛА
ТЕСЛАлекции
Самара
Издательский дом «Агни»2008
ББК 20гТ36
Издательство выражает признательностьдиректору Музея Н Теслы в Белграде Марии Сесичза активное участие и содействие в издании этой книги
Ответственный редактор Г. Л. БажуковНаучные редакторы
доктор философских наук, профессор Велимир Абрамовичкандидат технических наук В.Д. ПриваловПеревод С. В. Сливашкина, А.Е. Дунаева
Тесла Н.
Т36 Лекции. — Самара: Издательский дом «Агни», 2008. — 312 с.: ил.
ISBN 978-5-89850-092-4
Перед вами, читатель, вторая книга, впервые изданная на русском языке, состоящаяиз шести лекций и двух речей Николы Теслы, прочитанных им в самых престижных научныхи учебных заведениях Америки, Англии, Франции.
Потрясающие природные данные, неугасимое стремление к знаниям, живой интереско всему, чем так богат мир, постоянное самосовершенствование сделали из Николы Теслыуникальную личность, чей изобретательский талант и провидческие идеи еще предстоит по-настоящему оценить будущим поколениям.
Лекции и речи читаются с большим интересом, поскольку дают возможность узнать Нико-лу Теслу как большого ученого, глубокого философа и оригинального лингвиста.
ББК 20г
ISBN 978-5-89850-092-4
© Издательский дом «Агни», г. Самара, 2008
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image3.jpeg" \* MERGEFORMATINET
ПРЕДИСЛОВИЕВ настоящей книге собраны уникальные лекции Николы Теслы, в ко-торых он представил новые, никому не известные результаты своих научныхисследований и экспериментальной работы. Его лекции производили оше-ломляющий эффект на слушателей, — а ими были всемирно известные уче-ные и инженеры, поскольку Тесла выступал в особо авторитетных научныхи профессиональных учреждениях Америки, Англии и Франции.
По заведенному обычаю после лекции присутствующие могли свобод-но обратиться к лектору с вопросами, высказать собственное мнение и дажекритические замечания, что в большинстве случаев перерастало в научно-тех-нический диспут и коллективное обсуждение. Однако после лекций Теслы небыло ни дискуссий, ни обмена мнениями, ни критики; да и быть не могло:Никола Тесла говорил о таких изобретениях и открытиях, о которых слуша-тели даже помыслить не могли.
Другая особенность лекций Теслы заключалась в том, что он давал опи-сание и объяснение сути своих уже запатентованных изобретений и открытий.Кроме того, в них содержались абсолютно новые информация и материалы,которые он не хотел или не имел времени патентовать.
Все эти лекции были прочитаны им между 1888-м и 1897 годами, в воз-расте от 32 до 41 года - период его наиболее интенсивной и плодотворнойдеятельности.
С первой лекцией Тесла выступил 16 мая 1888 года в Американскоминституте электроинженеров в Нью-Йорке. Предметом лекции стал изобре-тенный им индуктивный электродвигатель переменного тока, который былнамного совершеннее и проще известных тогда двигателей постоянного тока.Двигатель Теслы совершил настоящую техническую революцию, и с тех порпо сегодняшний день во всем мире он используется в качестве основной,а зачастую и единственно доступной силы, приводящей в движение станкина заводах и фабриках, транспортные средства и бытовые механизмы...
В основу работы двигателя Теслы положено вращающееся магнитноеполе, генерируемое переменным током, — изобретение, ставшее результатоммноголетней напряженной мыслительной работы, начатой Теслой еще в сту-денческие годы*.
* На замечание Теслы, что из современного электродвигателя, который слишком искрит, сле-довало бы изъять мудреный коллектор и щетки и использовать только переменный ток, про-фессор известного политехнического института в Граце, человек большой эрудиции, мистер

ПРЕДИСЛОВИЕ
5
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image4.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Вторая лекция Теслы, даннаяим 20 мая 1891 года в Колумбийскомуниверситете (Нью-Йорк), и третьялекция, прочитанная в Лондоне в Ин-ституте электротехнических инженеров(3 февраля 1892 года) и в Королев-ском научном обществе (4 февраля того
Никола Тесла в студенческие годы же года), были посвящены многочис-в Граце (Австрия)ленным впечатляющим экспериментам
с переменным током высокой частотыи напряжения, создаваемым его новейшим изобретением, получившим с техпор самое широкое распространение, — ВЧ трансформатором. Тесла ис-пользовал его в основном в своих экспериментах над электрическим све-том. По просьбе французских ученых Тесла повторил эти лекции в Париже19 февраля 1892 года перед Международной ассоциацией электротехникови Французским физическим обществом.
В этих лекциях, зачаровывающих и приводящих в изумление авторитет-ных ученых-физиков и электротехников, Тесла раскрыл всё богатство и мно-гогранность своих идей, которые он воплотил в бесчисленных опытах, под-твердивших их практическую применимость и специфические свойства токоввысокой частоты, которые, как он предсказывал, будут иметь первостепен-ную важность при передаче радиоволн. Тесла пропускал эти токи через себя,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image5.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Один из первых индуктивныхэлектродвигателей переменного токаТ если
Пешль заявил, обращаясь к студентам: «Быть может, мистер Тесла многого добьется, новоплощения этой его идеи — никогда. Это было бы не чем иным, как мифическим вечнымдвигателем».

6
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image6.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рисунок, сделанный во время лекции Теслы в Колумбийском университете
в Нью-Йорке, 1891
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image7.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Сверкающие электронные лампы,заряженные высокочастотнымитоками Теслы (экспонировалисьна Всемирной выставке в Чикаго, 1893)

ПРЕДИСЛОВИЕ
7
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image8.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Первые из когда-либо полученных фотографий в фосфоресцирующем свете,сделанные в лаборатории Теслы (сняты Теслой и его другом Марком Твеном)
шокируя аудиторию, когда огненныеискры и лучистое свечение окутывалиего, образуя ауру. Он знал, что в силусвоих особых, хорошо известных емусвойств эти токи не могли причинитьвреда. Лампочки в его руке испускалияркий свет, хотя не были подсоедине-ны посредством проводов ни к какомуисточнику питания.
Четвертую лекцию Никола Тес-ла представил 24 февраля 1893 годав Институте Франклина в Филадель-фии и 1 марта 1893 года в Националь-ной ассоциации электрического осве-щения в Сент-Луисе. Речь в них шлао свете и явлениях свечения, связан-ных с токами высокой частоты.
Помимо чрезвычайно интереснойвступительной беседы о человеческомглазе как самом сложном и значимомиз органов чувств, благодаря которо-му стал возможен мировой прогресс
человека и всего человечества, Тесла поведал о новых способах решенияпроблемы искусственного освещения с использованием фосфоресцирующих
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image9.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Плавление стального (железного)прута (диаметром 2 см) токамиТеслы, производимыми егоВЧ генератором
Никола Тесла. Лекции
свойств определенных веществ, проявляющихся под действием высокочастот-ных токов, для производства которых он нашел совершенно новые способы,технологии и средства.
Свою пятую лекцию Тесла читал с 13 по 15 сентября 1898 года перед Ас-социацией электротерапевтов в Буффало. Высокочастотные токи Теслы уже
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image10.jpeg" \* MERGEFORMATINET
POUNDED 1817.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image11.jpeg" \* MERGEFORMATINET
I have the honor
to inform you that you have this day been electedan Active Member of the New York Academy ofSciences.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image12.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image13.jpeg" \* MERGEFORMATINET
President.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image14.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Recording Secretary.
Уведомление об избрании Николы Теслы действительным членомНью-Йоркской академии наук (27.05.1907)

ПРЕДИСЛОВИЕ
9
Поперечное сечениеи электрическая схемавысокочастотногогенератора Теслы
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image15.jpeg" \* MERGEFORMATINET
в то время можно было использовать в терапевтических и других устрой-ствах. Многие заболевания стали излечимыми благодаря этим токам. В этойлекции Тесла детально объяснил всё новаторство своего изобретения. То, чтобыло ноу-хау в те времена, теперь широко применяется в мировой медицине.Изобретение Тесла сначала испытывал на себе, дабы убедиться в безвред-ности как самого устройства, так и явления нагревания определенных частей
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image16.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Гидроэлектростанция на Ниагаре, действующая по принципу системымногофазных переменных токов Теслы (1896)

10
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image17.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Внутренний вид гидроэлектростанции на Ниагарес генераторами многофазных переменных токов
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image18.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Табличка навнутренней стенегидроэлектростанциина Ниагарском,водопаде,где перечислены9 основныхпатентов Теслына производствоэлектроэнергии
ПРЕДИСЛОВИЕ
11
Памятник Николе Теслеу подножия Ниагарскоговодопада (установленв 1976 году)
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image19.jpeg" \* MERGEFORMATINET
тела, на которые направлено действие прибора. Он также вскользь упомянуло том, что электронагрев можно использовать в металлургии и горной про-мышленности.
Шестая лекция была прочитана им 6 апреля 1897 года в Нью-Йоркскойакадемии наук. Отдав прежде должное Рентгену за эпохальное открытие имтак называемых Х-лучей, ранее физике неизвестных, Тесла приступил к рас-сказу о своих собственных достижениях. Речь шла о многочисленных уни-версальных высокочастотных генераторах, электроприводах и контроллерахэлектрических цепей, применимых в самых различных целях, в том числедля зарядки рентгеновских трубок. Помимо досконального знания им средстви способов производства токов очень высокой частоты и напряжения при ис-пользовании электрического резонанса, Тесла продемонстрировал глубокоепонимание точных механизмов, которые он объединил посредством электри-ческих цепей, обеспечив их стабильную и синхронную работу*.
* Эта лекция была найдена в архиве Музея Николы Теслы в виде машинописного текстас дополнениями и исправлениями, сделанными его рукой. Однако оригинальные фотогра-фии, упоминаемые в тексте и значащиеся под номерами 13 и 14, обнаружить не удалось.На запрос музея из Нью-Йоркской академии наук пришел ответ, что целиком лекция неиздавалась ни в одном журнале Соединенных Штатов. Тем не менее в книгу вошла большаячасть его лекций о высокочастотных генераторах, стабилизаторах и других механизмах, бо-лее десяти из которых были запатентованы.

12
Никола Тесла. Лекции
COMMEMORATlNG THE TWENTY-FlFTH •
ANNIVERSARY OF THE SVCCESSFVLNNSVSAlVY• INTRODVCTION AND COMMERCIAL DEVELOPMENT
OF THE INCANDENCENT LAMP
ESTABLISHED BY THE
FRIENDS ASSOCIATES-AND -ADMIRERS - OF
.Thomas-Alva Edison
ON-H1S;
Fifty-Seventh • Birthday
FLBRVARY ELEVENTH NINETEEN HVNDRED AND FOVR
IN THE American Institvte-of-Electrical- Engineers
FOR
Meritoriovs Achievement in • Electricity
THIS CERTIFIES -THAT- THE GOLD MEDAL• HAS BEEN AWARDED TO
Nikola-Tesla
for-Meritoriovs Achievements in his earlyoriginal work-in - Polyphase, and High-FreqvencyElECTRIC-CVRRENTS
ПУ THE
American Institvte of Electrical Engineers
Sevent Medal Awarded December 13 1916This Certificate Issved Mat 18/ 1917
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image20.jpeg" \* MERGEFORMATINET
£С. S.
Edison Medal
Commfetee.
Сертификат о награждении Николы Теслы Золотой медалью Эдисона
18 мая 1917 года


ПРЕДИСЛОВИЕ
13
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image22.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Никола Тесла в возрасте 61 года, когда он был награжденЗолотой медалью Эдисона
Так как содержащиеся в книге лекции связаны с наиболее значительны-ми публичными выступлениями Николы Теслы, в нее также включены ещедве его речи, произнесенные им исключительно по случаю знаменательныхсобытий в его жизни. Первая из них прозвучала в Эликотт-клубе в Буффа-ло 12 января 1897 года на торжестве по поводу открытия крупной гидро-электростанции на Ниагарском водопаде, о которой он грезил еще будучилюбознательным, с богатым воображением мальчиком из деревни Смиляны.Буффало был выбран еще и потому, что он был соединен с первой дальнейлинией электропередачи посредством многофазных токов, запатентованныхТеслой ранее для передачи электроэнергии, когда он выиграл «войну то-ков» у сторонников постоянного тока (включая самого Эдисона). В своемвыступлении Тесла подчеркнул преимущество переменного электрическоготока - его можно производить, не загрязняя окружающую среду, что и до-казала ГЭС на Ниагарском водопаде.
Другая официальная речь была произнесена Теслой 18 мая 1917 годана церемонии вручения ему Американским институтом электроинженеров од-ной из самых престижных наград в области электротехники Золотой медалиЭдисона за научно-практическую деятельность. Присутствовавшие на собра-нии ученые и ведущие специалисты попросили его рассказать о своей жизни
14
Никола Тесла. Лекции
и работе, и Тесла увлеченно, и как всегда остроумно, поведал о необыкновен-ных обстоятельствах, событиях и происшествиях, которые случались в егожизни и работе.
Глубоко и всесторонне проникая в суть вещей и явлений, о которых онговорит, Тесла в своей речи использовал синтаксически сложные конструкциис многочисленными придаточными предложениями, разъясняющими все при-чины и следствия того, о чем шла речь в главном предложении.
Я убежден, что эта книга поможет читателям значительно обогатитьсвои познания о Тесле; те же, кто читает о нем впервые, получат полное пред-ставление о великом ученом, изобретателе, философе" и гуманисте, намногоопередившем не только свое, но и наше время, — человеке по имени НиколаТесла.
Войин Попович, инженер,профессор Белградского университета

НИКОЛА
ТЕСЛА
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image23.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Лекции
1
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Я желал бы высказать свою благодарность профессору Энтони за оказан-ную помощь. Мне также хотелось бы поблагодарить м-ра Поупа и м-ра Мар-тина за поддержку. У меня не было достаточно времени, чтобы подготовитьсялучше и охватить предмет шире, как я бы того хотел, к тому же здоровье моесейчас не самое лучшее. И потому прошу о снисхождении и надеюсь, что тонемногое, что я хочу представить вашему вниманию, заслужит одобрение.
Сейчас, когда существует столько мнений по поводу относительных до-стоинств систем, использующих переменный и постоянный токи, большое зна-чение придается тому, можно ли успешно использовать переменный ток дляработы двигателей. Трансформаторы, обладая множеством преимуществ, далинам относительно совершенную систему распределения, и хотя, как и во всехобластях знания, многое еще требует совершенствования, проделать в этомнаправлении осталось сравнительно немного. Передача же электроэнергиипочти полностью происходит с помощью постоянного тока, и, несмотря на всезатраченные усилия использовать для этих целей переменный ток, насколькоизвестно, желаемого результата достигнуто не было. Из множества двигате-лей, работающих от переменного тока, можно упомянуть следующие: 1. Дви-гатель с последовательным возбуждением и разделенным полем. 2. Генераторпеременного тока, чье поле возбуждается постоянными токами. 3. ДвигательЭлью Томсона. 4. Комбинированный двигатель постоянного и переменноготока. Еще два двигателя этого типа вспомнились мне: 1. Двигатель, где однаобмотка соединена последовательно с трансформатором, а другая - со вторич-ной обмоткой трансформатора. 2. Двигатель, где обмотка якоря подключенак источнику тока, а обмотка возбуждения закорочена. Об этих двигателях я,однако, заметил только вскользь.
Предмет, который я имею удовольствие представить вашему внима-нию, - это новая система распределения и передачи энергии переменны-ми токами, имеющая особые преимущества, в особенности по отношению
Лекция прочитана для сотрудников Американского института электроинженеров 16 мая1888 года.
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕМ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
17
к двигателям, которые, в чем я уверен, будучи внедренными, покажут пре-восходное согласование с этими токами и результаты, ранее недостижимыебез их использования, результаты, которые особенно желаемы для практикии которые не могут быть получены средствами постоянных токов.
Прежде чем углубиться в подробное описание этой системы, я полагаюнеобходимым сделать несколько замечаний касательно определенных усло-вий, существующих для генераторов и двигателей постоянного тока, которые,хотя и широко известны, часто игнорируются.
Наши динамо-машины, и это хорошо известно, производят переменныйток, который мы выпрямляем посредством коллектора, сложного устройстваи, скажем прямо, источника почти всех неприятностей при эксплуатациимашин. Таким образом, полученные постоянные токи нельзя использоватьв машинах, они должны быть - опять-таки при помощи подобного ненадеж-ного устройства - преобразованы в свое первоначальное состояние - пере-менный ток. Функции, которые выполняет коллектор, носят внешний харак-тер, и он ни в коем случае не воздействует на внутренний процесс работымашины. Следовательно, в действительности все машины — это машины пе-ременного тока, а постоянными они являются только на участке внешнейцепи при переходе от генератора к двигателю. Поэтому и только поэтомупеременный ток более предпочтительное воплощение электроэнергии, а ис-пользование постоянного тока может быть оправдано только в том случае,если у нас имеются динамо-машины, которые вырабатывают, и двигатели,которые непосредственно используют такой ток.
Но действие коллектора двигателя двойное: во-первых, он реверсируетток через двигатель и, во-вторых, он действует автоматически, поступательносдвигая полюса одной из магнитных составляющих.
Осознав, что эти операции в системе бесполезны, необходимо заявить,что выпрямление переменного тока генератора и изменение направления токав двигателе должны быть исключены, чтобы вызвать вращение двигателя,необходимо обеспечить поступательное смещение полюсов одного из его эле-ментов .
И тогда сам по себе встает вопрос: Как этого добиться при помощи пря-мого действия переменного тока? Далее я расскажу, как мы пришли к такомурезультату.
В первом эксперименте барабан якоря состоял из двух пар катушек,расположенных друг к другу под прямым углом, а концы этих обмоток соеди-нялись с двумя парами изолированных контактных колец как обычно. Кольцоизготовлено из тонких изолированных пластин листовой стали, на котороенамотаны четыре катушки, каждые две противоположные катушки соединеныпоследовательно, чтобы создать свободные полюсы на диаметрально противо-положных сторонах кольца. Свободные концы катушек соединены с контакт-ными кольцами ротора генератора так, чтобы образовать две независимые
18
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image24.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 1Рис. 1а
цепи, как показано на рисунке 9. Теперь понятно, для чего были предпринятытакие действия, и я перехожу к диаграммам, то есть рисункам с 1 по 8а.При вращении ротора в генераторе с независимым возбуждением в катушкахС С возникает ток, изменяющийся по величине и направлению в соответствиис хорошо известным законом. В положении, показанном на рисунке 1, токв обмотке С равен нулю, в то время как катушка С1 пересечена максимальныммагнитным потоком и подключения могут быть такими, что кольцо статорабудет намагничено катушками С1С1 так, как это обозначено символами NS нарисунке 1а. Эффект намагничивания от катушек С С равен нулю, так как этикатушки включены в цепь катушки С.
На рисунке 2 обмотки якоря показаны повернутыми на одну восьмуюоборота. Рисунок 2а показывает соответствующее магнитное состояние коль-ца. В этот момент обмотка с, вырабатывает ток того же направления, чтои прежде, но слабее, в то же время образовывая на кольце полюсы об-
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image25.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 2
Рис. 2а
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...19
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image26.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 3Рис. За
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image27.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 4Рис. 4а
мотка с также вырабатывает ток того же направления, причем соединениятаковы, что витки сс образовывают полюсы ns, как показано на рисунке 2а.Результирующая полярность обозначается буквами NS и следует помнить,что полюсы кольца сдвинуты на одну восьмую относительно окружности.
На рисунке 3 якорь [ротор] завершил оборот на одну четверть. В этойфазе ток в обмотке С максимальный и такого направления, чтобы создатьполюсы NS (на рисунке За), поскольку ток в обмотке С, равен нулю и контурнаходится в нейтральном положении. Полюсы NS, таким образом, сдвинутына одну четверть по отношению к окружности кольца* [ротора].
Рисунок 4 показывает обмотку СС в еще более сдвинутом положении,когда якорь завершил оборот на три восьмых. В этот момент обмотка С всёеще вырабатывает ток того же направления, как и прежде, но слабее, в то же
* Здесь термин «кольцо» употребляется в смысле «кольцевой магнитопровод».
20
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image28.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 5
Рис. 5а
время образуя сравнительно слабые полюсы ns (на рисунке 4а). Ток в обмоткеС1 той же силы, но обратного направления. Результат этого, следовательно,в образовании на кольце полюсов п1 и sf, как показано на рисунке, и поляр-ности NS, причем полюсы теперь сдвинуты на три восьмых по отношениюк окружности кольца.
На рисунке 5 показано, что якорь завершил оборот наполовину, а ре-зультирующее магнитное состояние кольца показано на рисунке 5а. Теперьток в обмотке С равен нулю, в то время как обмотка С, вырабатывает наибо-лее сильный ток того же направления, что и прежде; намагничивание сейчаспроизводят витки с1с1 и только они, как показано на рисунке 5а, причем сле-дует помнить, что полюсы NS сдвинуты по отношению к окружности кольцанаполовину. Во время второй половины оборота все действия повторяются,как показано на рисунках с 6 по 8а.
Рисунки помогают понять, что во время одного оборота якоря генерато-ра полюсы кольца один раз оборачиваются по окружности и каждый оборот
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image29.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 6
Рис. 6а
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
21
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image30.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7Рис. 7а
производит одинаковый результат, при этом полюсы вращаются очень быстро,находясь в согласии с вращением якоря. Если реверсировать подключение од-ной из обмоток, то направление вращения полюсов изменится на противопо-ложное направление, но действия при этом будут совершаться те же. Вместотого чтобы использовать четыре провода, с тем же успехом можно использо-вать три, причем один будет обратным для обоих контуров.
Это перемещение, или вращение полюсов, проявляется в ряде любопыт-ных явлений. Если стальной диск или диск, изготовленный из любого друго-го магнитного металла, аккуратно насаженный на какую-либо ось, поднестик кольцу, он начинает быстро вращаться, причем направление вращения из-меняется в зависимости от положения диска. Например, снаружи и изнутрикольца он движется в противоположных направлениях, оставаясь в покоев положении, симметричном кольцу. Это легко объяснить. Каждый раз приприближении полюса, этот полюс индуцирует на ближайшей точке диска про-тивоположный полюс и возникает притяжение; благодаря этому полюс сдви-гается далее и возникает тангенциальное притяжение. Действие повторяется
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image31.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 8
Рис. 8а
22
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image32.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 9
вновь и вновь, в результате чего имеем более или менее быстрое вращениедиска. Поскольку сила притяжения действует на ту часть диска, которая бли-же всего к кольцу, то вращение внутрь и наружу, то есть вправо и влевопроисходит в разных направлениях, как показано на рисунке 9. Если дискпомещен симметрично кольцу, то сила притяжения по обеим сторонам егоодинакова, и вращения не происходит.
Это действие основано на магнитной инерции железа; по этой причинебольшему влиянию подвержен диск из твердой стали, нежели диск из мяг-кого железа. Последний способен изменять магнитные поля. Такой диск ока-зался очень полезным инструментом в проводимых исследованиях, так какпозволял мне заметить все особенности происходящих событий. Любопытноевоздействие также испытывают на себе железные опилки. Если насыпать не-много опилок на бумагу и поднести к внешней стороне кольца поближе, томожно заметить, что они начинают колебаться, оставаясь в то же время наместе, даже если лист бумаги двигать взад и вперед; но если поднять лист наопределенную высоту, которая зависит от интенсивности полюсов и скоростивращения, опилки разлетаются в стороны в направлении, обратном предпола-гаемому вращению полюсов. Если лист бумаги с опилками положить плашмяна кольцо и внезапно подать ток, можно легко пронаблюдать существованиемагнитных вихрей.
Для того чтобы продемонстрировать полное сходство между кольцоми вращающимся магнитом, сильный электромагнит механически вращали, приэтом наблюдались все явления, идентичные описанным выше.
Очевидно, что вращение полюсов вызывает явление индукции и можетбыть использовано для выработки тока в замкнутом проводнике, помещенном
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
23
в магнитное поле. Для этой цели удобнонамотать на кольцо две наложенные другна друга обмотки, которые образуют соот-ветственно первичный и вторичный конту-ры, как показано на рисунке 10. Чтобы до-биться наиболее экономичных результатов,магнитная цепь должна быть полностьюзамкнута и видоизменена в зависимости отконкретных условий.
Эффект индукции, наблюдающийсяво вторичной обмотке объясняется главнымобразом сдвигом или движением магнитно-го поля; но токи в цепях могут возникатьтакже и вследствии изменений напряжен-ности полюсов. Однако если правильносконструировать генератор и определить
магнитный эффект первичной обмотки, от последнего явления можно изба-виться. Если поддерживать постоянную напряженность магнитного поля, тодействие прибора будет идеальным и мы будем иметь тот же результат, какесли бы сдвиг происходил при помощи коллектора с бесконечно огромнымчислом пластин. В этом случае теоретически соотношение между магнитнымвоздействием каждого витка первичной обмотки и их результирующим маг-нитным действием можно выразить как уравнение окружности, центр которойсовпадает с центром прямоугольной двухосной системы координат, и радиускоторой есть результирующая величина и координаты обеих составляющих.Они есть соответственно синус и косинус угла а между радиусом и однойиз осей (ОХ). Взглянув на рисунок 11, увидим, что г2=х2+у2, где x—r cos а,a y=r sin а.
Допустим, что намагничивание каждой из обмоток в трансформаторепропорционально силе тока - что можно допустить для малых величин на-магничивания, - тогда х=Кс, а у=Кс1, где К - величина постоянная, а с и cf- величины силы тока в обеих обмотках. Если предположить далее, что полев генераторе однородно, то для постоянной скорости c=Kf sin a, a c=Kt sin(90° + а)=К1 cos а, где Kt - величина постоянная (см. рисунок 12). Следова-тельно, х = Кс = KKf cos а; у = Кс1 = KKt sin а, и КК= г.
Это означает, что в однородном поле расположение обмоток под прямымуглом обеспечит теоретический результат, а напряженность двигающихся по-люсов будет постоянной. Но из выражения г2= х2+у2 следует, что у-0, г=х,т.е. совокупное намагничивание обеих обмоток равно по величине магнитномудействию одной обмотки в точке максимума. В трансформаторах и в неко-торых типах моторов флуктуации полюсов не имеют особого значения, нов других типах моторов желательно иметь теоретический результат.
6~ <5
Рис. 10

24
Никола Тесла. Лекции
После применения этого принципа на практике были созданы два типамоторов. Первый тип характеризуется сравнительно слабым вращательнымдействием в начале работы, но затем поддерживает постоянную скорость прилюбой нагрузке. Этот двигатель назван синхронным. Второй тип создает хо-рошее усилие вначале, но скорость его вращения зависит от нагрузки.
Эти моторы могут приводиться в действие гремя способами: 1. Только отисточника переменного тока. 2. От совместного действия переменных и наве-денных токов. 3. От совместного действия переменного и постоянного тока.
Простейший синхронный двигатель можно получить, если взять кольцоиз тонкого проката, снабженное четырьмя обмотками, служащими полюса-ми, и соединить таким же способом, как показано [рисунок 9]. Железныйдиск с удаленными по обеим сторонам секторами может служить якорем.Такой двигатель показан на рисунке 9. Если диску позволить свободно дви-гаться внутри кольца в непосредственной близости от полюсов, очевидно,что поскольку полюсы перемещаются, он, вследствие своего стремления на-ходиться в точке, где есть наибольшее количество силовых линий, будетточно следовать движению полюсов и его движение будет синхронным дви-жению полюсов якоря генератора, т.е. в определенном положении, показан-ном на рисунке 9, в котором один оборот якоря производит два импульса токав каждом контуре. Очевидно, что если при одном обороте производитсябольшее количество импульсов, то и скорость вращения мотора возрастает.Если допустить, что сила притяжения, оказываемая на диск, наиболее ве-лика, когда он ближе всего к полюсам, то понятно, что такой мотор будетработать с одинаковой скоростью при всех нагрузках в пределах своей мощ-ности.
Для облегчения запуска диск можно снабдить обмоткой, замкнутой насебя. Преимущество использования подобной обмотки очевидно. При запускетоки, возбуждаемые в обмотке, сильно электризуют диск и увеличивают силу
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image34.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 11
Рис. 12
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
25
притяжения, с которой кольцо воздействует на него; и в то время, как токивозбуждаются в обмотке, пока скорость вращения якоря меньше скоростивращения полюсов, двигатель может совершать приличную работу даже дотого, как наберет необходимые обороты. Если учесть, что напряженность по-люсов постоянна, то никаких токов не будет вырабатываться в обмотке, когдадвигатель вращается с нормальной скоростью.
Вместо того чтобы замыкать обмотку на себя, ее выводы можно соеди-нить со скользящими контактными кольцами и с соответствующего источни-ка подать на них постоянный ток. Чтобы запустить такой двигатель, надосначала замкнуть обмотку на себя, а затем, когда скорость вращения станетнормальной или почти нормальной, подать постоянный ток. Если диск будетсильно намагничен постоянным током, двигатель может не запуститься, а еслион будет слабо намагничен, или в целом магнитное воздействие кольца будетпреобладающим, то он запустится и наберет нормальные обороты. Такой дви-гатель вращается с абсолютно одинаковой скоростью при любой нагрузке.Было также замечено, что, если движущая сила генератора не слишком высо-ка, то при проверке мотора, скорость генератора уменьшается синхронно соскоростью вращения мотора. Характерной чертой этого двигателя являетсято, что направление вращения не меняется в зависимости от перемены поляр-ности источника постоянного тока.
Синхронность этих моторов можно по-разному продемонстрировать эк-спериментальным путем. Для этой цели лучше всего взять мотор, которыйсостоит из стационарного магнита и якоря, который вращается в поле магни-та, как показано на рисунке 13. В данном случае перемещение полюсов яко-ря заставляет его вращаться в противоположном направлении. В результате,при достижении нормальной скорости вращения, полюсы якоря принимаютфиксированное положение относительно поля магнита, и он намагничиваетсяиндукционно, причем полярность ярко выражена. Если кусок мягкого же-
леза поднести к магниту, топоначалу он притягивается ивибрирует, причем эта виб-рация порождается измене-нием полярности магнита, нопо мере увеличения скоростивращения якоря вибрациявсё уменьшается и в концеконцов затухает совсем. Тог-да сила притяжения железаневелика, но постоянна, чтопоказывает, что синхрон-ность достигнута и магнитпитается индукционно.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image35.jpeg" \* MERGEFORMATINET
26
Никола Тесла. Лекции
Диск тоже можно использовать для такого опыта. Если поднести егодовольно близко к якорю, он будет поворачиваться до тех пор, пока скоростьвращения полюсов превышает скорость вращения якоря; но как только бу-дет достигнута нормальная скорость или около того, он перестает вращатьсяи постоянно притягивается.
Грубый, но очень показательный пример дает нам лампа накаливания.Если включить ее в цепь с источником постоянного тока последовательнос магнитной катушкой, то можно наблюдать быстрые флуктуации в видемигания света, которые находятся в соответствии с наведенными токамив катушке, которые существуют поначалу; но с увеличением скорости, мига-ние становится всё реже и реже и прекращается совсем, указывая на то, чтодвигатель набрал обороты.
Телефонный аппарат - это наиболее чувствительный прибор; если егосоединить в цепь с любым мотором, то синхронизм можно легко обнаружитьпо затуханию наведенных токов.
В двигателях синхронного типа предпочтительно поддерживать движу-щееся магнитное поле на постоянном уровне, в особенности, если магниты неразделены должным образом.
Как обеспечить хорошее тяговое усилие, вот, что долго занимало умы.Для того чтобы добиться такого результата, необходимо было создать кон-струкцию, где полюсы одной части мотора движутся благодаря переменномутоку источника, а полюсы, возникающие в другой его части, должны всегданаходиться в соответствии с ними, независимо от скорости вращения мотора.Такое условие соблюдается в электродвигателях постоянного тока. Но в син-хронном двигателе, который мы описываем, это условие соблюдается толькопри нормальной скорости вращения.
Этой цели удалось достичь, помес-тив внутрь кольца стальной сердечникс несколькими независимыми обмотка-ми, замкнутыми на себя. Двух обмоток,расположенных под прямым углом другк другу, как показано на рисунке 14,вполне достаточно, но чем их больше,тем лучше. Из такой конструкции следу-ет, что, когда полюсы кольца движутся,в замкнутых обмотках якоря возникаюттоки. Эти токи наиболее сильны в точках,где более всего силовых линий поля, и ихдействие таково, что они создают полюсына якоре под прямым углом к полюсамкольца, по крайней мере теоретически;и поскольку это происходит независимо
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image36.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 14
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
27
от скорости вращения, т.е. что касается расположения полюсов, - окружностькольца постоянно подвергается действию силы притяжения. Во многих отно-шениях эти моторы похожи на моторы постоянного тока. Если подключитьнагрузку, то скорость, а также сопротивление мотора уменьшаются и черезэлектризующие обмотки проходит ток большей силы, что увеличивает мощ-ность. После того, как убрали нагрузку, возрастает противоэлектродвижущаясила, и сила тока в первичных обмотках уменьшается. Без нагрузки скоростьвращения равна или примерно равна скорости вращения полюсов магнита.
Позже было обнаружено, что тяговое усилие в таких моторах полностьюравно усилию в моторах постоянного тока. Кажется, что усилие достигаетнаибольшей величины, когда на якоре и на магните отсутствуют выступы; нотак как при такой конструкции поле не может достигать высокой концентра-ции, вероятно, наилучшего результата можно достичь, когда выступами снаб-жен один из элементов системы. В общем, можно сделать вывод, что выступыуменьшают вращающий момент и улучшают синхронизацию.
Характерной чертой этого типа двигателей является их способностьочень быстро менять направление вращения. Это есть следствие особенностив работе мотора. Допустим, что якорь вращается, и направление вращенияполюсов меняется. В этом случае наш аппарат представляет собой динамо-машину, причем энергией для движения этой машины служит кинетическаяэнергия движения якоря, а скорость его вращения - это сумма скоростейякоря и полюсов. Если мы допустим, что количество энергии, необходимоедля вращения такой динамо-машины будет пропорционально одной трети ско-рости, то уже только по этой причине направление вращения якоря можнобыстро изменить. Но одновременно с этим вступает в действие другой фактор,а именно: так как направление вращения полюсов по отношению к якорюизменилось, двигатель начинает действовать как трансформатор, в которомсопротивление вторичной обмотки ненормально уменьшено вследствие обра-зования в ней дополнительной электродвижущей силы. Благодаря этим двумпричинам реверс становится моментальным.
Существует несколько различных способов достижения постояннойскорости вращения и хорошего тягового усилия при запуске. Например, дваякоря, один для вращающего момента, а другой для синхронизации, могутбыть установлены совместно и при необходимости использоваться, или якорьможно раскручивать для достижения вращательного усилия, но более или ме-нее внушительного результата по улучшению синхронизации можно достичь,если правильно сконструировать железный сердечник, или множеством иныхспособов.
Для достижения необходимой фазы токов в обеих цепях проще всегорасположить две катушки под прямым углом - это очевидный подход; но та-кой же результат можно получить множеством других способов в зависимостиот применяемой машины.
28
Никола Тесла. Лекции
Любая из современных динамо-машин может быть приспособлена дляэтих целей, если вывести контакты в нужных местах обмотки генератора.На якоре с замкнутым контуром, таком, какой используется в двигателе пос-тоянного тока, лучше всего сделать четыре вывода в равноудаленных мес-тах или пластинах коллектора и соединить их с четырьмя изолированнымиконтактными кольцами на валу. В этом случае каждый из контуров моторасоединяется с двумя диаметрально противоположными пластинами коллек-тора. В таком виде двигатель можно эксплуатировать в половину мощностии по трехпроводной схеме, соединив контуры мотора в надлежащем порядкес тремя контактными кольцами.
В многополюсных динамо-машинах, таких, какие используются в преоб-разовательных системах, требуемая фаза получается путем наматывания двухсерий катушек таким образом, чтобы в то время, как витки одной секции илисерии создавали максимальный ток, витки другой находились в нейтральнойпозиции или около того, вследствие чего обе секции обмоток могут подвер-гаться одновременно или последовательно действию магнитного поля.
В основном цепи двигателей могут быть расположены подобным обра-зом и их реализация может быть различной в зависимости от конкретныхтребований, но самый простой и практичный способ - снабдить неподвижнуючасть мотора первичной обмоткой, таким образом удается избежать примене-ния скользящих контактов. В этом случае обмотки магнита в обоих контурахсоединяются попеременно, т.е. 1,3,5... в одном и 2,4,6... в другом, и обмот-ки каждой цепи могут соединяться одинаково или, напротив, попеременно;в последнем случае мы будем иметь двигатель с числом полюсов вдвое мень-шим и работать он будет по-другому. Рисунки 15, 16 и 17 показывают триразличные фазы, причем обмотки магнита в каждом контуре соединены попе-ременно опиозитно. В данном случае всегда будем иметь четыре полюса, какна рисунках 15 и 17, четыре зубца будут нейтральны, а на рисунке 16 дварасположенных рядом зубца имеют одинаковую полярность. Если обмотки
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image37.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 15
Рис. 16
Рис. 17
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
29
соединены одинаково, то имеем восемь попеременных полюсов, как обозначе-но буквами п's' на рисунке 15.
Применение многополюсных моторов дает преимущество столь необхо-димое, сколь недостижимое в двигателях постоянного тока, а именно: можносделать так, чтобы двигатель работал с заданной скоростью независимо отнедостатков конструкции, нагрузки и, в определенных пределах, электродви-жущей и силы тока.
В общей системе распределения, как эта, следует придерживаться такойсхемы. В качестве центрального источника надлежит использовать генераторсо значительным числом полюсов. Двигатели, питающиеся от этого генера-тора, должны быть синхронными, но обладать значительным вращательныммоментом для надежного запуска.
При соблюдении требований к конструкции можно будет заметить, чтоскорость вращения каждого мотора находится в обратной зависимости от егогабаритов, таким же образом следует подходить к выбору числа полюсов. Од-нако особые требования могут внести изменения в это правило. С учетом этогохорошо было бы снабдить каждый мотор большим числом полюсных зубцови обмоток, их количество должно быть кратным двум или трем. Это поможетпростым изменением соединений обмоток адаптировать мотор для конкретныхтребований.
Если число полюсов в двигателе четное, то он будет работать плавно,и вы достигнете нужного результата; если же это не подходит, то лучше всегоудвоить число полюсов и соединить их, как было описано выше, так, чтобывыходила половина числа пар полюсов. Например, у генератора 12 полюсов,а нужно получить скорость 12/7 скорости генератора. Для этого потребуетсямотор с семью зубцами или магнитами, а такой мотор нельзя правильно соеди-нить в цепь, если только не использовать 14 обмоток якоря, а это потребуетприменения скользящих контактов. Во избежание этого мотор должен иметьчетырнадцать магнитов, включая по семь в каждую цепь попеременно. Якорьдолжен иметь четырнадцать замкнутых катушек. Мотор не будет работатьидеально, как с четным числом полюсов, но, по крайней мере, его недостатокне будет столь серьезным.
Однако недостатки, являющиеся следствием такой несимметричнойформы, уменьшатся в той же пропорции, в какой увеличится число полюсов.Если генератор имеет, скажем, п, а мотор nt полюсов, то скорость мотора бу-дет равна скорости генератора, умноженной на дробь п/пг
Скорость вращения мотора в целом зависит от количества полюсов, новозможны исключения. Скорость может меняться в зависимости от фазы токав контурах или от характера импульса тока, или от интервала между импуль-сами, или от групп импульсов. Некоторые возможные случаи показаны на ри-сунках 18, 19, 20, 21, из которых всё ясно. На рисунке 18 показано наиболеечасто встречающееся положение дел, когда достигается наилучший результат.
30
Никола Тесла. Лекции
В таком случае, если применяется типичный двигатель, показанный на ри-сунке 9, одна полная волна в каждом контуре дает один полный оборот дви-гателя. На рисунке 19 такой же результат обеспечен одной волной в каждомконтуре, когда импульсы следуют друг за другом, на рисунке 20 - четырьмя,а на рисунке 21 - восемью волнами.
Такими средствами можно достигать любой скорости, конечно, в преде-лах практических нужд. Эта система имеет еще одно преимущество, помимопрочих, - оно заключается в ее простоте. При полной нагрузке моторы по-казывают КПД, идентичный моторам постоянного тока. Трансформаторы де-монстрируют дополнительное преимущество своей способностью питать двига-тель. Они могут быть подобным же образом модифицированы и это облегчитвнедрение моторов и их адаптацию для практических нужд. Их КПД долженбыть выше, чем у современных, и вот на чем я основываю свое мнение.
В нынешнем трансформаторе, мы производим ток во вторичной обмоткепутем изменения силы первичных токов или токов возбуждения. Если мыдопустим пропорциональность по отношению к железному сердечнику, то ин-дукция во вторичной обмотке будет пропорциональна суммарному количествувариаций силы тока возбуждения за единицу времени; из чего следует, чтодля данной вариации любое увеличение продолжительности первичного токаведет к пропорциональной потере. Для того чтобы получить быстрые изме-нения силы тока, что существенно для эффективной индукции, применяютсяволнистые поверхности. Это практически приводит лишь к недостаткам. На-пример, таким: увеличение стоимости и уменьшение КПД генератора, энер-гопотери при нагревании сердечников, а также уменьшение мощности транс-форматора, так как сердечник используется нерационально, и реверсированиетока слишком быстрое. На определенных фазах индукция слишком мала, чтобудет видно из представленных графиков, возможны периоды бездействия,если есть интервалы между последовательными импульсами тока и волнами.При сдвиге полюсов в трансформаторе, а следовательно, и индукционныхтоков, индукция носит идеальный характер, оказывая максимальное воздей-ствие. Разумно было бы также предположить, что сдвиг полюсов приведетк меньшим энергопотерям, чем реверсирование тока.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image38.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 18
Рис. 19
Рис. 20
Рис. 21
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
31
ОБСУЖДЕНИЕ
М-р Мартин. Полагаю, что профессор Энтони присутствует, и посколь-ку он уделил некоторое внимание этому предмету, я думаю, он смог бы долж-ным образом дополнить доклад м-ра Теслы некоторыми замечаниями.
М-р Тесла. Еще раз хотелось бы выразить благодарность профессоруЭнтони за оказанную помощь. Надеюсь, он сможет объяснить многие особен-ности системы, на которых я не смог остановиться.
Профессор Энтони. Г-н председатель, господа, было уже сказано, чтоя имею некоторое отношение к этим типам моторов. Я очень рад подтвер-дить лично то, что м-р Тесла уже представил вашему вниманию относительноработы этих моторов, и признаюсь, когда я впервые увидел, как работаютэти моторы, понял, насколько это замечательно. После моего первого визитав мастерские м-ра Теслы некоторые двигатели, видимо, вот эти два, которыенаходятся сейчас на столе, были представлены мне, чтобы произвести испы-тания их эффективности и, скорее всего, вас более заинтересует сам процесс,чем всё, что я вам о нем скажу. К сожалению, со мной нет точных цифр, ко-торые мы получили в результате произведенных опытов, но я воспроизведукое-что по памяти.
Этот маленький моторчик, который вы видите, дал примерно поло-вину лошадиной силы и КПД его оказался примерно чуть выше 50%, чтоя лично счел высоким показателем для таких размеров, поскольку мы обыч-но не ожидаем такого же КПД, как от больших. Это, как я полагаю, и есть«armature»*, который так назвал м-р Тесла за высокий вращающий момент.Этот маленький шкив, около грех дюймов в диаметре, выдал тягу примернов пятьдесят фунтов, насколько я помню его в работе, так что вы видите,усилие довольно значительное, и это также видно из той скорости, с которойякорь меняет направление вращения при перемене соотношения двух токов,которые протекают через две оппозитные катушки. Это можно сделать, пе-реместив провода или просто перебросив переключатель на одном из кон-туров, и якорь остановится и начнет обратное вращение настолько быстро,что почти невозможно разобрать, когда направление изменилось. Это такжедемонстрирует значительный крутящий момент якоря. Этот мотор (я говорюсейчас о втором) дал нам, я думаю, примерно V4 л.с. и КПД немного выше60%. Он работает с таким якорем, как здесь, почти со скоростью генераторадаже с большой нагрузкой. Когда нагрузку увеличили до максимума, КПДстал немного уменьшаться, скорость вращения замедлилась. Как я теперьприпоминаю, она понизилась до 2 800, и держалась, как вы сами видите, до-вольно близко к показателю скорости генератора под большой нагрузкой.
Я немного могу добавить к тому, о чем м-р Тесла уже рассказал. Я ни-сколько не сомневаюсь, что все вы проявите не меньший интерес к их работе,
* Armature [англ, броня, панцирь] - в электротехнике якорь.
32
Никола Тесла. Лекции
чем проявил в свое время я. Так мы действительно лучше всего увидим, чтомогут делать моторы.
М-р Тесла. Г-н председатель, джентльмены, профессор Энтони сейчасуказал, что скорость вращения несколько упала при увеличении нагрузки.Это произошло оттого, что якорь такой конструкции должен давать большоеусилие с момента запуска. Но если мы сделаем якорь, предназначенный толь-ко для синхронной работы, скорость вращения останется такой же, несмотряна нагрузку; единственным недостатком будет то, что вначале крутящий мо-мент настолько слаб, что он может не запуститься. Если мы применим якорь,состоящий из отрезного куска стали с обмоткой, он будет сохранять скоростьвращения при любой нагрузке. Важность поддержания напряженности маг-нитного поля полюса на постоянном уровне заключается в том, что если ее до-биться, мы сможем использовать вместо составного якоря обычный стальнойбрусок. Нужно только иметь замкнутое магнитное поле. Вы и сами можетеубедиться: если полюсы зафиксированы, то нет необходимости делить якорьв том случае, если величина силы постоянна. Но если величина магнитногополя колеблется, то якорь необходимо делить, к такому выводу я пришелэкспериментальным путем. Я также выяснил, что в тех опытах, которые про-водил профессор Энтони, результаты были превосходными. Я отношу такиерезультаты к тому, что динамо-машина вырабатывала сильное поле, якорьбыл маленьким, а поле очень концентрированным, и именно поэтому резуль-таты были близки к теоретическим.
Профессор Томсон. Я был очень заинтересован описанием этого не-большого, но восхитительного мотора, приведенного в действие м-ром Тес-лой. Насколько вам должно быть известно, я работал примерно в том женаправлении, пытаясь достичь того же результата. Опыты, которые я про-изводил, заключались в использовании одноконтурной схемы - не двухкон-турной, которая работает в моторе, использующем принцип переменностидля производства вращения. Со времени последнего ежегодного заседанияинститута я занимался разработкой и совершенствованием, насколько позво-ляло время, якоря с замкнутой обмоткой, если мне будет позволено так егоназвать, работающего в переменном поле. То есть, план, которому я следо-вал и который я представил на рассмотрение института в прошлом году, под-разумевал создание листового магнита, в поле которого помещается якорь,также составной, имеющий вокруг себя обмотку, которая периодически ко-ротко замыкается в течение одного оборота при помощи соответствующегозамыкателя. Я изготовил несколько таких моторов различной конструкции,и все они одновременно запускаются из состояния покоя и развивают опре-деленную мощность, а некоторые из них проявляют при скоростях, близ-ких к скорости колебаний динамо-машины, тенденцию к синхронизации.В этой точке их вращательное усилие немного сильнее указанного. Думаю,что в некоторых случаях оно гораздо сильнее. Я надеюсь в скором времени
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
33
представить некоторые результаты моей работы вниманию института. И по-этому воздержусь от дальнейших комментариев по поводу представленныхнашему вниманию двигателей. Несомненно, есть перспектива для развитияэлектромоторов переменного тока, и вне всяких сомнений возможно созда-ние моторов, которые будут превосходить по показателям электромоторыпостоянного тока.
М-р Тесла. Господа, я должен сказать, что выступление такого че-ловека, как профессор Томсон, который является лидером в нашей про-фессии, очень мне льстит. Могу сказать, что я работал параллельно с нимв одной и той же области, не зная о том, что он меня предвосхитил. Я создалдвигатель, идентичный тому, который создал он, но он сделал это раньше.Я уверен, хотя мотор именно такой конструкции имеет тот недостаток, чтопара щеток вынуждена коротко замыкать обмотку якоря, он может иметьпрактическое применение по той простой причине, что представляет собойтакой трансформатор, который, как все мы знаем, можно довести до вы-сокого КПД. С другой стороны, якорь можно изготовить из сравнительнохорошего проводника и тогда снимается вопрос о создании короткозамкну-той обмотки. А это действие всегда приводит к максимальному эффектуи оно, несомненно, более предпочтительно, чем перемещение полюсов по-средством коллектора.
ТЕСЛА ОТВЕЧАЕТ Д-РУ ЛУИСУ ДУНКАНУ И ОБЪЯСНЯЕТДЕЙСТВИЕ МОТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Редактору «Electrical Review»
В номере вашего издания за прошлую неделю я обнаружил заметку м-раДункана касательно моих электродвигателей переменного тока.
Насколько я понимаю, д-р Дункан пока не имел возможности ознакомитьсяпо-настоящему с моими изобретениями, и я не могу рассматривать его статью каккритическую, но я бы хотел выразить уважение к его мнению и потому краткоостановлюсь на основных характеристиках моего изобретения в той мере, в коейони затронуты в вышеупомянутой статье.
Принцип действия моего мотора легко будет понять из нижеследующего.
При пропускании определенным образом переменного тока через незави-симые цепи мотора создается непрерывное смещение или вращение полюсов.Это смещение более или менее постоянно в соответствии с конструкцией мотора,его характеристиками и относительной фазой приложенного тока, и я показалтеоретические условия, которые должны существовать для обеспечения наиболеесовершенной работы.
Если на кольце из листового железа намотать четыре обмотки и выполнитьаналогичное соединение цепей генератора переменного тока, приспособленного
34
Никола Тесла. Лекции
для этой цели, прохождение тока через обмотки теоретически вызовет вра-щение полюсов кольца, практически же в серии экспериментов я продемон-стрировал полную аналогию между таким кольцом и вращающимся магнитом.Исходя из этого принципа, мы имеем два вида моторов с совершенно раз-личными характеристиками: один предназначен для постоянной, другой дляпеременной нагрузки.
Недопонимание д-ра Дункана я отношу к тому, что характерные осо-бенности того и другого типа моторов еще не описали. С графическим изоб-ражением второго типа можно познакомиться в журнале «Electrical Review»от 12 мая (рисунок 1, с. 1). Здесь якорь мотора имеет две обмотки, располо-женные под прямым углом друг к другу. Возможно, требуется, в соответствиис общепринятым мнением, симметричное расположение полюсов. Я полагаюрациональным якорь, имеющий несколько диаметрально противоположно на-мотанных обмоток или проводников, замкнутых на себя, и образующих столь-ко же независимых контуров. Теперь предположим, что кольцо постоянно под-вергается воздействию магнитных полей таким образом, что выявляет дваполюса (N и S), диаметрально противоположных, и их вращают вручную.Когда якорь неподвижен, вращение кольцевого магнита возбуждает токив замкнутых обмотках якоря. Эти токи имеют наибольшую силу в точкахс максимальной напряженностью, и они образуют полюсы на сердечнике яко-ря под прямым углом к полюсам кольца. Конечно, имеются и другие со-путствующие факторы, искажающие это явление, но для целей настоящегоисследования ими можно пренебречь. Что касается положения полюсов насердечнике якоря, токи, генерируемые в обмотках якоря, действуют таким жеобразом и будут создавать полюсы якоря в том же положении по отношениюк полюсам кольца в любом положении и независимо от скорости. В результа-те притяжения между якорем и кольцом возникает постоянное вращающеесяусилие, такое же, как в моторах постоянного тока с большим числом якорныхобмоток. Если якорю позволить вращаться, он будет вращаться в направле-нии вращения магнитного поля кольца; индуцируемый ток уменьшается помере увеличения скорости до тех пор, пока якорь не достигнет скорости, близ-кой к скорости вращения магнитного поля, такой, чтобы ток, протекающийчерез обмотки, был достаточен для поддержания вращения. Если вместо этогостатор будет вращаться вручную и полюсы будут сдвигаться таким образом, топеременные токи в обоих контурах будут возникать таким же образом.
Теперь сравним эту систему с системой постоянного тока. В последнеймы имеем переменные токи, возбуждаемые в генераторе и в обмотках мотора,а также есть устройства, которые преобразуют ток; эти устройства, кромевсего прочего, сдвигают полюсы на роторе, и здесь мы имеем те же элементыи идентичную работу, но без коммутирующих устройств. С учетом сказанногоясно, что эти устройства не являются необходимыми для работы; так системыпеременного тока, как минимум во многих отношениях, покажут полное по-
НОВЫЙ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ...
35
добие системам постоянного тока, и моторы будут работать точно так же, какмоторы постоянного тока. Если нагрузка увеличивается, то скорость умень-шается и вращающий момент соответственно увеличивается, так как черезкатушки протекает больший ток; при отключении нагрузки скорость увели-чивается и ток, а соответственно и сила уменьшаются. Конечно, вращательноеусилие наибольшее, когда якорь в покое.
Но поскольку аналогия полная, что мы скажем о максимальном КПДи силе тока, который проходит через мотор без нагрузки? Давайте вспомнимо том, что мы говорим о переменном токе. В данном случае мотор представ-ляет собой трансформатор, в котором токи возникают путем индуцирован-ного воздействия, а не реверсированием; как и ожидается, КПД достигаетмаксимальных значений при максимальной нагрузке. Что касается тока, покрайней мере в соответствующих условиях, он может варьироваться в широ-ких пределах, как в трансформаторах и при соблюдении соответствующихправил он может быть уменьшен до желаемой величины. Более того, ток,потребляемый мотором без нагрузки, не является мерой потребляемой энер-гии, поскольку приборы показывают лишь арифметическую сумму прямойи индуцированной электродвижущей силы и тока вместо отображения ихразности.
Что же касается другого типа этих моторов, описанных д-ром Дунка-ном, следует отметить, что они конструктивно не предназначены для работыбез нагрузки или должны работать с очень малой нагрузкой; и в этом планепредставляют собой приборы, похожие на трансформаторы. Кроме того, обевышеописанные характеристики, вращательный момент и тенденция к пос-тоянной скорости могут соблюдаться в моторе, и каждый раз предпочтениеможет отдаваться каждому из указанных моментов в зависимости от требо-ваний практики.
В заключение скажу, при всём уважении к д-ру Дункану, что все пре-имущества, описанные выше, не являются теоретическим положением, а естьрезультаты опытов, проводившихся в течение большого промежутка времении вдохновлены единственно желанием экспериментировать.
Тем не менее хоть и мой мотор есть плод долгого труда и тщательныхисследований, я бы не'хотел присваивать себе никаких заслуг вне заявлен-ного; людям, более умудренным, я оставляю право устанавливать законыи принципы, и правила их применения на практике. К чему приведут моиисследования, покажет будущее; но к каким бы принципиальным открытияммы ни пришли, я всегда, хоть и в самой маленькой степени, буду удовлетво-рен тем вкладом в науку, который я сделал.
2ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕВ ИСКУССТВЕННОМ БЕСПРОВОДНОМ ОСВЕЩЕНИИНет предмета более захватывающего, более достойного изучения, чемприрода. Понять этот великий механизм, обнаружить силы, которые в немработают, и законы, ими управляющие, - вот величайшая цель человеческогоразума.
Природа хранит неисчерпаемые запасы энергии. Вечный приемник и пе-редатчик этой бесконечной энергии - эфир. Признание существования эфираи функций, которые он выполняет, - один из наиболее выдающихся резуль-татов современной научной мысли. Один только отказ от идеи действия нарасстоянии и признание существования среды, пронизывающей всю материю,освободил умы мыслителей от вечных сомнений и, открыв новый горизонт не-предвиденных возможностей, вызвал особый интерес к явлению, с которым мызнакомы давно. Это стало большим шагом в направлении понимания сил при-роды и их многообразных воздействий на наши чувства. Для просвещенногоученого-физика это то же, что понимание механизма действия огнестрельногооружия или парового двигателя для варвара. Явления, на которые мы смотре-ли как на чудеса, не поддающиеся осмыслению, теперь предстают перед намив ином свете. Искра, произведенная катушкой индуктивности, блеск лампынакаливания, механические проявления силы токов и магнитов уже доступнынашему пониманию; вместо чего-то непонятного, как прежде, наблюдение заэтими явлениями рисует у нас в голове картинку простого механизма, и хотяточное их происхождение для нас всё еще загадка, мы знаем, что правда недол-го будет от нас сокрыта, и инстинктивно чувствуем, что понимание близко. Мывсё еще восторгаемся этими прекрасными явлениями, этими странными силами,но мы уже не беспомощны; мы в определенной мере можем объяснить их и на-деемся в конце концов сорвать покровы тайны, окружающей их.
Насколько далеко мы можем продвинуться в понимании окружающегомира - вопрос, который волнует каждого естествоиспытателя. Несовершен-
Лекция прочитана для сотрудников Американского института электроинженеров в Колумбий-ском университете 20 мая 1891 года.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
37
ство наших органов чувств и сознания не позволяет нам проникнуть в скры-тые основы мироздания, и астрономия, величайшая и наиболее позитивная изестественных наук, может объяснить лишь кое-что из того, что происходитв непосредственной близости от нас; об отдаленных частях бескрайней Вселен-ной с ее бесчисленными солнцами и звездами мы ничего не знаем. Но всё женеутомимый дух познания ведет нас далеко за пределы нашего восприятия, и унас есть надежда, что эти неизведанные миры - ничтожно малые и бесконечноогромные - могут в определенной степени открыться нам. И если мы достигнемэтого знания, пытливый разум, возможно, подойдет к пределу, - который не-возможно осознать, - истинного мироощущения, внешнее проявление которогосоставляет хрупкую основу нашей философии.
Из всех форм неизмеримой, все пронизывающей природной энергии, ко-торая постоянно движется и изменяется, как душа, дающая жизнь инертнойВселенной, электричество и магнетизм, вероятно, наиболее удивительные. Яв-ления притяжения, тепла и света мы наблюдаем каждый день и скоро к нимпривыкаем, они теряют для нас загадочность и удивительность; но электри-чество и магнетизм, в своем единстве, кажущиеся двойственными, есть силыуникальные. Они заключают в себе явления притяжения, отталкивания и вра-щения, странные проявления необъясненных факторов, они возбуждают мысльи побуждают разум к исследованию. Что есть электричество и что есть магне-тизм? Эти вопросы задают снова и снова. Наиболее мощные умы непрестаннобьются над разрешением этой проблемы; и всё-таки еще нет исчерпывающегоответа. Но даже если в настоящий момент мы не можем дать точного опреде-ления этим силам, мы значительно продвинулись в разрешении этой проблемы.С уверенностью можно утверждать, что явления электричества и магнетизмасвязаны с эфиром, и, возможно у нас есть основания говорить, что эффектыстатического электричества - это эффекты эфира под напряжением, а явлениядинамического электричества и электромагнитные эффекты - это проявленияэфира в движении. Но и это не является ответом на вопрос: что же есть элект-ричество и магнетизм?
Сначала мы, естественно, задаемся вопросом, что есть электричество,и есть ли такое явление вообще? Когда мы интерпретируем электрические яв-ления, мы можем говорить о состоянии наэлектризованное™, электрическомсостоянии или электрическом эффекте. Если мы говорим об электрическихэффектах, мы должны разделять два таких эффекта, противоположных посвоей природе и нейтрализующих друг друга, поскольку наблюдения пока-зывают, что такие два эффекта существуют. Это неизбежно, так как в среде,обладающей качествами эфира, мы не можем создать напряжение, или про-извести вытеснение, или движение иного рода, без того, чтобы не вызватьв окружающей среде равнозначного и противодействующего эффекта. Ноесли мы говорим об электричестве, как о некоей вещи, мы должны, я по-лагаю, оставить идею о двух электричествах, так как существование двух
38
Никола Тесла. Лекции
подобных вещей невероятно. Ибо как можем мы себе представить, что естьдве вещи, равные количественно, сходные по качествам, но противоположныепо характеру, обе относящиеся к материи, обе притягивающие и полностьюнейтрализующие друг друга? Такое предположение, хотя оно и подсказаномногими явлениями, и удобно для их объяснения, вряд ли может нас удовлет-ворить. Если есть такая вещь, как электричество, может быть только одно та-кое явление, избыток или недостаток только одного явления; но скорее всего,его состояние определяет положительный и отрицательный характер. Стараятеория Франклина, хотя и в чем-то неудовлетворительна, с определенной точ-ки зрения является наиболее состоятельной. Всё же теория о двух электри-чествах широко принята, поскольку наиболее убедительно объясняет явленияэлектричества. Но теория, которая наилучшим образом объясняет факты, необязательно истинна. Изощренный ум может изобрести теории, которые удов-летворят наблюдателя, и почти у каждого самостоятельного мыслителя естьсобственный взгляд на любой предмет.
Не из желания отстоять свою точку зрения, но лишь затем, чтобы поз-накомить вас с некоторыми результатами, которые я далее и опишу, показатьвам путь моих размышлений, то, к чему я пришел, - вот смысл моих даль-нейших рассуждений.
Я придерживаюсь той мысли, что есть такое явление, которое мы при-выкли называть электричеством. Вопрос состоит в том, что это за явление?или: что из всего того, о существовании чего нам известно, наиболее подходитпод определение электричества? Мы знаем, что оно ведет себя как несжимае-мая жидкость; что в природе оно должно быть в постоянном количестве; чтоего нельзя ни произвести, ни уничтожить; и, что наиболее важно, электромаг-нитная теория света и все наблюдаемые факты учат нас, что явления электри-чества и эфира идентичны. Тут же приходит мысль, что электричество можноназвать эфиром. Фактически этот взгляд, в определенной мере, высказывал-ся д-ром Лоджем. Его интересный труд читали все и многих его аргументыубедили. Блестящий талант и интересная тема завораживают читателя, нокогда это впечатление тает, понимаешь, что всё это лишь ловкие объяснения.Я вынужден признаться, что не верю в два электричества, и еще меньше -в двойственную структуру эфира. Странное поведение эфира, как твердой суб-станции для световых и тепловых волн, и как жидкости, когда тела проходятсквозь него, конечно, объясняется самым естественным и удовлетворительнымспособом, предположив, что он находится в движении, как предположил сэрУильям Томсон; тем не менее нет ничего такого, что бы могло заставить насс уверенностью заключить, что, в то время как жидкость не имеет возмож-ности передавать поперечные колебания с частотой в несколько сотен или ты-сяч в секунду, она также не имеет возможности передавать такие колебания,когда они достигают частоты сотен миллионов в секунду. А также никто неможет доказать, что существуют поперечные эфирные волны, возбуждаемые
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
39
машиной переменного тока, выдающей небольшое число колебаний в секунду;в случае таких низкочастотных колебаний эфир, находящийся в состояниипокоя, может вести себя как жидкость.
Возвращаясь к предмету нашего разговора и памятуя о том, что сущест-вование двух электричеств, по меньшей мере, вряд ли возможно, мы должныпомнить, что у нас нет свидетельств существования электричества, и нет на-дежды их получить, если только нет материи. Электричество, следовательно,нельзя именовать эфиром, в широком смысле этого слова; но ничто не мешаетназвать электричество эфиром, связанным с материей, или связанным эфи-ром; или, иными словами, так называемый статический заряд молекулы естьэфир, некоторым образом связанный с молекулой. Если смотреть на вещи подтаким углом, то мы имеем право сказать, что электричество присутствует вовсех действиях молекул.
Итак, что же именно есть эфир, окружающий молекулы, - тот, чтоотличается от эфира вообще, - можно только предполагать. Он не можетотличаться по плотности, поскольку эфир несжимаем; следовательно, он дол-жен находиться под давлением либо в движении, причем последнее наиболеевероятно. Для того чтобы понять его функции, мы должны иметь точное пред-ставление о физическом строении материи, о чем мы, конечно, можем иметьтолько представление, созданное нашим разумом.
Но из всех точек зрения на природу, та, которая предполагает однуматерию и одну силу, а также абсолютное внутреннее однообразие, являетсянаиболее научной и близкой к истине. Бесконечно малый мир, где молекулыи их атомы вращаются по орбитам, неся с собой и скорее всего вращая вместес собой эфир, или, иными словами, неся с собой статические заряды, кажетсянаиболее вероятной картиной, которая, по крайней мере правдоподобно, объ-ясняет все наблюдаемые явления. Вращение молекул и окружающего эфирасоздает напряжение эфира или электростатическое напряжение; компенсацияэфирных напряжений создает его движение и электрические токи, а круговыевращения производят эффект электрического и постоянного магнетизма.
Около пятнадцати лет назад профессор Роуланд продемонстрировал ин-тереснейший и наиважнейший факт, а именно то, что статический заряд придвижении создает эффект электрического тока. Оставим соображения по пово-ду природы этого механизма, который притягивает и отталкивает токи, и пред-ставим себе движущиеся молекулы, несущие электростатический заряд, и тогдаэтот факт даст нам приличную картинку магнетизма. Мы можем представитьлинии или потоки сил, которые существуют в физическом плане, и которые со-стоят из рядов направленно движущихся молекул; можем увидеть, что эти линиидолжны быть замкнуты, что они имеют тенденции к сокращению и расширению,и т.д. Подобным же образом это объясняет, в разумных пределах, приводящеевсех в замешательство явление постоянного магнетизма, и, в общем, имеет всепрекрасные отличительные черты теории Ампера за исключением ее коренной
40
Никола Тесла. Лекции
ошибки, а именно, предположение о молекулярных токах. Не вдаваясь болеев эту тему, скажу, что я смотрю на явления статического электричества, токаи магнетизма как на атрибуты электростатических молекулярных сил.
Приведенные выше замечания кажутся мне необходимыми для полногопонимания предмета таким, каким он представляется мне.
Из всех явлений наиболее важными мне кажутся явления, связанныес электрическим током, по причине широкого и все расширяющегося их ис-пользования в промышленных целях. Уже минуло столетие с тех пор, как былизготовлен первый практический источник тока, и всё это время явления, со-провождающие токи, скрупулезно изучались; благодаря непрестанным усили-ям ученых были открыты простейшие законы, управляющие этими процессами.Но эти законы действуют, когда токи имеют постоянный характер. Когда жетоки быстро меняют силу, обнаруживаются другие явления, абсолютно другие,и вступают в действие иные законы, те, что до настоящего времени не былинадлежащим образом изучены, хотя благодаря трудам, в основном английскихученых, были накоплены достаточные знания по этому предмету, чтобы объяс-нять простые случаи, происходящие ежедневно.
Явления, характерные для изменчивого характера токов, усиливаются помере увеличения скорости изменений, поэтому их изучение облегчается, когдамы имеем правильно сконструированную аппаратуру. Успехом своих опытовя обязан тому, что построил машины переменного тока, способные давать болеедвух миллионов изменений направления тока в минуту, именно это обстоятель-ство позволило мне представить вашему вниманию некоторые результаты, кои,я надеюсь, послужат шагом вперед в решении одной из важнейших проблем,а именно - производства практичного и эффективного источника света.
Изучать ток, быстро меняющий направление, очень интересно. Поч-ти каждый опыт приводит к новому открытию. Многие результаты, конечно,можно предсказать, но очень многие непредсказуемы. Экспериментатор делаетмного интересных наблюдений. Например, берем кусок железа и держим на-против электромагнита. При увеличении частоты мы чувствуем, как импульсыследуют один за другим быстрее и быстрее, затем становятся слабее и слабее,и, в конце концов, исчезают. Затем мы наблюдаем постоянное притяжение: такнам только кажется; наше осязание не совершенно. Притяжение, конечно, непостоянно.
Затем мы можем создать дугу между электродами и наблюдать - по меретого как увеличивается частота изменений направления, звук, сопровождаю-щий дугу, становится тоньше и тоньше, постепенно слабеет и, наконец, прекра-щается. Колебания воздуха, конечно, продолжаются, но они слишком слабы,чтобы мы их услышали, слух подводит нас.
Мы наблюдаем небольшие физические явления: быстрое нагревание желез-ных сердечников и проводников, любопытные эффекты индукции, интересныеявления конденсации и еще более интересные явления в катушке индуктивно-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
41
сти высокого напряжения. Все эти опыты и наблюдения представляют большойинтерес для студента-физика, но их описание уведет меня далеко от основнойтемы. Частично вследствие этого, а частично из-за их огромной важностия ограничусь описанием световых эффектов, производимых этими токами.
В данных экспериментах для преобразования токов низкого напряженияв токи высокого использовались катушки индуктивности, рассчитанные навысокое напряжение, или подобные им устройства.
Если к результатам, которые я получил, у вас возникнет интерес стольсильный, что вы начнете сами ставить опыты; если вы будете убежденыв истинности приведенных мною аргументов, вашей задачей станет созданиевысоких частот и высоких потенциалов, иными словами, мощных электроста-тических эффектов. Тогда вы столкнетесь со многими трудностями, преодолевкоторые, вы сможете достичь действительно удивительных результатов.
Сначала возникнет проблема с тем, как получить требуемую частоту припомощи механического устройства, а если она будет получена другим путем,возникнут другие препятствия. Затем выяснится, что трудно обеспечить над-лежащую изоляцию, не увеличивая значительно размеры аппаратуры, ибомы имеем дело с высокими потенциалами: скорость изменения направленияприводит к определенной проблеме с изоляцией. Так, например, если при-сутствует газ, может произойти разряд из-за его молекулярной бомбардиров-ки и последующего нагрева, несмотря на то что вы можете использовать изо-ляционный материал, такой, как стекло, твердую резину, фарфор, сургуч,и т.д. толщиной в целый дюйм; фактически вас не спасет ни один из нынеизвестных изоляторов. Таким образом, главное требование при организацииизоляции - удалить какой бы то ни было газ полностью.
В целом, мой опыт показывает, что тела, обладающие наиболее высо-кой удельной диэлектрической проницаемостью, например стекло, являют-ся слабым изолятором по отношению к другим материалам, которые, будучихорошими изоляторами, имеют гораздо меньшую удельную диэлектрическуюпроницаемость, например, масла, и, без сомнения, диэлектрические потериу первых гораздо выше. Трудности изолирования, конечно, возникают тогда,когда потенциалы чересчур высоки, ибо потенциалы, скажем, в несколько ты-сяч вольт, не создают проблемы, когда надо передать ток от машины, выда-ющей, например, 20 000 колебаний в секунду, на приличное расстояние. Эточисло колебаний, однако, слишком мало для того, чтобы быть использованнымво многих целях, хотя и достаточно для практического применения. К счас-тью, проблема изоляции не является жизненно важной; она оказывает влияниетолько на размеры аппаратуры, ибо, когда мы используем чересчур высокиепотенциалы, приборы - источники света - будут располагаться недалеко отнее, а часто и в непосредственной близости. Поскольку потери зависят от ем-кости конденсатора, их можно свести к минимуму за счет использования оченьтонкого провода в толстой оплетке.
42
Никола Тесла. Лекции
Следующей трудностью может оказаться емкость и самоиндукция, обя-зательно присутствующие в катушке. Если обмотка велика, т.е. велика длинапровода, она в целом непригодна для сверхвысоких частот; если она мала, тоее легко приспособить для таких частот, но тогда потенциал не будет доста-точно высоким. Хороший изолятор, имеющий низкую удельную диэлектри-ческую проницаемость, дает двоякое преимущество. Во-первых, он дает намвозможность сконструировать очень маленькую катушку, способную выдер-живать огромную разницу потенциалов, а во-вторых, маленькая катушка, попричине ее малой емкости и самоиндукции, способна производить более быст-рые и интенсивные колебания. Таким образом, я придаю далеко не малое зна-чение проблеме создания катушки или прибора индуктивности, обладающеготребуемыми качествами, и она занимала меня довольно длительное время.
Исследователь, решивший повторить опыты, которые я собираюсь опи-сать, с машиной переменного тока, способной выдавать ток необходимойчастоты, и катушкой индуктивности, поступит правильно, если вынесет пер-вичную обмотку вне, а вторичную расположит так, чтобы она находиласьна трубке, через которую он может смотреть. Тогда появится возможностьнаблюдать стриммеры, направляющиеся от первичной обмотки к изоляци-онной трубке, и по их интенсивности можно определить, какое напряжениеподать на обмотку. Без такой меры предосторожности он неминуемо повредитизоляцию. Эта конструкция, однако, в целях эксперимента позволяет легкозаменить первичную обмотку.
Какой тип машины выбрать для определенной цели - оставим судитьэкспериментатору. Здесь представлены три различных типа машин, кото-
рые, помимо других, я использо-вал в своих опытах.
На рисунке 1 показана ма-шина, которую я использовалв опытах в этом институте. Воз-буждающий магнит представляетсобой кольцо, изготовленное изковкого чугуна, с 384 зубцами.Якорь состоит из стального дис-ка, к которому крепится тонкий,тщательно приваренный ободтакже из ковкого чугуна. Вокругобода намотан в несколько слоевхорошо обожженный железныйпровод, который при обматыва-нии пропускали через шеллак.Провода якоря намотаны на мед-ные шпильки, покрытые обмот-
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image39.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. /
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
43
кой из шелковой нити. Диаметр прово-да якоря в этом типе машины не дол-жен превышать ‘/6 толщины зубца из-заналичия локального эффекта.
На рисунке 2 показана маши-на другого типа размером побольше.
Возбуждающий магнит здесь состоитиз двух одинаковых частей, имеющихнезависимую возбуждающую обмотку.
Каждая часть имеет 480 полюсных вы-ступов, расположенных друг противдруга. Якорь выполнен в форме коле-са из твердой бронзы, подвижные про-водники, двигающиеся вдоль выступоввозбуждающего магнита. Для намоткипровода на якорь я решил поступитьследующим образом. Изготовил коль-цо из твердой бронзы требуемого раз-мера. Это кольцо и обод колеса имеют
нужное количество шпилек и закреплены на пластине. Проводники якорянамотаны и шпильки обрезаны, а концы проводников скреплены двумя коль-цами, которые прикручены болтами к бронзовому кольцу и ободу колеса,соответственно. Вся эта конструкция жесткая, образует единое целое и мо-жет сниматься. Проводники в подобных машинах должны изготавливаться
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image40.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 2
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image41.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 3
44
Никола Тесла. Лекции
из листовой меди, толщина которой, конечно, зависит от толщины выступов;либо надо использовать скрученные тонкие провода.
На рисунке 3 показана машина поменьше, во многом похожая на опи-санную, только здесь проводники якоря и возбуждающая обмотка неподвиж-ны, в то время как вращается только кусок ковкого чугуна.
Нет необходимости удлинять это описание и останавливаться подробнона конструкции этих машин, поскольку они были подробно описаны в номережурнала «The Electrical Engineer» от 18 марта 1891 года. Я считаю полезным,однако, обратить внимание исследователя на два момента, а именно: локальныйэффект, который необходимо избежать, и на зазор, он должен быть неболь-шим. Могу добавить: поскольку цель - добиться высоких линейных скоростей,якорь должен быть очень большого диаметра, с тем чтобы избежать ненужнойскорости привода. Из нескольких типов машин, которые я построил, как выяс-нилось, проще всего сконструировать машину, показанную на рисунке 1. Онапроста в обслуживании и хороша для проведения опытов.
Во время работы катушки индуктивности, при очень высокой частотепеременного тока, прежде всего наблюдаются световые явления, в частностите, что вызываются высоковольтным разрядом. По мере того как возрастаетчисло изменений в секунду, или - частота очень высокая - меняется силатока, проходящего через первичную обмотку, разряд постепенно меняется.Трудно описать небольшие изменения и условия, вызывающие их, но можночетко различить пять форм разряда.
Во-первых, наблюдается слабый, очень чувствительный разряд в форметонкой, слабой нити (рисунок 4а). Так происходит всегда, когда при высокойчастоте, сила тока на первичной обмотке невелика. Несмотря на крайне ма-лую силу тока, скорость изменений очень велика и, следовательно, разностьпотенциалов на полюсах вторичной обмотки значительна, так что дуга возни-кает на большом расстоянии; но количество «электричества», приводимогов движение, незначительно, едва достаточно, чтобы создать тонкую, нитевид-ную дугу. Она очень чувствительна, настолько, что даже близкое дыхание
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image42.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 4а
Рис. 46
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
45
оказывает воздействие на нее, и, если ее не защитить надежно от потоковвоздуха, она постоянно дрожит и извивается. Тем не менее в такой форме онапостоянна, и когда полюсы сближаются, скажем, на одну треть длины разря-да, ее довольно трудно погасить. Эта исключительная устойчивость при не-большой длине объясняется в основном тем, что дуга крайне тонка, поэтому,поверхность, подверженная потоку воздуха, очень мала. А большая чувстви-тельность дуги, при большой длине, главным образом объясняется движениемчастиц пыли в воздухе.
По мере возрастания силы тока разряд утолщается и становится силь-нее, и эффект емкости катушки становится видимым, пока, наконец, при над-лежащих условиях, не возникнет белая дуга с открытым пламенем (рисунок46) часто толщиной в палец, проходящая через всю катушку. Она довольногорячая, характеризуется отсутствием высокого звукового сигнала, которыйсопровождает менее мощные разряды. Я бы не советовал вам испытать удартока от катушки при таких условиях. Хотя в другой ситуации, когда потен-циал значительно больше, удар тока может и не повредить. Для того чтобывозник такой разряд, количество колебаний в секунду не должно быть оченьбольшим для определенного типа катушки; и, говоря в общем, надо соблю-дать определенные условия соотношения емкости, самоиндукции и частоты.
Важность этих элементов в цепях переменного тока теперь хорошо изве-стна, и при нормальных условиях здесь действуют общие правила. Во-первых,самоиндукция не имеет большого значения до того момента, как возникнетдуга, пока она устанавливается, возможно, она не так устойчива, как в обыч-ных цепях переменного тока, поскольку емкость распределена вдоль обмотки,и поскольку разряд обычно происходит при большом сопротивлении, силатока необычайно мала. Во-вторых, емкость возрастает по мере роста потенци-ала, а происходит это по причине абсорбции, довольно значительной, поэто-му между этими величинами нет критических отношений, и обычные правилакажутся неприменимыми. По мере того как возрастает потенциал, или вслед-ствие роста частоты, или вследствие роста силы тока на первичной обмотке,количество накопленной энергии всё возрастает и емкость приобретает всёбольшее значение. До определенного предела емкость играет положительнуюроль, но затем становится недостатком. Из сказанного следует, что каждаякатушка дает наилучший результат при определенной частоте и силе тока напервичной обмотке. Очень большая катушка, когда работает при сверхвысо-кочастотных токах, может дать искру не толще */к дюйма. Увеличивая емкостьна клеммах, можно исправить положение к лучшему, но вообще-то надо по-низить частоту.
Когда происходит разряд с пламенем, условия, очевидно, таковы, чточерез цепь проходит максимальный ток. Эти условия можно создать, меняячастоту в широком диапазоне, но самая высокая частота, когда еще возмож-но горение дуги, определяет для данной силы тока на первичной обмотке
46
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image43.jpeg" \* MERGEFORMATINET
наибольшее расстояние между контактами, когда дуга может возникнуть.При разряде с пламенем, шумовой эффект емкости невозможно воспринять;скорость накопления энергии теперь равна скорости разряда через цепь.Этот тип разряда представляет собой самый сложный тест для катушки; вы-ход из строя, если он случается, подобен разряду в перегруженной лейден-ской банке. Чтобы дать вам грубое представление, я скажу: если взять обыч-ную катушку, скажем, сопротивлением в 10 000 Ом, то самая мощная дугавозникнет при частоте 12 000 в секунду.
Когда частота возрастает и переходит этот рубеж, конечно, растети потенциал, но длина дуги тем не менее может уменьшиться, как ни па-радоксально это звучит. По мере возрастания потенциала, катушка всё бо-лее принимает свойства статической машины, пока, наконец, не появляет-ся возможность наблюдать красивейшее явление текучего разряда (рису-нок 5), который может быть равным катушке по длине. В этой стадии навсех концах появляются свободно текущие потоки. Эти потоки можно такженаблюдать в большом количестве в промежутке между первичной обмоткойи изоляционной трубкой. Когда потенциал чересчур высок, они появляютсявсегда: даже если частота низкая и первичная обмотка изолирована целымдюймом сургуча, твердой резины, стекла или другого изолятора. Это зна-чительно ограничивает мощность катушки, но позже продемонстрирую, какмне удалось в значительной степени преодолеть этот недостаток в обычнойкатушке.
Итак, потоки зависят от потенциала и частоты; но если катушка до-статочно большая, они видны независимо от того, насколько низкие частотыиспользуются. Например, в очень большой катушке сопротивлением 67 000Ом, которую я построил недавно, они появляются при частоте уже 100 ко-лебаний в секунду и менее, причем вторичная обмотка изолирована слоемэбонита толщиной в 3/4 дюйма. Под большим напряжением они издают звукнаподобие аппарата Хольца, но значительно более громкий и от них исхо-дит запах озона. Чем меньше частота, тем более велика вероятность пробоя

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...47
обмотки. При крайне высоких частотах они свободно текут и ничего не про-исходит, кроме того что изоляция нагревается медленно и равномерно.
Существование этих потоков указывает на необходимость постройкидорогой катушки, которая могла бы позволить смотреть сквозь трубу, окру-жающую первичную обмотку; последняя должна быть легко заменяема либопространство между первичной и вторичной обмотками должно быть так за-полнено, чтобы исключить попадание туда воздуха. Если не соблюдать этогопростого правила при производстве коммерческих изделий, можно испортитьмного дорогих катушек.
Когда происходит текущий разряд, или при несколько более высокихчастотах, сведя контакты поближе и правильно регулируя эффект емкости,можно получить настоящий дождь маленьких серебряных искр или пучокочень тонких серебряных нитей (рисунок 6) посреди мощного потока - каж-дая искра скорее всего соответствует одному колебанию. Это, если созданынеобходимые условия, возможно, самый красивый разряд, и когда на негонаправляется поток воздуха, он представляется однородным. Дождь искр,когда они проходят сквозь тело, вызывает некоторое неудобство, в то времякак обычный разряд скорее всего никак не почувствуешь, если держать в рукебольшие куски какого-нибудь проводника, чтобы защитить их от небольшихожогов.
Если еще повысить частоту, катушка не дает искры только на оченьмалых расстояниях, и можно наблюдать пятый типичный вид разряда (рису-нок 7). В этом случае тенденция к истечению и рассеиванию настолько силь-ная, что, когда создается пучок на одном контакте, нет никаких искр, дажеесли, как я неоднократно пытался сделать, в поток поместить руку или другойпроводник; и, что еще более удивительно, поток не так уж легко отклонить,поднеся к нему проводник.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image44.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7
Рис. 8
48
Никола Тесла. Лекции
На этом этапе видно, как потоки легко проходят через толстые слоиизоляции, и очень интересно изучать их поведение. Для этих целей нужноприсоединить контакты к металлическим шарам, которые можно поместитьна любом расстоянии (рисунок 8). Шары предпочтительнее пластин, таккак позволяют лучше увидеть разряд. Помещая различные диэлектрики меж-ду сферами, можем наблюдать красивые разряды. Если шары расположеныдостаточно близко и мы имеем между ними пляшущую искру, то, помещаямежду ними тонкую эбонитовую пластину, искра моментально гасится и раз-ряд приобретает форму очень яркого круга диаметром в несколько дюймовпри условии, что шары достаточно большие. Прохождение потоков приводитк нагреванию, а затем размягчению резины настолько, что можно склеитьмежду собой две резиновые пластины. Если шары разведены так, что искрынет - даже если они далеко за пределами дистанции разряда, - поместив меж-ду ними кусок стекла, мы заставим разряд проходить от контактов к стеклув форме светящихся потоков. Выглядит это так, будто эти потоки проходятсквозь диэлектрик. В действительности же потоки образуются крайне воз-бужденными молекулами воздуха, которые находятся между разнозаряжен-ными поверхностями шаров. Когда нет другого диэлектрика, кроме воздуха,бомбардировка продолжается, но она слишком слаба, чтобы быть видимой.Когда мы помещаем туда диэлектрик, эффект индукции сильно увеличивает-ся, кроме того, отраженные молекулы воздуха наталкиваются на препятствиеи бомбардировка становится такой сильной, что потоки светятся. Если быпри помощи какого-либо механического устройства мы могли вызывать та-кое сильное возбуждение молекул, то смогли бы получить подобное явление.Струя воздуха, вырывающаяся через маленькое отверстие под огромным дав-лением и ударяющаяся о некий изолятор, например, стекло, может светитьсяв темноте, таким образом можно добиться свечения стекла или другого изо-лятора.
Чем выше диэлектрическая проницаемость помещенного между контакта-ми диэлектрика, тем более мощный эффект мы имеем. Благодаря этому прояв-ляются потоки, обладающие очень высокими потенциалами, даже если толщинастекла будет достигать полутора или двух дюймов. Но кроме нагрева от бом-бардировки, несомненно, происходит нагрев и в диэлектрике, причем в стеклеон сильнее, чем в эбоните. Я это отношу на счет большей диэлектрическойпроницаемости стекла, вследствие чего, при одинаковой разности потенциалов,оно поглощает большее количество энергии, чем резина. Это равнозначно тому,как если бы присоединить к батарее медный и латунный провода одинаковыхразмеров. Медный провод, хотя он и лучший проводник, нагреется сильнее,поскольку пропустит больше тока. Потому то, что в ином случае является до-стоинством стекла, в данном - недостаткам. Стекло обычно поддается быстрее,чем эбонит: если его нагреть до определенной температуры, разряд вдруг про-ходит насквозь в каком-либо месте и принимает форму дуги.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
49
Эффект нагревания, производимый молекулярной бомбардировкой диэ-лектрика, конечно, уменьшается по мере возрастания давления воздуха, а приочень высоком давлении им можно пренебречь, если только соответственно нерастет частота.
Во время таких опытов можно часто наблюдать, что когда шары раз-ведены за пределы дистанции разряда, приближение стеклянной пластиныможет, например, вызвать одиночную искру. Это происходит, когда емкостьшаров несколько ниже критической отметки, что дает наибольшую разностьпотенциалов на контактах катушки. При приближении диэлектрика возраста-ет диэлектрическая проницаемость пространства между шарами и происходиттакое же явление, как если бы увеличилась емкость шаров. Потенциал наконтактах настолько высок, что воздушный промежуток разрушается. Лучшевсего проводить этот опыт с плотным стеклом или слюдой.
Есть еще одно интересное наблюдение: пластина изолирующего мате-риала, когда через нее проходит разряд, испытывает сильное притяжениеодного из шаров, того, что ближе; это, очевидно, происходит потому, чтос этой стороны имеет место небольшой механический эффект от бомбарди-ровки, а также большая электризация.
В1сходя из поведения диэлектриков во время этих опытов, мы можемсделать вывод о том, что лучшим изолятором для таких высокочастотныхпеременных токов будет тот, который имеет наименьшую диэлектрическуюпроницаемость, и в то же время тот, что выдерживает наибольшую разностьпотенциалов. Итак, вырисовываются два диаметрально противоположныхпути обеспечения наилучшей изоляции, а именно: использовать либо ваку-ум, либо газ под большим давлением; первый способ более предпочтителен.К сожалению, ни один из этих путей практически не выглядит легким.
Особенный интерес вызывает поведение вакуума в таких условиях. Еслик опытной трубке, из которой максимально откачан воздух, снабженной на
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image45.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 9
Рис. 10
50
Никола Тесла. Лекции
концах электродами, подключить контакты катушки (рисунок 9), то элект-роды моментально нагреваются, а стекло по краям приобретает свечение, носередина остается сравнительно темной и какое-то время прохладной.
Когда частота настолько высока, что наблюдается разряд, показанныйна рисунке 7, без сомнения в обмотке имеет место сильное рассеивание. Темне менее катушку можно использовать довольно долго, так как нагрев посте-пенный.
Несмотря на тот факт, что разность потенциалов может быть огромной,почти ничего не ощущаешь, когда разряд проходит сквозь тело, если в рукахесть проводник. Частично это объясняется высокой частотой, но в основномпричина в том, что энергии поступает извне меньше, когда разность потенциа-лов достигает огромного значения благодаря тому обстоятельству, что с ростомпотенциала количество энергии, поглощаемой катушкой, возрастает в квадрате.До определенного момента количество энергии растет вместе с ростом потенци-ала, а потом начинает резко уменьшаться. Так, в случае с обычной катушкойиндуктивности высокого напряжения имеем любопытный парадокс, а именно:если определенной силы ток, пропущенный через первичную обмотку, можетбыть смертельным, то тот же ток, даже в разы более сильный, совсем безопасендаже при той же частоте. При высоких частотах и крайне высоком напряжении,когда контакты присоединены к телам определенного размера, практически всяэнергия, подаваемая на первичную обмотку, поглощается катушкой. Не проис-ходит пробоя, нет местных порывов, но все материалы, проводники и изолято-ры равномерно нагреваются.
Дабы избежать недопонимания в вопросах физиологического воздей-ствия переменного тока высокой частоты, я полагаю необходимым сказать,что, в то время как такой ток несравненно менее опасен, чем ток низкой час-тоты, следует помнить, что он всё же вреден. Всё, о чем сейчас говорилось,касается только токов в обычных катушках индуктивности высокого напря-жения, каковые токи обязательно малы; если такие токи получать непосред-ственно от генератора или вторичной обмотки низкого сопротивления, то онипроизводят более или менее сильное воздействие и могут вызвать серьезнуютравму, в особенности при соединении с конденсатором.
Текущий разряд на катушке индуктивности высокого напряжения вомногом отличается от такого же разряда мощной статической машины. Чтокасается расцветки, то он ни фиолетовый положительный, ни яркий отрица-тельный статический разряд, а что-то среднее, причем он, естественно, попе-ременно положительный и отрицательный. Но поскольку поток более мощ-ный, когда острие, или контакт, имеет положительный заряд, то конец пучкаболее подобен положительному полюсу, а основание - отрицательному пристатическом разряде. В темноте, если пучок очень мощный, основание можетвыглядеть почти белым. Движение воздуха, производимое отходящими пото-ками, хотя и довольно сильное и его можно почувствовать на расстоянии, тем
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
51
не менее, учитывая количественные показатели разряда, менее сильное, чемдвижение воздуха от статической машины, и гораздо слабее воздействует напламя. Исходя из природы этого явления, мы можем сделать вывод о том,что чем выше частота, тем слабее, конечно, движение воздуха, создаваемоепотоками, а при достаточно высоких частотах, при нормальном атмосферномдавлении, этого движения совсем нет. При тех частотах, которые можно по-лучить при помощи машины, механический эффект достаточен для вращениябольшого колеса со значительной скоростью, и эта картина очень красивав темноте из-за множества исходящих потоков (рисунок 10).
В общем, большинство опытов, проводимых со статической машиной,можно проводить с катушкой индуктивности при использовании высокочас-тотных переменных токов. При этом вызываемые к жизни явления еще бо-лее потрясающи при увеличении мощности. Если небольшой кусок обычногопровода в хлопчатобумажной оплетке присоединить к одному из контактовкатушки (рисунок 11), потоки, исходящие по всей длине провода, будут на-столько сильными, что послужат значительным источником света. Когда по-тенциалы и частота очень высоки, провод, изолированный гуттаперчей илирезиной и присоединенный к одному из контактов, кажется покрытым све-тящейся пленкой. Очень тонкий неизолированный провод, присоединенныйк контакту, излучает сильные потоки и постоянно вибрирует или совершаеткруговые движения, производя потрясающий эффект (рисунок 12). Некото-рые из этих опытов я описал в журнале «The Electrical World» от 21 февраля1891 года.
Еще одна особенность высокочастотного разряда катушки индуктив-ности - ее абсолютно иное поведение при использовании острых контактови округлых поверхностей.
Если толстый провод, у которого на одном конце шарик, а на дру-гом - острый конец, присоединить к положительному полюсу статической
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image46.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 11
Рис. 12
52
Никола Тесла. Лекции
машины, практически весь заряд уйдетс острого конца по причине очень вы-сокого напряжения, которое зависит отрадиуса изгиба. Но если такой проводприсоединить к одному из контактовкатушки, мы заметим, что при высокойчастоте потоки испускаются из шараидентично потокам из острого конца(рисунок 13).
Трудно себе представить, чтомы могли бы создать почти такие жеусловия и в статической машине, потой простой причине, что напряжение
возрастает пропорционально квадрату плотности, которая, в свою очередь,пропорциональна радиусу изгиба; следовательно, при постоянном потенци-але потребуется огромный заряд для того, чтобы потоки испускались шли-фованным шаром в то время, как он соединен с острым концом. Но ситу-ация меняется на катушке индуктивности, чей разряд меняет направлениес огромной скоростью. Здесь мы сталкиваемся с двумя ярко выраженнымитенденциями. Во-первых, есть тенденция к испусканию, которая существуетв состоянии покоя и которая зависит от радиуса изгиба; во-вторых, есть тен-денция рассеивания в окружающем воздухе, которая зависит от поверхности.Когда одна из этих тенденций максимальна, вторая - минимальна. На остромконце образование светящегося потока в целом объясняется тем, что моле-кулы воздуха физически контактируют с проводником; они притягиваютсяи отталкиваются, приобретают и теряют заряд и таким образом возбуждаютсяих атомные заряды, они вибрируют и испускают световые волны. В случаес шаром, напротив, без сомнения, этот эффект достигается индуктивно, при-чем необязательно, что молекулы воздуха соприкасаются с шаром, хотя, ко-нечно, это происходит. Чтобы убедиться в этом, нам надо усилить эффектконденсатора, окружив шар на определенном расстоянии лучшим проводни-ком, чем окружающая среда, конечно, заизолировав этот проводник, либо,обернув его лучшим диэлектриком, поднести к изолированному проводнику;в обоих случаях потоки будут испускаться идентично. И еще - чем большешар при заданной частоте, или чем выше частота, тем большее преимуществобудет иметь шар перед острым концом. Но поскольку для этого опыта тре-буется определенное напряжение, для того чтобы видеть исходящие потоки,очевидно, что в описанном опыте шар не должен быть слишком большим.
Вследствие этой двоякой тенденции при помощи острых контактов воз-можно производить явления, идентичные тем, что производятся при помощиемкости. Так, например, присоединив к одному из контактов катушки ко-роткий витой провод, имеющий много концов и дающий много исходящих
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image47.jpeg" \* MERGEFORMATINET
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
53
потоков, можно увеличить потенциал катушки так же, как если бы присоеди-нили в контакту катушки шлифованный шар, поверхность которого во многораз больше.
Интересный опыт, демонстрирующий эффект острых концов, можнопровести следующим образом. Присоедините к одному из выводов катушкипровод длиной около двух футов, изолированный хлопчатобумажным матери-алом, и задайте такие параметры работы, чтобы началось испускание потоковиз провода. При проведении этого опыта первичную катушку надо распола-гать так, чтобы она только наполовину пересекалась со вторичной. Теперьприкоснитесь к свободному выводу вторичной обмотки проводником, зажа-тым в руке, или присоедините к нему иной изолированный предмет какого-либо размера. Таким образом потенциал на проводе можно резко увеличить.Следствием этого будет увеличение или уменьшение потоков. Если они уве-личатся, то провод слишком короткий; если уменьшатся - слишком длинный.Регулируя длину провода можно найти такой момент, когда прикосновениек другому выводу катушки не оказывает влияния на потоки. В этом случаеусиление потенциала компенсируется падением потенциала в обмотке. Былоотмечено, что короткие провода значительно влияют на количество и яркостьпотоков. Первичная обмотка отстраняется по двум причинам: во-первых, что-бы увеличить потенциал на проводе; во-вторых, чтобы увеличить падениепотенциала на катушке. Так повышается чувствительность.
Есть и еще одна более удивительная особенность пучкового разряда,производимого высокочастотными токами. Для ее наблюдения лучше выпол-нить обычные выводы катушки в виде металлических штырей, хорошо изоли-рованных эбонитом. Не лишним также будет, если вы изолируете воском илисургучом все трещины и надломы так, чтобы пучки не могли формироватьсянигде, кроме вершин штырей. Если соблюдены все условия - а это мы, конеч-но, оставим на усмотрение экспериментатора - и потенциал вырос до огром-ного значения, то мы можем получить мощные пучки длиной несколько дюй-
мов почти белые у основания, которыев темноте выглядят как две струи горяще-го под давлением газа (рисунок 14). Ноони не только напоминают пламя, этои есть пламя, поскольку пучки горячие.
Конечно, не настолько горячие, как газ,но они могут быть такими, если час-тота и потенциал будут достаточновысоки. При частоте, скажем, двадцатьтысяч колебаний в секунду, тепло ощу-щается, даже если потенциал не оченьвелик. Теплота выделяется, конечно,благодаря тому, что молекулы воздуха
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image48.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 14
54
Никола Тесла. Лекции
ударяются о выводы катушки и друг о друга. Так как при нормальном дав-лении средняя длина свободного движения крайне мала, то, возможно, не-смотря на огромную начальную скорость, полученную каждой молекулойпри столкновении с контактом, ее продвижение - вследствие столкновенияс другими молекулами - затрудняется настолько, что она, не удаляясь отконтакта, может ударяться о него много раз подряд. Чем больше частота,тем меньше у молекулы возможностей удалиться, тем более что для такогоявления не нужен высокий потенциал; необходима частота - может быть, ееможно даже получить, - при которой одни и те же молекулы будут ударятьсяо контакт. При таких условиях молекулярный обмен замедляется, и тепло,выделяемое на контакте и возле него, будет сильным. Но если частота будетпостоянно возрастать, то количество выделяемого тепла будет уменьшатьсяпо очевидным причинам. В положительном пучке статической машины моле-кулярный обмен очень быстр, поток всегда движется в одном направлении,столкновений меньше, отсюда теплоотдача должна быть низкой. Всё, что тор-мозит молекулярный обмен, имеет тенденцию повышать теплоотдачу. Так,если к выводу катушки поднести лампочку, то воздух, содержащийся внутринее, очень быстро и сильно нагревается. Если к выводу поднести стекляннуютрубку так, чтобы поток воздуха поднимал пучок вверх, то из трубки будетвырываться обжигающе горячий воздух. Всё, что попадает в пучок, конечно,быстро нагревается, и появляется возможность использовать этот эффект на-гревания для каких-либо целей.
Если поразмышлять над этим интересным явлением горячего пучка, тонельзя не убедиться в том, что подобные процессы происходят в обычномпламени, и кажется странным, что после столетий нашего знакомства с огнем,теперь, в эпоху электрического освещения и отопления, мы признаём, чтос незапамятных времен у нас в распоряжении всегда были «электрическийсвет и тепло». Небезынтересно также поразмышлять о том, что у нас естьспособ получить - нехимическим путем - настоящее пламя, которое даст свети тепло, не уничтожая никаких материалов, безо всяких химических процес-сов, и чтобы добиться этого, нам нужна лишь методика получения сверхвы-соких частот и потенциалов. У меня нет сомнений в том, что если бы потен-циал имел достаточную мощность и менялся с достаточной скоростью, пучок,формирующийся на выводе катушки, потерял бы свои электрические свойстваи уподобился пламени. Пламя возникает благодаря электростатическому мо-лекулярному воздействию.
Это явление, несомненно, объясняет частые несчастные случаи во вре-мя шторма. Хорошо известно, что предметы часто возгораются даже тогда,когда в них не бьет молния. Рассмотрим, как это может происходить. Нагвозде в крыше, например, или любом другом выступе, более или менеетокопроводящем, или ставшем таковым под дождем, может образоватьсямощный пучок. Если в округе ударит молния, образуется огромная разность
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
55
потенциалов, которая может создатьколебания или флуктуации с частотой,возможно, несколько миллионов в се-кунду- Молекулы воздуха с огромнойсилой отталкиваются и притягиваютсяи их удары создают такой нагрев, чтовозникает пламя. Ясно, что корабльв море таким образом может загореть-ся сразу в нескольких местах. Если мывспомним, что даже при сравнительномалых частотах, получаемых в динамо-машине, и при напряжении не болееста или двухсот тысяч вольт, тепло-вой эффект значителен, то можно себе
представить, насколько он будет сильнее при частотах и напряжении в несколь-ко раз выше; и высказанное предположение, чтобы не сказать больше, весьмавероятно. Подобные объяснения, возможно, предлагались, но я не уверен, что донастоящего времени тепловой эффект пучка, полученного при высоких часто-тах, демонстрировался экспериментально, во всяком случае, не так наглядно.
Полная блокировка молекулярного обмена может довести тепловой эф-фект до такой стадии, что тело начинает светиться. Так, например, если не-большой проводник, а лучше тонкий провод или нить накаливания поместитьв сферу, где есть воздух, и соединить с выводом катушки, она может начатьсветиться. Это явление становится еще более интересным, когда кончик нитибыстро крутится и похож на светящуюся воронку (рисунок 15), которая рас-ширяется при увеличении напряжения. Когда потенциал небольшой, конецнити может совершать неправильные движения, быстро переходя от одногок другому, или может описывать эллипс; но если напряжение велико, онвсегда вертится по кругу; так же ведет себя тонкий прямой провод, присо-единенный свободно к выводу катушки. Эти движения, конечно, вызванымолекулярным воздействием и неравномерностью распределения напряжениявследствие неровности поверхности и асимметрии провода и нити. Если быпровод и нить были абсолютно симметричны и отшлифованы, то движенийскорее всего не наблюдалось. То, что наличие движений объясняется указан-ными причинами, очевидно, следует из того, что они происходят не в опреде-ленном направлении, и в сфере, где нет воздуха, они прекращаются и тело несветится, что, видимо, даст нам возможность получения световых эффектов,если мы усовершенствуем методику получения высоких частот.
При использовании катушек в коммерческих целях возникают значи-тельные трудности, так как при использовании высоких частот и напряжения,не выдерживают изоляционные материалы. Обычно катушки достаточно изо-лированы, чтобы выдержать напряжение между колебаниями, поскольку два
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image49.jpeg" \* MERGEFORMATINET
56
Никола Тесла. Лекции
провода в двойной оплетке из хлопка и парафина выдерживают напряжениев несколько тысяч вольт; основная трудность заключается в том, чтобы недопустить пробоя вторичной обмотки на первичную обмотку, чему очень спо-собствуют потоки, испускаемые последней. В катушке, конечно, напряжениенаиболее велико между секциями, но обычно в больших катушках столько сек-ций, что опасность внезапного пробоя невелика. В этом направлении обычнотрудностей не возникает, и, кроме того, опасность внутреннего повреждениякатушки сильно ослаблена, скорее всего произойдет постепенное нагревание,которое, достигнув значительной степени, не может остаться незамеченным.Основная задача тогда - препятствовать возникновению разрядов между пер-вичной обмоткой и трубой не только из-за возможного нагрева и поврежде-ния, но также из-за того, что разряды могут понизить напряжение на выводахкатушки. Несколько советов по этому поводу будут очень полезны во времяопытов с обычной индукционной катушкой.
Один из вариантов - сделать короткую первичную обмотку (рисунок16а) так, чтобы разность потенциалов не была достаточной для прохожденияпотоков через изолирующую трубку. Длина первичной обмотки должна оп-ределяться опытным путем. Концы обмотки должны быть выведены на однусторону катушки через изолированные выходы, как показано на рисунке. Притакой конструкции один вывод вторичной обмотки присоединен к предмету,поверхность которого тщательно рассчитана, чтобы дать наибольший рост по-тенциала. На другом выводе появляется мощный пучок, с которым можнопроводить опыты.
В описанном выше случае требуется использование сравнительно корот-кой первичной обмотки, которая может нагреваться, когда будут наблюдатьсямощные явления в течение длительного времени. Тогда лучше использоватьболее длинную обмотку (рисунок 166) и постепенно вставлять ее с однойстороны трубки до тех пор, пока не начнут появляться разряды. В таком слу-чае ближайший вывод вторичной обмотки может быть соединен с первичнойобмоткой или заземлен, что, в принципе, одно и то же, если первичная обмот-ка соединена напрямую с машиной. В случае заземления лучше всего опыт-ным путем определить частоту, наиболее подходящую для данных испытаний.Другой способ избежать разрядов - изготовить первичную обмотку из секцийи питать их от отдельных, хорошо изолированных источников.
Во многих подобных опытах, когда требуется создать мощные явленияна короткий срок, полезно использовать железный сердечник в первичнойобмотке. В таком случае можно сделать очень большую первичную обмоткуи поставить ее рядом со вторичной и, соединив ближайший вывод последнейс первичной обмоткой, вставлять пластинчатый железный сердечник черезпервичную обмотку до вторичной настолько, насколько позволят разряды.При таких условиях может появиться очень мощный пучок на выводе вторич-ной обмотки, который можно назвать «пламенем Святого Эльма». Это очень

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
57
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image50.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 16а
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image51.jpeg" \* MERGEFORMATINET
мощный озонатор и ему достаточно всего нескольких минут, чтобы во всейкомнате начал ощущаться сильный запах озона. И он, без сомнения, обладаетсвойствами возбуждать химические соединения.
Для производства озона, несомненно, подходят переменные токи высо-кой частоты, не только по причине преимуществ, которые они имеют при их

58
Никола Тесла. Лекции
преобразовании, но и потому, что озонирующее действие разряда зависит отчастоты и потенциала, причем это подтверждено наблюдениями.
Во время подобных опытов, если используется железный сердечник, заним надо внимательно наблюдать, так как он может очень быстро сильно на-греться. Чтобы дать вам представление о скорости нагрева, скажу, что доста-точно одной секунды, чтобы нагреть тонкую железную проволоку примернодо 100° С, вставленную внутрь катушки с большим числом витков, по которойпропускают ток большой силы.
Но этот быстрый нагрев не должен обескураживать нас, и нам следуетиспользовать железные сердечники. Я уже давно убежден, что при промыш-ленном распределении электричества при помощи трансформаторов можнопридерживаться следующего плана: взять сравнительно маленький составнойсердечник или несоставной, обернуть сердечник достаточно толстым слоемнегорючего материала с низкой теплопроводностью и поверх всего этого на-мотать первичную и вторичную обмотки. При помощи высоких частот илисильного намагничивания мы можем за счет вихревых токов и гистерезиса на-греть железный сердечник почти до предела его проницаемости, которая, какпродемонстрировал Хопкинсон, может быть в шестнадцать раз больше такогозначения при нормальной температуре. Если сердечник надежно упакован, тонагрев ему не повредит, если упаковка достаточно толста, выделяться будетнезначительное количество тепла, несмотря на высокую температуру. Я ужеизготавливал трансформаторы по такому проекту, но из-за нехватки временине проводил тщательных исследований.
Еще один способ приспособить железный сердечник к быстрым коле-баниям, или, говоря в общем, фрикционным потерям, - путем постоянногонамагничивания создать поток около семи или восьми тысяч линий на квад-ратный сантиметр через сердечник,
а затем работать с малыми магнитны-ми силами и предпочтительно высо-кими частотами возле точки наивыс-шей проницаемости. Таким образомможно получить более высокий КПД.Я также применял этот принципв машинах, где нет перемены поляр-ности. В этих типах машин, если естьтолько несколько зубцов, не проис-ходит большого улучшения, так какмаксимальный и минимальный уров-ни намагничивания далеки от точкинаивысшей проницаемости; но когдаколичество зубцов велико, можно по-лучить нужную скорость перемены
ш
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image52.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 17

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
59
изменения, не изменяя сильно скорость намагничивания и не отклоняясь отточки наивысшей проницаемости, и тогда имеем значительное улучшение.
Описанные выше конструкции применимы при разработке промышлен-ных изделий. Если же надо построить катушку для определенного экспери-мента или такую, которая выдерживала бы наибольшее напряжение, тогдастоит попробовать конструкцию, показанную на рисунке 17. Катушка в дан-ном случае состоит из двух отдельных частей, намотанных оппозитно, со-единенных между собой рядом с первичной обмоткой. Потенциал в серединеравен нулю, не присутствует тенденция пробоя на первичную обмотку, поэто-му не требуется серьезная изоляция. В некоторых случаях, однако, серединаможет соединяться с первичной обмоткой или заземляться. В такой катушкеместа, где есть наибольшее напряжение, разведены далеко и она может вы-держивать огромное напряжение. Две ее составные части можно двигать так,чтобы немного регулировать эффект емкости.
Что касается того, как изолировать катушку, представляется удобнымпоступать следующим образом: во-первых, проволоку следует кипятить в па-рафине до тех пор, пока не удалится весь воздух; затем наматывают катушку,пропуская провод через расплавленный парафин, с тем чтобы зафиксиро-вать провод. Катушка после этого снимается с бобины и помещается в ци-линдрический сосуд, наполненный чистым расплавленным сургучом, и кипя-тится длительное время, пока не перестанут образовываться пузырьки. Всёэто вместе затем остужается, и весь кусок вынимается из сосуда и обрабаты-вается на токарном станке. Катушка, выполненная по такому плану, можетвыдержать огромное напряжение.
Возможно, наиболее удобный и эффективный способ изоляции - помес-тить катушку в парафиновое или любое другое масло, в основном потому,что в этом случае исключается воздух. Но, возможно, кому-то покажется, чтососуд с маслом не очень удобен в лаборатории.
Если нужно демонтировать обычную катушку, можно вынуть первич-ную обмотку из изолирующей трубки, запаять ее конец, наполнить масломи вставить обратно первичную обмотку. Это даст отличную изоляцию и пре-дотвратит формирование разряда.
Из всех опытов,-которые можно проводить с высокочастотными пере-менными токами, самые интересные, возможно, те, что касаются производ-ства практичного источника света. Нельзя не признать, что существующиев настоящее время методы, хотя они и были в свое время удивительнымипрорывами, очень расточительны. Надо изобрести лучшие методики, при-думать более совершенные приборы. Современные исследования открылиновые возможности для производства эффективного источника света, и вни-мание всех было направлено в сторону, указанную первооткрывателями.Многие сейчас охвачены энтузиазмом и страстью к открытиям, но в своемстремлении к результату некоторые пошли по неверному пути. Начав с идеи
60
Никола Тесла. Лекции
производства электромагнитных волн, они обратили свое внимание, можетбыть, слишком пристальное, на исследование эффектов электромагнетизмаи пренебрегли изучением электростатических явлений. Естественно, каждыйисследователь обзавелся аппаратурой, подобной той, что применялась ранее.Но в таких устройствах очень сильны эффекты электромагнитной индукции,а электростатические эффекты представлены слабо.
В опытах Герца, например, катушка высокого напряжения коротко за-мкнута дугой, сопротивление которой очень мало, а чем оно меньше, тембольшая емкость присутствует на выводах; разность же потенциалов на нихсильно падает. С другой стороны, когда между контактами возникает разряд,статические эффекты могут быть значительными, но только количественно,не качественно, так как наблюдаются неожиданные скачки, поскольку час-тота невелика. Ни в том, ни в другом случае, следовательно, мощные элек-тростатические явления нельзя заметить. Подобные условия создаются, какв некоторых интересных опытах д-ра Лоджа, когда лейденские банки разря-жаются пробоями. Было мнение - полагаю, небезосновательное, - что в такихслучаях большая часть энергии излучается в пространство. В свете описанныхмною опытов, это мнение перестанет существовать. Я думаю, что не ошибусь,если скажу, что в таких случаях большая часть энергии частично поглощает-ся и преобразуется в тепло дуги разряда и нагревает изолятор и проводникбанки, а некоторое количество, конечно, уходит на электризацию воздуха; ноколичество прямо излучаемой энергии невелико.
Когда контакты катушки высокого напряжения, где работают токис частотой всего 20 000 колебаний в секунду, замкнуты через очень малень-кую банку, практически вся энергия проходит через ее диэлектрик, которыйнагревается, и электростатические эффекты проявляются лишь в неболь-шой степени. Итак, внешнюю цепь лейденской банки, т.е. дугу и контактыпокрытия, можно рассматривать как цепь, генерирующую переменный токкрайне высокой частоты и удивительно высокого напряжения, которая за-мкнута через покрытия и диэлектрик между ними, и из сказанного стано-вится очевидным, что внешние электростатические эффекты должны бытьочень слабыми, даже если использовать удлиненную цепь. Такие условияпоказывают, что с аппаратурой, которая обычно имеется в распоряженийисследователя, наблюдение мощных электростатических явлений было не-возможно, и тот опыт, который мы имеем к настоящему времени, накоплентолько благодаря способностям и таланту экспериментаторов.
Но мощные электростатические эффекты - непременное условие про-изводства света так, как показывает теория. Электромагнитные эффекты,в первую очередь, нельзя получить по той причине, что для того, чтобы их по-лучить, нам пришлось бы подавать импульсы на проводник, который еще дотого, как необходимой частоты импульсы возникнут, перестанет их излучать.С другой стороны, электромагнитные волны, длина которых во много раз
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
61
больше длины световых волн и которые вырабатываются посредством резкогоразряда конденсатора, использовать, кажется, нельзя, если только мы не хотимприменить их воздействие на проводники так, как это делается сейчас, а этапрактика расточительна. Мы не можем при помощи таких волн воздействоватьна статические заряды молекул или атомов газов и заставить их вибрироватьи излучать свет. Длинные поперечные волны, очевидно, не могут дать нужныйэффект, так как крайне малые электромагнитные возмущения могут проходитьмили в воздухе. Такие темные волны, если только они не имеют длину волнсвета, не могут, как кажется, возбуждать световое излучение в трубке Гейссле-ра, а световые эффекты, которые порождаются индукцией в трубке, лишеннойэлектродов, я склонен считать имеющими электростатическую природу.
Для получения таких световых эффектов требуются непосредственныеэлектростатические воздействия; какова бы ни была их частота, они могут воз-буждать заряды молекул и производить свет. Поскольку импульсы тока нуж-ной частоты не могут пройти через проводник измеримых габаритов, то мыдолжны работать с газом, и тогда производство мощных электростатическихэффектов становится крайне необходимо.
Мне, однако, пришло на ум, что есть много способов получения элект-ростатических эффектов для производства света. Например, мы можем помес-тить предмет, изготовленный из светопреломляющего материала, внутрь сферы,откуда более или менее откачан воздух, соединить этот предмет с источникомтока высокой частоты и высокого напряжения, что заставит молекулы газаударяться о поверхность на огромной скорости много раз в секунду и, такимобразом, при помощи триллионов невидимых молоточков, бить его, пока ононе засветится; или можно поместить некое тело в сосуд с полностью откачан-ным воздухом в электрически прочный вакуум и, подав ток высокой частотыи высокого напряжения, передавать достаточное количество энергии от негок другим предметам, находящимся в непосредственной близости, или, в общем,вокруг, и так поддерживать любую степень свечения; или мы можем, при помо-щи высокой частоты и высокого напряжения, возбуждать эфир, переносимыймолекулами газа, или их статические заряды, заставляя их вибрировать и из-лучать свет.
Но так как электростатические эффекты зависят от потенциала и час-тоты, то для наиболее мощного результата требуется увеличить и то и другоенасколько это практически возможно. Возможно, можно достичь неплохого ре-зультата, уменьшив один из этих показателей, тогда как другой будет достаточ-но велик; но мы ограничены в обоих направлениях. Мой опыт показывает, чтомы не можем опускаться ниже определенного уровня частоты, ибо тогда потен-циал становится настолько велик, что это опасно; а во-вторых, производствосвета тогда менее эффективно.
Я обнаружил, что при использовании обычных низких частот физиоло-гическое воздействие тока, который требуется для поддержания определенного
62
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image54.jpeg" \* MERGEFORMATINET
уровня свечения в трубке длиной четыре фута, которая на концах снабженавнутренним и внешним конденсирующим покрытием, настолько велико, что,я полагаю, может причинить серьезную травму тому, кто не привык к подобнымударам; в то время как при частоте 20 000 колебаний в секунду трубка можетсветиться так же ярко, но болевых ощущений не почувствуешь. Это в основ-ном объясняется тем, что для получения такого же светового эффекта требу-ется гораздо меньшее напряжение, а, следовательно, производство света болееэффективно. Очевидно, КПД в таких случаях тем выше, чем больше частота,и чем быстрее протекает процесс заряда и разряда молекул, тем меньше энер-гии теряется в форме темного излучения. Но, к сожалению, мы не можем пе-реступать определенный порог частоты по причине возникающих трудностейв производстве и передаче нужного эффекта.
Выше я уже утверждал, что предмет, помещенный в лампу, в которойесть воздух, сильно нагревается, если его соединить с источником высокогонапряжения и высокой частоты. Нагрев в таком случае, по всей вероятности,происходит вследствие бомбардировки предмета молекулами газа, содержа-щегося в лампе. Если из лампы откачать воздух, нагрев происходит гораздобыстрее, и совсем нетрудно довести до состояния свечения провод или нитьнакаливания, просто соединив их с одним из выводов катушки нужных раз-меров. Так, если хорошо известный аппарат профессора Крукса, состоящийиз согнутого платинового провода и крыльчатки, закрепленной свободно нанем (рисунок 18), соединить с одним из выводов катушки, - причем соеди-нены могут быть любой конец провода или оба сразу, - провод нагреваетсядо свечения моментально, а слюдяная крыльчатка вращается так, как будтоприменялся ток из аккумулятора. Тонкая угольная нить или, лучше, пробка,изготовленная из преломляющего свет материала (рисунок 19), даже еслиони сравнительно плохие проводники, помещенные в колбу с откачаннымвоздухом, могут сильно светиться; и вот так мы получаем простую лампочкумощностью в нужное количество свечей.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
63
Хорошо ли работают такие лампы, зависит прежде всего от выбора ма-териала предмета, помещаемого в колбу. Поскольку при описанных услови-ях могут использоваться предметы, изготовленные из материала с высоки-ми преломляющими способностями, - а они плохие проводники и способныдлительное время выдерживать высокие температуры, - такие осветительныеприборы можно считать вполне удачными.
Некоторые могут подумать, что если из лампочки, в которую помещенпреломляющий свет предмет, полностью откачать воздух, ~ насколько этоможно проделать при помощи современной техники, - то нагрев будет нетаким сильным, а в абсолютном вакууме он вообще не будет происходить.Мой опыт этого не подтверждает; напротив, чем лучше вакуум, тем прощедовести предмет до свечения. Этот результат интересен по нескольким при-чинам.
В начале этой работы я задался вопросом: можно ли довести до свече-ния одним конденсаторным действием два предмета из материала с высокимипреломляющими способностями, помещенными в колбу, из которой воздухоткачан до такой степени, что разряд большой катушки, работающей в обыч-ном режиме, не может пройти? Очевидно, для того, чтобы достичь такогорезультата, надо применить высокое напряжение и частоту, как это следуетиз простых подсчетов.
Но такая лампа обладала бы огромным преимуществом перед обычнойлампой накаливания с точки зрения КПД. Хорошо известно, что КПД лампы- это в определенной степени функция степени накаливания и что если бымы могли накаливать нить в несколько раз сильнее, то КПД был бы выше.В обычной лампе это непрактично вследствие разрушения нити, и опытнымпутем было определено, насколько сильно мы можем ее раскалить. Нельзясказать, насколько бы увеличился КПД, если бы нить могла выдерживатьнакаливание беспредельно, так как исследования в этом направлении могутпродолжаться до определенного этапа; но есть причины полагать, что этотфактор возрос бы значительно. Можно улучшить лампу, применив короткуюи тонкую угольную нить, но тогда провода подводки должны быть толстыми,и, кроме того, есть несколько других соображений, делающих эту модельнепрактичной. Но в такой лампе провода подводки могут быть очень малень-кими, преломляющий материал может состоять из образцов, излучающая по-верхность которых очень мала, так что меньше энергии потребуется для того,чтобы поддерживать надлежащий уровень нагрева; и вдобавок ко всему мате-риалом накаливания не обязательно должен быть уголь, это может быть смесьоксидов, или можно выбрать иной материал, являющийся плохим проводни-ком или диэлектриком, который может выдерживать высокую температуру.
Всё это указывает на возможность получения большего КПД в такойлампе, чем тот, что можно получить в обычных лампах накаливания. Мойопыт показывает, что образцы могут светиться при меньшем напряжении, чем
64
Никола Тесла. Лекции
показывают расчеты, и что образцы можно расположить на большем рассто-янии друг от друга. Мы можем свободно предположить, и это возможно, чтомолекулярная бомбардировка - это важный элемент нагрева, даже если воз-дух из колбы тщательно откачан, как это делал я; и хотя количество молекулсравнительно невелико, всё же по причине длинного среднего их пути стол-кновений меньше и молекулы развивают большую скорость, так что эффектнагревания благодаря этому может выражаться гораздо сильнее, чем в опытахКрукса с излучающими веществами.
Но есть вероятность и того, что здесь мы столкнемся с возросшей воз-можностью потерять заряд в вакууме, когда потенциал быстро меняется,в этом случае нагрев большей частью происходит вследствие волнообразно-го образования зарядов в нагретом теле. Либо наблюдаемый эффект можнов целом объяснить теми моментами, которые я упоминал выше, вследствиечего образцы нити накаливания, помещенные в вакуум, подобны конденсато-рам с поверхностью во много раз большей, чем их геометрические размеры.Ученые до сих пор расходятся во мнении, теряется или нет заряд в абсолют-ном вакууме или, другими словами, является он проводником или нет. Еслипервое, тогда тонкая нить, помещенная в абсолютный вакуум и соединеннаяс источником постоянного тока очень большого напряжения, нагревалась быи светилась.
Я создал и эксплуатировал много типов ламп, основанных на вышеопи-санном принципе с преломляющими телами в форме нитей (рисунок 20), илиблоков (рисунок 21), и всё еще продолжаю исследования в этом направле-нии. Совсем нетрудно достичь такой высокой степени нагрева, что обычный
уголь плавится и улетучивает-ся. Если бы можно было полу-чить абсолютный вакуум, такаялампа, хотя ее и нельзя эксплу-атировать с теми приборами,которые есть в настоящее вре-мя, могла бы, при надлежащихусловиях, стать осветительнымприбором, который никогдане ломается, и имеет гораздобольший КЕ[Д, чем обычнаялампа накаливания. Такого со-вершенства, конечно, никогдане достичь, всегда происходитмедленное разрушение и посте-пенное истончение, как у нитейнакаливания; но невозможени преждевременный выход из
Рис. 20

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
65
строя, который вызывается обрывом нити накаливания, особенно когда излу-чающие предметы в форме блоков.
Когда потенциал быстро меняется, нет необходимости помещать дваблока в колбу, нужен только один, как на рисунке 19, или нить, как на ри-сунке 22. Потенциал в этом случае должен быть гораздо выше, но его легкополучить, и к тому же он необязательно опасен.
Когда все остальные показатели равны, лампа доводится до свеченияв зависимости от размеров колбы. Если бы можно было получить абсолют-ный вакуум, размер колбы не имел бы значения, ибо нагрев происходил бытолько за счет импульсных зарядов, и вся энергия отдавалась в окружающуюсреду в форме излучения. Но на практике этого достичь нельзя. В колбевсегда остается газ, и хотя он откачивается максимально возможно, всё жепространство внутри колбы можно рассматривать в качестве проводника, ког-да применяется высокое напряжение, и я полагаю, что оценивая количествоэнергии, отдаваемое нитью в окружающую среду, мы должны рассматриватьвнутреннюю поверхность колбы как одну обкладку конденсатора, а воздухи другие предметы, окружающие колбу, как другую обкладку.
Когда колебания очень малы, нет сомнения, что значительная частьэнергии уходит на электризацию окружающего колбу воздуха. Для болееполного изучения этого предмета я проводил опыты с крайне высоким по-тенциалом и низкой частотой. Тогда
я обнаружил, что если поднести рукук лампе, когда нить соединена с од-ним выводом катушки, чувствуютсямощные вибрации, которые вызваныпритяжением и отталкиванием мо-лекул воздуха, наэлектризованныхчерез стекло. В некоторых случаях,когда процесс происходил очень ин-тенсивно, я слышал звук, происхож-дение которого должно быть объясня-ется теми же причинами.
Когда частота низкая, можно по-лучить очень сильный удар током отлампы. В целом, когда присоединяешьлампу или другой предмет определен-ного размера к выводам катушки, сле-дует опасаться скачка напряжения, таккак он может быть вызван просто этимподключением, и напряжение можетвырасти в несколько раз по сравнениюс первоначальным значением. Когда
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image56.jpeg" \* MERGEFORMATINET
66
Никола Тесла. Лекции
к катушке подключаются лампы, как показано на рисунке 23, емкость лампможет быть такой, что при этих условиях они дадут максимальное возраста-ние напряжения. Таким способом можно получить нужный потенциал применьшем количестве витков провода.
Срок службы этих ламп, конечно, зависит от степени откачки воздуха,но частично и от формы блока материала с высокой преломляющей способ-ностью. Теоретически может показаться, что маленький угольный шарик, по-мещенный в стеклянную колбу не пострадает от молекулярной бомбардиров-ки, поскольку, когда материя в колбе излучает, молекулы движутся по прямойи редко сталкиваются с шариком под углом. В связи с этим интересна мысльо такой лампе, в которой «электричество» и электрическая энергия очевиднодолжны двигаться по одним линиям.
Использование переменного тока высокой частоты делает возможной пе-редачу при помощи электростатической и электромагнитной индукции сквозьстекло лампы достаточной энергии, чтобы поддерживать свечение нити и из-бавиться от подводящих проводов. Такие лампы предлагались, но за неимени-ем надлежащего оборудования успешно не использовались. Я сконструировали проводил опыты с большим количеством ламп, основанных на принципе не-прерывной и прерывистой нити. Когда используется вторичная обмотка, поме-щенная в лампу, целесообразно совместить ее с конденсатором. Когда передачаосуществляется электростатической индукцией, потенциалы, конечно, оченьвысоки при частоте, получаемой с машины. Например, когда поверхностьконденсатора составляет сорок квадратных сантиметров, что, в общем-то, нетак уж и много, а толщина стекла 1 мм, частота составляет 20 000 колебаний
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image57.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рас. 23
Рис. 24

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
67
в секунду, требуемое напряжение - примерно 9 000 вольт. Это может по-казаться большой цифрой, но так как каждая лампа может включаться вовторичную обмотку трансформатора очень небольших размеров, это не такуж и неудобно, более того, это устройство не причинит смертельного вреда.Трансформаторы предпочтительнее всего включать последовательно. Регули-ровка не составит труда, так как с токами такой частоты легко добиться ихпостоянства.
На прилагающихся рисунках показано несколько типов таких ламп. Ри-сунок 24 - лампа с прерывистой нитью, рисунки 25а и 256 - лампа с оди-ночным внешним и внутренним слоями и одиночной нитью. Я также изготав-ливал лампы с двумя внешними и внутренними слоями и сплошной петлей,соединяющей их. Такие лампы я эксплуатировал с импульсами тока огромнойчастоты, получаемыми от разрядов конденсатора.
Прерывистый разряд конденсатора особенно предпочтителен для ра-боты таких ламп - где нет внешних подключений - при помощи электро-магнитной индукции, причем эффект электромагнитной индукции крайневысок; мне также удалось получить желаемое свечение всего лишь с не-сколькими витками провода. Свечения можно также добиться, используяпростую замкнутую нить.
Оставив теперь в стороне вопрос о практичности таких ламп, могу ска-зать, что они обладают прекрасной и желаемой многими особенностью, а имен-но: по усмотрению им можно придать более яркое свечение, просто изменив
положение внешнего и внутреннегослоя конденсатора, или индуктивногоконтура.
Подключения лампы можно до-биться путем присоединения ее к од-ному выводу источника, покрыв колбувнешним конденсирующим слоем, ко-торый одновременно выполняет рольотражателя, и соединив его с изоля-тором определенного размера. Такоготипа лампы показаны на рисунках 26и 27. На рисунке 28 показана схемаподключения. Яркость этой лампыможно регулировать в широких пре-делах, меняя размеры изолированнойметаллической пластины, к которойподключен слой конденсатора.
Также можно освещать помеще-ния при помощи ламп с одним под-водящим проводом, как показано на
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image58.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image59.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 25а
Рис. 256
68
Никола Тесла. Лекции
рисунках 20 и 21, соединив одинвывод лампы с выводом источника,а второй с изолированным пред-метом необходимого размера. Вовсех случаях изолированный пред-мет служит для отдачи энергии вокружающее пространство и подо-бен обратному проводу. Очевидно,в двух последних случаях, вместоприсоединения проводов к изоли-рованному предмету, можно под-ключиться к заземлению.
Опыты - наиболее интересныеи многообещающие - те, что прово-дятся с вакуумными трубками. Каки ожидалось, источник тока такойчастоты способен возбуждать труб-ки на больших расстояниях, и по-лучаемые световые эффекты простозамечательны.
Во время своих экспериментов я пробовал возбуждать трубки, лишен-ные электродов, при помощи электромагнитной индукции, когда трубка слу-жит вторичной обмоткой катушки индуктивности, пропуская через первичнуюобмотку разряды лейденской банки. Эти трубки были разной формы, и мнеудалось получить световые эффекты, которые я тогда относил к действиюэлектромагнитной индукции. Но после тщательного изучения явлений я обна-ружил, что полученные эффекты больше по природе электростатические.
Именно поэтому этот способ возбуждения трубок очень расточителен:если первичная обмотка замкнута, то потенциал, а следовательно, и электро-статический индуктивный эффект сильно ослаблен.
Во время работы катушки индуктивности, как описано выше, нет сом-нения в том, что трубки возбуждаются при помощи электростатической ин-дукции, а электромагнитная индукция имеет малое (если вообще имеет) зна-чение.
Это со всей очевидностью следует из опытов. Например, если взятьтрубку в одну руку и находиться возле катушки, она ярко светится и оста-ется такой независимо от того, в каком положении она находится от тела на-блюдателя. Если бы действие было электромагнитным, трубка не светиласьбы, когда наблюдатель находился между ней и катушкой, или, по крайнеймере, ее яркость сильно уменьшилась. Если трубку держать точно по цент-ру катушки, - когда последняя намотана посекционно и первичная обмоткасимметрична вторичной, - она может быть совершенно темной, если же ее
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image60.jpeg" \* MERGEFORMATINET
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
69
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image61.jpeg" \* MERGEFORMATINET
перенести немного ближе к краю вправо или влево, ярко освещается. Она несветится потому, что в центре обе половины нейтрализуют друг друга и потен-циал равен нулю. Если бы действие было электромагнитным, то трубка ярчевсего светилась бы именно в плоскости, проходящей через середину катушки,так как электромагнитный эффект здесь максимальный. Когда между контак-тами катушки устанавливается дуга, все лампы вокруг гаснут, но зажигаютсявновь, когда дуга исчезает по причине повышения напряжения. Хотя электро-магнитный эффект должен быть практически таким же в обоих случаях.
Размещая трубку на расстоянии от катушки и ближе к одному из вы-водов - предпочтительнее в точке на оси катушки, - можно осветить ее, до-тронувшись до дальнего вывода катушки изолированным предметом илирукой, таким образом повысив напряжение на выводе рядом с трубкой. Еслитрубку приблизить к катушке настолько, что она засветится от действия ближ-него контакта, то погасить ее можно, удерживая на изолированной подставкеконец провода, соединенный с дальним выводом, вблизи ближнего вывода,таким образом компенсируя воздействие последнего на трубку. Эти явленияявно электростатические. Подобным же образом, когда трубку помещают назначительном расстоянии от катушки, наблюдатель, стоя на изолированнойподставке между катушкой и трубкой, может осветить последнюю, поднесяк ней руку; либо он может заставить ее светиться, просто встав между нейи катушкой. При электромагнитном действии это невозможно, ибо тело на-блюдателя играет роль экрана.
Когда катушка получает энергию от крайне малых токов, эксперимента-тор может, прикоснувшись к одному из выводов катушки трубкой, погаситьпоследнюю и снова зажечь ее, разорвав контакт с выводом и позволив обра-зоваться небольшой дуге. Это происходит явно по причине соответствующего
70
Никола Тесла. Лекции
понижения и повышения потенциала на выводе. В описанном выше опыте,когда трубка освещается через небольшую дугу, она может погаснуть при ееисчезновении, так как электростатическая индукция сама по себе очень слаба,хотя напряжение может быть велико; но когда устанавливается дуга, электри-зация одного конца трубки гораздо сильнее и он постепенно освещается.
Если держать конец трубки правой рукой, она будет ярко светиться, ноперехватив трубку в середине левой рукой, можно погасить участок трубки,находящийся между руками. Удивительный эффект прекращения свечениятрубки можно получить, проведя рукой вдоль трубки и в тоже время плавноубирая ее от катушки, правильно угадав расстояние, чтобы трубка и после это-го оставалась темной.
Если первичную обмотку катушки расположить сбоку, как показано нарисунке 166, например, и вакуумную трубку вводить с другого конца внутрь,трубка будет интенсивно светиться, так как увеличивается конденсаторныйэффект, и в этом положении очень четко видны полоски. Во всех описанныхопытах и многих других действие явно электростатическое.
Эффект экранирования также указывает на электростатическую приро-ду этих явлений и демонстрирует кое-что в плане электризации на расстоя-нии. Е1апример, если трубку поместить в направлении оси катушки и отделитьих друг от друга металлической пластиной с изолятором, трубка в целомзасветится ярче, а если трубка будет находиться слишком далеко от катушки,ее всё же можно заставить светиться, поместив между ней и катушкой такуюпластину. Сила эффекта в некоторой степени зависит от размеров пластины.Но если пластину заземлить, это промежуточное положение всегда будет га-сить трубку, даже если она будет находиться недалеко от катушки. В целом,промежуточное положение предмета между трубкой и катушкой увеличива-ет или уменьшает яркость свечения трубки или ее способность загораться,в зависимости от того, увеличивается или уменьшается электризация. При эк-спериментах с изолированной пластиной она не должна быть слишком боль-шой, в противном случае она будет оказывать ослабляющее действие, так какобладает способностью отдавать энергию окружающей среде.
Если трубку зажечь на каком-то расстоянии от катушки, и поместитьмежду ними резиновую или другую изолирующую пластину, трубка можетпогаснуть. Промежуточное положение диэлектрика в данном случае немногоповышает индукцию, но сильно ослабляет электризацию сквозь воздух.
Тогда во всех случаях, когда мы возбуждаем свечение вакуумных тру-бок при помощи такой катушки, это явление происходит вследствие быст-ро меняющегося электростатического потенциала; и более того, оно можетотноситься на счет гармонических колебаний, производимых непосредствен-но самой машиной, а не наложениями колебаний, которые, как полагают,присутствуют. Такие наложенные колебания невозможны, когда мы использу-ем машину переменного тока. Если пружину постепенно сжимать и отпускать,
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
71
она не совершает самостоятельных колебаний; для этого ее надо внезапноотпустить. То же самое происходит и с переменными токами в динамо-маши-не; среда гармонично подвергается напряжению и расслаблению, вырабаты-вая только один тип волн; внезапное замыкание или обрыв, или внезапныйпробой диэлектрика, как при разряде лейденских банок, необходим для полу-чения наложенных волн.
Во всех только что описанных опытах можно использовать безэлектро-дные трубки, и с их помощью нетрудно получить достаточное освещение длячтения. Световой эффект, однако, значительно усиливается, если применятьфосфоресцирующие материалы, такие, как иттрий, урановое стекло, и т.д.
Здесь можно столкнуться с трудностями,воздействиях постепенно уменьшаются вботать с твердым веществом.
Чтобы не зависеть от эффек-та индукции на расстоянии, зажечьтрубку можно при помощи вне-шнего - или, если есть желание,и внутреннего - слоя конденсато-ра, подвесив трубку в любом местев комнате на проводе, соединенномс одним выводом катушки. Таким спо-собом можно добиться мягкого осве-щения. Однако идеальным освещени-ем комнаты было бы создание такихусловий, когда осветительный приборможно передвигать куда угодно и онзагорался бы везде и его не надо былобы подключать. Мне удалось этого до-стичь, создав в комнате мощное высо-кочастотное электростатическое поле.
С этой целью я подвесил листметалла на расстоянии от потолка наизолирующих шнурах- и соединил егос одним из выводов катушки, дру-гой же вывод заземлил. Я подвешивали два листа, как показано на рисунке 29,каждый из них соединен с одним из вы-водов катушки и их размеры тщательнорассчитаны. Вакуумную трубку теперьможно держать в руке в любом местемежду этими листами, даже немного заих пределами, - она всегда светится.
так как эти материалы при мощныхколичестве, и предпочтительнее ра-
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image62.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 29
72
Никола Тесла. Лекции
В таком электростатическом поле проявляются интересные явле-ния, особенно если частота низкая, а потенциал высокий. Кроме указанныхсветовых эффектов можно наблюдать, что любой изолированный проводникискрит, если к нему поднести руку или другой предмет, и искры доволь-но мощные. Когда большой проводник укреплен на изолирующей подставкеи к нему поднести руку, чувствуется вибрация, вызванная движением моле-кул воздуха, можно также наблюдать светящиеся потоки, если руку поднестик какому-либо выступу. Если прикоснуться одним или двумя контактами те-лефонной трубки изолированного проводника некоторых размеров, телефониздаёт громкий звук; он также гудит, когда провод определенной длины при-касается к одному или обоим выводам, а при мощных полях звук имеет местодаже без провода.
Насколько эти принципы применимы практически, покажет будущее.Может возникнуть мнение, что электростатические явления непригодны дляработы на расстоянии. Напротив, проявления электромагнитной индукции,если их применять для производства света, более пригодны. Правда, элек-тростатические явления теряют силу в кубе по мере удаления от катушки,в то время как электромагнитная индукция просто уменьшается на рассто-янии. Но если мы установим принудительное электростатическое поле, всёбудет по-другому, так как вместо разностного воздействия выводов мы имеемих совокупное действие. Кроме того, я бы обратил ваше внимание на то, чтов переменном электростатическом поле проводник, такой, как вакуумная труб-ка, например, имеет тенденцию в основном поглощать энергию, в то времякак в электромагнитном переменном поле проводник поглощает наименьшееколичество энергии, а волны отражаются с наименьшими потерями. Это однаиз причин, по которой трудно возбудить вакуумную трубку на расстояниипри помощи электромагнитной индукции. Я наматывал катушки большогодиаметра и с большим количеством витков и подключал трубку Гейсслерак выводам катушки с целью зажечь трубку на расстоянии; но даже при по-мощи мощных индуктивных воздействий, получаемых при помощи разрядалейденской банки, трубка не светилась, если была далеко от катушки, хотяэто позволило мне сделать кое-какие выводы относительно габаритов послед-ней. Я также заметил, что даже самые мощные разряды лейденской банкиспособны создать лишь слабенькое освещение в запаянной вакуумной трубке,и даже эти явления после тщательного изучения я вынужден был отнестик электростатическим.
Тогда как мы можем надеяться получить нужный результат на расстоя-нии при помощи электромагнитного воздействия, когда даже в непосредствен-ной близости от источника возбуждения при наивыгоднейших условиях мыможем добиться лишь слабого свечения?
Правда, при действии на расстоянии нам помогает резонанс. Мы мо-жем соединить вакуумную трубку или любой другой осветительный прибор
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
73
с изолированной системой надлежащей мощности и тогда станет возможноувеличить эффект количественно и только количественно, ибо мы не по-лучим больше энергии через наш прибор. Итак, мы можем при помощирезонанса получить требуемую электродвижущую силу в вакуумной трубкеи иметь слабое свечение, но мы не сможем получить достаточно энергиидля того, чтобы иметь достаточно света, и простые подсчеты, основанные нарезультатах опытов, показывают, что даже если вся энергия, которую труб-ка получит на определенном расстоянии, будет полностью преобразованав свет, вряд ли его количество будет практически достаточным. Отсюда воз-никает необходимость направлять энергию с помощью проводников к меступреобразования. Но поступая так, мы не можем отойти от той методики, чтоиспользуется в настоящее время, и всё, что мы можем сделать, - усовершен-ствовать технику.
Эти соображения подсказывают, что этот идеальный способ освещенияможно осуществить на практике, только используя электростатику. В такомслучае нам понадобятся очень мощные проявления электростатической ин-дукции, а аппаратура, следовательно, должна быть способной вырабатыватьвысокое напряжение, меняющее свое значение с предельной скоростью. Намтем более нужны высокие частоты, раз мы хотим иметь низкое напряжение.Прибегая к помощи механических устройств, мы можем добиться тольконизких частот; следовательно, надо идти в обход, пользуясь другими сред-ствами. Разряд конденсатора дает нам возможность получения гораздо болеевысокой частоты, чем получаемой механически, и я, естественно пользовал-ся конденсаторами в вышеописанных опытах.
Когда выводы катушки высокого напряжения (рисунок 30) посред-ством дуги подключаются к лейденской банке и последняя отдельными раз-рядами разряжается в цепь, мы можем рассматривать дугу, имеющую местомежду выводами катушки, как источник переменного тока, и тогда нам при-ходится иметь дело с подобной системой, состоящей из генератора такоготока, и контура, соединенного с ним, и конденсатора, выполняющего рольмоста. Конденсатор в таких случаях - самый настоящий преобразователь,и поскольку частота очень высока, можно получить любое соотношение то-ков в обеих частях системы. На самом деле, аналогия не так уж полна, ибов пробивном разряде мы имеем в основе своей моментальное изменение от-носительно низкой частоты и наложенные гармонические колебания, а зако-ны, управляющие течением тока, в них не тождественны.
Когда мы действуем таким способом, соотношение преобразования недолжна быть слишком большим, так как потери в дуге возрастают пропор-ционально квадрату силы тока, а если банку разряжать через толстые и ко-роткие проводники, чтобы получить очень быстрые колебания, значительнаячасть энергии теряется. С другой стороны, низкие скорости непрактичны помногим очевидным причинам.
74
Никола Тесла. Лекции
Так как преобразованные токи текут по замкнутому контуру, элект-ростатические эффекты обязательно малы и, следовательно, я преобразуюих в токи и эффекты необходимого характера. Предпочтительная схемаподключения показана на рисунке 31. Способ работы делает возможнымпри помощи небольших и дешевых устройств получать огромную разностьпотенциалов, которую ранее получали при помощи больших и дорогих ка-тушек. Для этого надо взять обычную маленькую катушку, соединить еес конденсатором и разрядным контуром, которая образует первичную об-мотку дополнительной маленькой катушки, и преобразовывать в большуюсторону. Так как индуктивность первичных цепей'очень мала, вторичнаяобмотка не должна иметь много витков. При соответствующем выборе эле-ментов, можно получить замечательные результаты.
В своих попытках получить необходимые электростатические эффектытаким образом я столкнулся со многими трудностями, которые постепеннопреодолевал, но в данный момент я не готов к рассказу о своих изысканиях.
Полагаю, разряд конденсатора с помощью разрядника будет иметь в бу-дущем большое значение. Ибо он предлагает огромные возможности не толь-ко для освещения теоретически, но и для других областей.
Многие годы изобретатели работали над проблемой получения элект-роэнергии при помощи термоэлемента. Было бы оскорбительно полагать, чтолишь немногие знают, в чем проблема термоэлемента. Это не КПД или малаямощность - хотя и это серьезные недостатки, - но то, что у термоэлемента естьсвоя «филлоксера», т.е. при постоянном использовании он ухудшается, имен-но это и не позволяет использовать его в промышленном масштабе. Теперь,когда современные исследования, кажется, указали определенно на необхо-димость использования электричества высокого напряжения, многие долж-ны задаться вопросом, можно ли практичным способом получать эту формуэнергии из тепла. Мы привыкли смотреть на электростатическую машину какна игрушку, и так или иначе связываем ее с чем-то непрактичным и неэффек-тивным. Но пришла пора начать мыслить по-иному, ибо теперь мы знаем, чтовезде вынуждены сталкиваться с теми же силами, и что заставить их работатьнам во благо - только вопрос изобретения надлежащих устройств.
В существующих системах распределения электричества применение же-леза с его удивительными магнитными свойствами позволило нам значительноуменьшить габариты аппаратов, хотя они всё равно слишком громоздки. Чемдальше мы продвигаемся в изучении электричества и магнетизма, тем большеубеждаемся в том, что современным методам не суждена долгая жизнь. Покрайней мере для производства света такая тяжеловесная аппаратура не нужна.Требуется небольшое количество энергии, и если свет можно получать так жеэффективно, как показывает теория, устройства должны быть маломощными.Если предположить, что методы освещения в будущем будут подразумеватьприменение высокого напряжения, то желательно создать устройство, спо-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...75
собное преобразовывать энергию тепла в энергию нужной формы. Не стоитговорить о том, что сделано в этом направлении, так как мысль о том, чтоэлектричество напряжением около 50 000 вольт или 100 000 вольт или болеетого, даже если его удастся получить, не будет полезно для практическогоприменения, отвратила исследователей от работы в этом направлении.
На рисунке 30 показана схема подключения устройства, необходимогодля преобразования токов высокого в токи низкого напряжения при помощиразрядника и конденсатора. Эта схема часто использовалась мной для под-ключения нескольких ламп накаливания в лаборатории. Некоторые трудно-сти были при работе с дугой разряда, которые я в основном преодолел; кромеэтого и настройки машин, других проблем не было, и было легко работатьс обычными лампами и даже моторами. При наличии заземления со всемипроводами можно было работать совершенно безопасно, даже имея высокоенапряжение на выводах конденсатора. Во время этих опытов применялась ка-тушка высокого напряжения, запитанная от аккумулятора или от генераторапеременного тока, для зарядки конденсатора; но катушку можно заменить надругое приспособление, способное выдавать ток высокого напряжения. Такимобразом, постоянный и переменный ток можно было преобразовывать, полу-чая импульсы необходимой частоты. Когда токи, заряжающие конденсатор,имеют одно и то же направление, необходимо, чтобы и преобразованные токитакже имели одно и то же направление, надо, естественно, так подобрать со-противление разрядного контура, чтобы не было колебаний.
При работе с приборами по вышеописанной схеме я наблюдал любо-пытные явления, связанные с сопротивлением, которые интересно описать.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image63.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 30

76
Никола Тесла. Лекции
Например, если согнуть толстый медный брусок, как на рисунке 32, и за-шунтировать при помощи ламп накаливания, то при разряде конденсаторачерез выводы катушки лампы засветятся, хотя они и закорочены. Когдаприменяется большая катушка, на поверхности бруска легко получить узлы,которые обнаруживаются по степени яркости ламп, как показано на рисун-ке 32. Узлы никогда не имеют четких очертаний - они представляют собойлишь пики и моменты падения напряжения по длине бруска. Это можнообъяснить неравномерностью дуги между контактами. В общем, когда при-меняется указанная схема преобразования высокого напряжения в низкое,поведение пробойного разряда можно пристально пронаблюдать. Узлы мож-но изучить при помощи обычного вольтметра Кардью, который должен бытьхорошо изолирован. Трубки Гейсслера также могут светиться возле точексогнутого бруска; в этом случае, конечно, надо применять меньшие мощно-сти. Я обнаружил, что в данном случае удобно зажигать лампу, и даже труб-ку Гейсслера, замкнутую коротким тяжелым куском металла, результат, напервый взгляд, кажется очень любопытным. Фактически, чем толще брусок(рисунок 32), тем лучше для опытов и результаты их поразительны. Когдаиспользуются лампы с длинной тонкой нитью, часто заметно, что нити вре-мя от времени резко вибрируют, это действие уменьшается возле узловыхточек. Видимо, эти вибрации объясняются электростатическим действиеммежду нитью и стеклом колбы.
В некоторых таких опытах надо применять особые лампы с прямой ни-тью, как на рисунке 33. Когда применяется такая нить, можно наблюдать ещеболее любопытное явление. Лампу можно поместить перпендикулярно мед-ному бруску и зажечь; используя несколько большие мощности или, иными
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image64.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рас. 31
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ...
77
словами, меньшую частоту или меньшее им-пульсное сопротивление, нить можно довес-ти до любого уровня накала. Но если сопро-тивление увеличить, можно достичь уровня,когда через уголь протекает слабый ток, абольшая его часть протекает через разрежен-ный газ; может быть, будет более правильнымсказать, что равные доли тока протекают че-рез обе среды, несмотря на большую разницув сопротивлении, и это будет правильно, еслитолько газ и нить не ведут себя по-иному. За-тем было замечено, что вся колба ярко осве-щена и концы подводящих проводов светятсяи даже искрят, хотя угольная нить остаетсятемной. Это показано на рисунке 33. Вместонити можно использовать отдельный провод,проходящий через всю колбу, и в этом случаеявление кажется еще более интересным.
Из проведенных опытов ясно, что когдав них участвуют обычные лампы, запитанныеот преобразователей, надо использовать такиелампы, где платиновые провода разведены да-леко друг от друга, а частота тока невелика,иначе на концах нити или у основания лампыобразуется разряд, и она может повредиться.
Представляя вашему вниманию резуль-
таты моих исследований по этому предмету, я остановился только вскользьна фактах, которые мог бы описывать очень долго, и среди моих наблюденийя выбрал только те, которые, как мне показалось, могли бы вас заинтересо-вать. Это поле деятельности очень широко и совсем не изучено, каждый шаг
приоткрывает истину и новые факты.
Насколько результаты, полученныемной, применимы на практике, покажет бу-дущее. Что касается производства света, не-которые результаты весьма обнадеживаюти питают мою уверенность в том, что прак-тическое решение проблем лежит в направ-лении, которое я попытался указать. Всёже, каковы бы ни были непосредственныерезультаты этих опытов, я надеюсь, что онибудут только шагом в дальнейших изыска-ниях идеала и совершенства. Возможности,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image65.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image66.jpeg" \* MERGEFORMATINET
78
Никола Тесла. Лекции
открываемые современными исследованиями, настолько широки, что дажескептики должны с радостью предвкушать будущее. Именитые ученые реша-ют проблему использования одного типа излучения без применения другихв устройствах, созданных для производства света при помощи преобразова-ния одной из форм энергии в свет.
Такого результата нельзя добиться, ибо неважно, каков процесс про-изводства необходимых колебаний: электрический, химический или иной,невозможно получить высокочастотные световые колебания без того, чтобыиспользовать низкочастотные тепловые колебания. Это - проблема прида-ния телу определенной скорости без прохождения через низкие скорости.Но есть возможность получения энергии не только в виде света, движущейсилы и энергии любого другого вида в каком-то другом виде из окружающейсреды. Придет время и всё это будет достигнуто, а сейчас настало время,когда можно произнести эти слова перед просвещенной аудиторией и тебяне сочтут глупым мечтателем. Мы вращаемся в бесконечном пространствес невообразимой скоростью, всё вокруг нас вращается, всё движется, вездеесть энергия. Должен быть способ получать эту энергию напрямую. Тогда,получив свет из окружающей среды, получив от него энергию, когда любойтип энергии добывается без усилий из источника неисчерпаемого, челове-чество пойдет вперед семимильными шагами. Одна только мысль об этихзамечательных возможностях расширяет наше сознание, укрепляет надеждуи наполняет сердца высшим ликованием.
3ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Мне трудно подобрать слова, чтобы выразить, как я польщен тем, чтомне представилась возможность выступить перед аудиторией, состоящей изпередовых мыслителей современности, стольких выдающихся ученых, инже-неров и электриков, живущих в стране, славной величайшими научными до-стижениями.
Результаты опытов, которые я имею честь представить перед таким со-бранием, я не могу назвать только своими. Есть среди вас многие, кто имеетправо заявить больше прав, чем я, на все достижения, которые может содер-жать этот труд. Мне не нужно называть много имен, знакомых всему миру,имен тех среди вас, кто является лидером этой захватывающей науки, ноодно имя я должен упомянуть - имя, которое нельзя не вспомнить во времятакого события. Это имя связано с самым прекрасным открытием, когда-либосделанным человеком: это имя Крукс!
Когда я еще посещал колледж, давным-давно, прочитал в переводе (иботогда я еще не был знаком с вашим великолепным языком) описание его опы-тов над лучистой материей. Я читал его всего один раз - тогда - тем не менеевсе подробности могу припомнить и сегодня. Мало есть таких книг, которые,так сказать, производят подобное впечатление на разум студента.
Но если сегодня я упоминаю это имя среди многих, коими может по-хвастаться ваше заведение, то лишь потому, что у меня есть много причин длятого. Поскольку то, что я хочу рассказать и показать вам сегодня вечером,в огромной степени имеет отношение к тому самому малоизведанному миру,который профессор Крукс так умело исследовал; и более того, когда я мыс-ленно уношусь в прошлое и протягиваю нить, которая привела меня к моимуспехам, - которые даже я не смею назвать пустяковыми, так как они полу-чили вашу высокую оценку, - я верю, после долгих размышлений, что источ-ником, увлекшим меня в этом направлении и приведшим к вершинам, былата самая маленькая книжка, которую я прочел много лет назад. И вот теперь,
Лекция прочитана перед сотрудниками Электротехнического института в Лондоне 3 февраля1892 года.
80
Никола Тесла. Лекции
когда я сделал робкую попытку выразить уважение и признательность емуи многим среди вас, я предприму вторую попытку, которая, как я надеюсь, непокажется вам такой робкой, дабы развлечь вас.
Позвольте мне рассказать вкратце о предмете лекции.
Не так давно я имел честь рассказать у нас в Американском институтеэлектроинженеров о некоторых результатах, которых я достиг в новом на-правлении своих трудов. Не нужно убеждать вас в том, что те многие зна-ки внимания, которые английские ученые и инженеры продемонстрировалик моей работе, были для меня большой наградой и очень меня воодушевили.Не стану задерживаться на уже описанных опытах, сделаю только небольшоедополнение, с тем чтобы более ясно изложить идеи, которые я уже выдвигал,а также, чтобы предмет сегодняшнего обсуждения отразить наиболее полнои последовательно.
Это исследование касается переменных токов, а если быть абсолютноточным, переменных токов высокого напряжения и высокой частоты. Насколь-ко очень высокая частота важна для получения представляемых результатов,мне трудно сказать. Некоторые опыты можно проводить с низкой частотой; ноочень высокие частоты желательны, и не только из-за тех явлений, которыеони вызывают, но также и потому, что они удобны при наличии современногооборудования для получения высокого напряжения, которое, в свою очередь,требуется для постановки большинства опытов, о которых пойдет разговор.
Из всех исследований в области электричества, возможно, наибо-лее интересны те, что касаются переменных токов. Прогресс, достигнутыйв этой области прикладного знания, так велик в последние годы, что оправ-дывает самые оптимистические ожидания. Только нам станет известен одинфакт, как мы уже сталкиваемся с чем-то новым, и открываются новые путиисследований. Даже в настоящий момент возможности, о которых ранее неприходилось и мечтать, при помощи этих токов уже частично реализованы.Как в природе - всё основано на приливах и отливах, всё движется волна-ми, так, кажется, во всех отраслях промышленности переменные то-ки - волновые движения электричества - будут властвовать.
Одна из причин, отчего эта отрасль науки так быстро развивается, - это,пожалуй, тот интерес, который вызывают экспериментальные исследования.Мы обматываем проводом простой кусок железа; соединяем его с генерато-ром, и с удивлением и восторгом наблюдаем действие сил, которые привелив движение, которые позволяют нам преобразовывать, передавать и направ-лять энергию так, как мы того пожелаем. Мы правильно соединяем схемы,и кусок железа с проводами начинают вести себя так, как будто в них вдохну-ли жизнь, вращают тяжелый якорь, через невидимые соединения, с большойскоростью и мощью, при помощи энергии, возможно, переданной на большомрасстоянии. Мы наблюдаем, как энергия переменного тока, проходящая попроводу, обнаруживает себя, - не столько в проводе, сколько в окружающем
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
81
пространстве, - самым удивительным образом принимая форму тепла, света,механической энергии и, что самое удивительное, химических соединений.Все эти наблюдения восхищают нас и наполняют жгучим желанием узнатьбольше об этих явлениях. Каждый день мы возвращаемся к нашей работев надежде на открытие - в надежде, что один из нас, не важно кто, найдет ре-шение одной из насущных проблем, и каждый новый день мы возвращаемсяк нашему труду со всё большим рвением; и даже если нас не ждет успех, наштруд не пропал даром, ибо эти старания принесли нам часы невыразимогоудовольствия, и мы направили свою энергию на благо человечества.
Мы можем - случайным образом, если хотите, - выбрать любой из опы-тов, который можно поставить с переменным током; только некоторые из них,и далеко не самые потрясающие, могут быть предметом сегодняшней демон-страции; они все одинаково интересны, одинаково будоражат мысль.
Вот простая стеклянная трубка, из которой частично откачан воздух.Я беру ее в руку, касаюсь провода, по которому течет переменный ток высо-кого потенциала; трубка в моей руке ярко освещается. Как бы я ее ни рас-положил в пространстве, куда я могу дотянуться, она будет светить с той жеяркостью.
Вот вакуумная колба, подвешенная на одном проводе. Стоя на изолиру-ющей подставке, я берусь за нее, и платиновый электрод, укрепленный внут-ри, ярко нагревается.
А вот еще одна колба, соединенная с вводом, которая, если я прикос-нусь к ее металлическому патрону, начинает играть замечательными фосфо-ресцирующими красками.
Эта же при касании моих пальцев, отбрасывает тень - тень Крукса - отштока внутри.
Вот я опять стою на изолирующей подставке и мое тело касается од-ного из выводов вторичной обмотки катутпки индуктивности, причем длинапровода - несколько миль, и вы наблюдаете, как потоки света пробиваютсяс дальнего его конца, который неистово вибрирует.
Я еще раз соединяю эти две пластины проволочной сетки с выводамикатушки, развожу их, и катушка начинает работать. Вы можете видеть, какмежду пластинами проскакивает небольшая искра. Я ввожу между ними тол-стую пластину из лучшего диэлектрика, и, вместо того чтобы сделать пробойневозможным, как мы ожидаем, я помогаю прохождению разряда, который,когда я ввожу диэлектрик, просто меняет форму и выглядит как светящиесяпотоки.
Есть ли, спрашиваю я, может ли быть исследование более интересное,чем исследование переменного тока? Во всех этих исследованиях, во всехэтих опытах многие годы - с тех самых пор, как величайший эксперимента-тор, из тех, что читали лекции в этом зале, обнаружил принцип ее действия, -с нами был постоянный спутник, устройство, знакомое всем, когда-то игрушка,
82
Никола Тесла. Лекции
а теперь нечто принципиально важное - индукционная катушка. Нет прибораболее дорогого для электрика. Все, начиная с наиболее талантливых из вас,не побоюсь этого слова, заканчивая самым неопытным студентом, включая ва-шего лектора, все мы провели многие восхитительные часы, экспериментируяс индукционной катушкой. Мы смотрели на ее «игру» и думали, размышлялинад прекрасными явлениями, которые она открывала нашему восхищенномувзору.
Этот прибор настолько хорошо известен, эти явления настолько хорошознакомы всем, что мужество изменяет мне, когда думаю о том, что осмелил-ся обратиться к такой компетентной аудитории, что осмелился занять вашевнимание таким старым предметом. Вот перед нами то же устройство и те жеявления, только устройство работает несколько по-иному, и явления предста-ют перед нами в несколько ином ракурсе. Некоторые результаты ожидаемы,другие удивляют нас, но все захватывают наше внимание, ибо в научных ис-следованиях каждый достигнутый результат может стать отправной точкойнового маршрута, каждый новый факт может вести к важным последствиям.
Обычно при работе с индукционной катушкой мы добивались умерен-ной частоты в первичной обмотке либо при помощи прерывателя, либо припомощи генератора переменного тока. Английские исследователи раннего пе-риода, например Споттисвуд и Гордон, пользовались быстрым прерывателем,соединенным с обмоткой. Наши знания и опыт сегодня позволяют нам четкопонять, почему катушка при таких условиях испытаний не демонстрироваланикаких замечательных явлений, и почему компетентные ученые не смоглинаблюдать любопытные явления, которые наблюдались с тех пор.
В сегодняшнем опыте катушка работает или непосредственно от специ-ально созданного генератора, способного выдавать много тысяч колебанийв секунду, или пробоем разряжая конденсатор через первичную обмотку; мысоздаем колебания во вторичной обмотке с частотой много сотен тысяч илимиллионов в секунду, если пожелаем; и таким способом мы вступаем на путь,доселе неизведанный.
Невозможно проводить исследования в какой-либо новой области безтого, чтобы не сделать в конце концов интересное наблюдение или не узнатькакой-нибудь полезный факт. Результаты многих любопытных и неожидан-ных наблюдений служат тому убедительным доказательством. Возьмем дляпримера явление наиболее очевидное - разряд индукционной катушки.
Вот катушка, в которой работают токи крайне высокой частоты, полу-чаемые от разрядов лейденской банки. Для студента не будет удивительным,если лектор скажет, что вторичная обмотка этой катушки состоит из сравни-тельно короткого и толстого провода; не удивит его и то, что, несмотря на это,катушка способна выдать любой потенциал, который сможет выдержать луч-шая изоляция; но, хотя он и будет готов, и даже предполагаемый результат невызовет в нем интереса, всё же сам разряд катушки удивит и заинтересует его.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
83
Все знакомы с разрядом обычной катушки; не стоит его здесь воспроизводить.Но вот, для сравнения, форма разряда катушки, где ток в первичной обмоткеколеблется с частотой несколько сот тысяч в секунду. Разряд обычной катуш-ки выглядит как простая линия или полоса света, разряд этой катушки - какмощные пучки и светящиеся потоки, исходящие изо всех точек двух прово-дов, присоединенных к выводам вторичной обмотки (рисунок 1).
Теперь сравним явление, которое вы только что наблюдали, с разрядоммашин Хольца или Уимсхерста - еще одного прибора, такого дорогого серд-цу экспериментатора. Какая огромная разница! И всё же, если бы я сделалнекоторые изменения, - и их сделать легко, если бы только они не мешалипроведению других опытов, - я бы получил на этой катушке искры, кото-рые, если бы катушка была скрыта от ваших глаз, а видны были бы только
две рукоятки, даже самому дотошномунаблюдателю среди вас было бы труд-но, если вообще возможно, отличитьот искр электрофорного или фрикци-онного генератора. Это можно сделатьпо-разному, - например, если катуш-ка заряжает конденсатор от низкочас-тотного генератора переменного тока,причем желательно настроить разряд-ный контур так, чтобы в нем не воз-никало колебаний. Тогда мы получимво вторичной обмотке, если рукояткидостаточного размера и правильно ус-тановлены, более или менее быстроеискрение, очень мощное, но редкое,где искры также ярки и также трещат,как те, что производятся электрофор-ным или фрикционным генератором.
Есть еще один способ - черездве первичные обмотки, соединенныес общей вторичной, пропускать двавида тока со слегка различными пе-риодами, что приведет к появлениюво вторичной обмотке искр, возника-ющих со сравнительно большим ин-тервалом. Но даже и с тем оборудова-нием, что есть у меня сегодня, я могууспешно имитировать искры машиныХольца. Для этого между выводамикатушки, заряжающей конденсатор,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image67.jpeg" \* MERGEFORMATINET
84
Никола Тесла. Лекции
я устанавливаю длинную неустойчивую дугу, которая периодически рвется отвосходящего потока воздуха, который сама же и производит. Для того чтобыусилить поток воздуха, с каждой стороны дуги, поближе к ней, я кладу двебольшие слюдяные пластины. Конденсатор, заряжающийся от этой катушки,разряжается в первичную обмотку другой катушки через некоторый воздуш-ный промежуток, что необходимо для создания высокой скорости изменениятока через первичную обмотку. Схема соединения показана на рисунке 2.
G - это обычный генератор переменного тока, соединенный с первичнойобмоткой Р катушки, где вторичная обмотка S заряжает конденсаторы или
банки СС. Выводы вторичной обмотки соединеныс внутренним слоем покрытия банок, а внешний слойпокрытия соединен с концами первичной обмотки ррвторой катушки. Эта первичная обмотка рр имеет не-большой зазор ab.
Вторичная обмотка s снабжена набалдашникамиили шариками К К нужного размера, расположеннымина расстоянии, необходимом для проведения опыта.
Длинная дуга возникает между выводами АВпервой катушки. Дуги ММ из слюдяных пластин.
Каждый раз, когда между А и В рвется дуга,банки быстро заряжаются и разряжаются через пер-вичную обмотку рр, и происходит мгновенная иск-ра между шариками КК. Когда устанавливается дугаАВ, потенциал падает, и банки не могут зарядитьсядо потенциала настолько большого, чтобы разрядить-ся через зазор ab до тех пор, пока дуга не станетрваться от потока воздуха.
Таким образом, внезапные импульсы, происхо-дящие с большим интервалом в первичной обмоткерр, приводят во вторичной обмотке s к соответствую-щему количеству импульсов большой интенсивности.Если шарики КК нужного размера, то искры большенапоминают искры машины Хольца.
Но эти два явления, которые выглядят такимиразными, - есть только два проявления разряда. Всё,что нам нужно, это изменить исходные данные опы-та, и мы снова получим интересные наблюдения.
Если вместо того, чтобы подключать катуш-ку, как в двух последних опытах, мы подклю-чим ее к высокочастотному генератору перемен-ного тока, как в следующем опыте, то системати-ческое исследование явлений значительно упро-
Рис. 2
0203835000
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
85
стится. В этом случае, изменяя силу и частоту тока в первичной обмотке, мыможем наблюдать пять отчетливых форм разряда, которые я описал в своейлекции, прочитанной перед аудиторией Американского института электроин-женеров 20 мая 1891 г.*
Нам потребуется много времени, и мы сильно отклонимся от предметанашей сегодняшней беседы, если будем воспроизводить все эти формы раз-рядов, но мне кажется желательным показать вам одну из них. Это кистевойразряд и он интересен по многим причинам. Если рассматривать его вблизи,он напоминает струю газа, вырывающуюся под большим давлением. Мы зна-ем, что это явление объясняется возбужденным состоянием молекул возлевывода, и ожидаем, что при ударе молекул о вывод и друг о друга вырабаты-вается некоторое количество тепла. И действительно, мы обнаруживаем, чтокисть горячая, а немного поразмыслив, можно прийти к выводу: если бы мымогли достичь высокой частоты, то получили бы кисть, которая дает достаточ-но тепла и света, и которая во всех деталях подобна пламени, за исключениемтого, возможно, что оба явления не имеют общей первопричины, что химиче-ское сродство может и не иметь электрической природы.
Так как тепло и свет в данном случае вырабатываются за счет ударовмолекул воздуха или чего-то подобного, и так как мы можем увеличить коли-чество энергии, просто увеличив потенциал, мы можем даже при той частоте,что мы имеем от динамо-машины, усилить это действие настолько, что темпе-ратура поднимется до точки плавления вывода. Но при такой низкой частотенам всегда придется иметь дело с чем-то, что имеет природу электрическоготока. Если я поднесу к кисти проводник, проходит небольшая тонкая искра,и всё же при той частоте, что мы используем сегодня, тенденция к образова-нию искры невелика. Если я поднесу металлический шар на некоторое рас-стояние и буду держать его над выводом, вы увидите, что всё пространствомежду выводом и шаром освещено потоками без искр; а при более высокихчастотах, получаемых от разряда конденсатора, если бы не внезапные им-пульсы, число которых невелико, искрения не происходит даже на небольшомрасстоянии. Однако при несравнимо более высоких частотах, которые мы всёже можем получать, и если электрические импульсы такой частоты можнопередать через проводник, электрические характеристики кистевого разрядасовсем исчезают - никаких искр, никакого удара, - и всё-таки мы имеем делос электрическим явлением, но в более широком, современном смысле этогослова. В моей предыдущей работе, которую я не так давно упоминал, я указаллюбопытные свойства кисти и описал, как лучше всего ее получить, но мнеподумалось, что надо, вследствие интереса к нему, более подробно остано-виться на этом явлении.
* См. «The Electrical World», 11 июля 1891 г.
86
Никола Тесла. Лекции
Когда через катушку проходит ток очень высокой частоты, можно полу-чить прекрасный кистевой эффект, даже если катушка сравнительно неболь-шая. Экспериментатор может по-разному его варьировать, но и сами по себеони представляют красивое зрелище. Но еще более интересными их делает то,что их можно получить как на одном выводе, так и на двух - фактически наодном даже проще, чем на двух.
Но из всех наблюдавшихся явлений, самый приятный взору и самыйпоучительный разряд тот, что получается при пропускании через катушкутока от конденсатора. Мощность кисти, обилие искр, если условия подбиратьтерпеливо, просто потрясающие. Даже с очень маленькой катушкой, если еезаизолировать так, чтобы она выдерживала разность потенциала в несколькотысяч вольт на виток, искрение такое обильное, что катушка напоминает ог-ненный шар.
Любопытно, что искры, если выводы расположить на значительном рас-стоянии друг от друга, разлетаются во всех направлениях, как будто выводыкатушки независимы. Поскольку искры быстро разрушают изоляцию, их надоизбегать. Лучше всего это сделать, поместив катушку в жидкий изолятор, та-кой, как олифа. Погружение в жидкость может быть непременным условиемдля продолжительной и успешной работы такой катушки.
Конечно, не может быть и речи о том, чтобы в экспериментальной лек-ции, когда у нас есть всего несколько минут для демонстрации каждого опыта,показать в лучшем виде все разряды, так как для этого требуется тщательнаявыверка параметров. Но даже при несовершенном их воспроизводстве, какэто сегодня, вероятно, и произойдет, они достаточно поразительны, чтобывызвать интерес у такой образованной аудитории.
Прежде чем приступить к показу некоторых явлений, ради полнотыкартины, я должен привести описание катушки и других приборов, которымибуду сегодня пользоваться для показа опытов с разрядом конденсатора по-средством разрядника.
Они находятся в ящике В (рисунок 3), изготовленном из толстых твер-дых деревянных досок, обшитых снаружи цинковыми пластинами Z, тща-тельно запаянными по швам. При проведении строго научных опытов, когдаточность очень важна, можно посоветовать не прибегать к помощи металли-ческой обшивки, так как она приведет к многочисленным ошибкам, в основ-ном вследствие своего комплексного воздействия на катушку в качестве кон-денсатора низкой емкости и электростатического и электромагнитного экра-нирования. Когда катушка применяется для опыта, подобного сегодняшним,металлическая обшивка имеет ряд преимуществ, на которых, впрочем, мы небудем останавливаться.
Катушку следует разместить симметрично относительно металлическойобшивки и промежуток должен быть не менее пяти сантиметров, желательнодаже гораздо больший; особенно это касается двух сторон металлического

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
87
ящика, которые расположены под прямым углом к оси катушки, так как онимогут оказывать на нее воздействие и служить источником потерь.
Катушка состоит из двух бобин, выполненных из твердой резины RR,укрепленных на расстоянии 10 см друг от друга при помощи болтов с и гаек п,из того же материала. Каждая бобина - это трубка Т с внутренним диаметромпримерно 8 см, с толщиной стенки 3 мм, к которой прикручены два квадрат-ных фланца FF с размером стороны 24 сантиметра, расположенные на рассто-янии 3 мм друг от друга. Вторичная обмотка SS из провода, изолированногогуттаперчей высокого качества, намотана в 26 слоев, по 10 витков в каж-дом, что в целом составляет 260 витков. Обе половины намотаны оппозитно
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image68.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 3
88
Никола Тесла. Лекции
и включены последовательно, причем соединение произведено через первич-ную обмотку. Эта конструкция, помимо того что удобна, имеет еще и то пре-имущество, что, когда катушка хорошо сбалансирована, т.е. когда оба ее вы-вода ТtT, соединены с предметами или устройствами одинаковой мощности,нет опасности пробоя через первичную обмотку, и изоляция между первичнойи вторичной обмотками не должна быть толстой. При использовании катушкиможно последовать совету: соединять оба вывода с устройствами примерноодинаковой емкости, поскольку, когда емкость выводов неодинакова, могутвозникнуть искры и повредить первичную обмотку. Для того чтобы избежатьэтого, середину вторичной обмотки можно соединить с первичной, но это невсегда имеет практический результат.
Первичная обмотка РР намотана двумя частями и оппозитно на деревян-ную бобину W, четыре конца выведены из масла через резиновые трубки tt.Концы вторичной обмотки Т1Т1 также выведены из масла через толстые рези-новые трубки tftr Первичная и вторичная обмотки заизолированы при помощихлопка, и толщина изоляции, естественно, пропорциональна разности потенци-алов между витками разных слоев. Каждая половина первичной обмотки имеетчетыре слоя, по 24 витка, итого - 96 витков. Когда обе половины соединеныпоследовательно, это дает коэффициент преобразования примерно 1:2,7, а еслипервичные обмотки соединены параллельно - 1:5,4, но когда частота оченьвысокая, этот коэффициент не дает даже приблизительного представления обэдс в первичном и вторичном контурах. Катушка установлена в масле на де-ревянных планках, толщина слоя масла вокруг - примерно 5 см. В тех случа-ях, когда масло не применяют, пространство вокруг заполняется деревяннымиопилками, и именно для этой цели служит деревянный ящик В.
Конструкция, показанная здесь, конечно, не самая лучшая с точки зре-ния общих принципов, но я полагаю, она удобна для получения требуемыхэффектов при работе с высоким напряжением и маленькой силой тока.
Применительно к катушке, пользуюсь либо обычным, либо модифици-рованным разрядником. В обычном я сделал несколько изменений, которыедают некоторые очевидные преимущества. Если я и упоминаю о них, то толь-ко в надежде на то, что какой-лнбо экспериментатор сочтет их полезными.
Одно из изменений состоит в том, что подвижные головки Л и В (рису-нок 4) разрядника крепятся между медными щёчками JJ под давлением пру-жины, что позволяет передвигать их и таким образом избежать утомительногопроцесса частой полировки.
Другое изменение заключается в использовании сильного электромаг-нита NS, который крепится так, что его ось проходит под прямым угломк линии, соединяющей головки 4иВи создает между ними мощное магнит-ное поле. Полюсные наконечники магнита подвижны и выполнены так, чтобывыступать между медными головками, с тем чтобы сделать магнитное поленаиболее интенсивным; но для предотвращения попадания разряда на магнит,
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
89
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image69.jpeg" \* MERGEFORMATINET
полюсные наконечники покрыты слоем слюды ММ достаточной толщины. sisiи s0s2 - это зажимы для проводов. На каждой стороне один винт для толстого,другой - для тонкого провода. LL - это винты для крепления штоков RR,поддерживающих головки.
В другой конструкции с магнитом я создаю разряд между округлымиполюсными наконечниками, которые изолированы, и желательно, чтобы ониимели полированные медные колпачки.
Применение интенсивного магнитного поля дает принципиальное пре-имущество в том случае, когда в индукционной катушке или трансформатореработает ток очень низкой частоты. В этом случае количество базовых разря-дов между головками может быть настолько мало, что ток, возникающий вовторичной обмотке, непригоден для многих опытов. Напряженное магнитноеполе тогда служит для того, чтобы сдувать дугу, формирующуюся между го-ловками, и разряд происходит чаще.
Вместо магнита может успешно применяться поток воздуха, более илименее сильный. В таком случае лучше формировать дугу между головкамиАВ (рисунок 2), а головки ab можно или соединить, или вовсе устранить, таккак в такой конфигурации дуга длинная и нестабильная и легко поддаетсявоздействию потока воздуха.
Когда для прерывания дуги применяется магнит, предпочтительнеевариант соединения, указанный на рисунке 5, поскольку в этом случаетоки, формирующие дугу, более мощные, а магнитное поле оказывает бо-лее сильное влияние. Применение магнита позволяет, однако, заменить дугувакуумной трубкой, но я при работе с такой трубкой столкнулся с большимитрудностями.

90
Никола Тесла. Лекции
Другой тип разрядника, применяемый в этом и других опытах, показанна рисунках 6 и 7. Он состоит из нескольких медных шпилек сс (рисунок 6),каждая из которых включает в себя круглую среднюю часть т с выступаю-щим снизу концом е, который служит всего лишь для закрепления шпилькив токарном станке при полировке разрядной поверхности, и болта / сверху,с накрученным на него фланцем f, и гайкой п, служащей для крепленияпровода к болту. Фланец f удобен тем, что удерживает медную шайбу прикреплении к ней провода, а также поворачивает ее, когда необходимо иметьсвежую поверхность для разряда. Две пластины из твердой резины RR, имею-щие профильную проточку дд (рисунок 7) для крепления центральных шайбчастей сс служат для жесткого крепления последних при помощи двух болтовСС (из которых показан только один), насквозь стягивающих пластины.
При использовании такого разрядника я обнаружил три основных пре-имущества перед его обычной разновидностью. Во-первых, диэлектрическаяспособность суммарной воздушной прослойки больше, когда она образует-ся из многих промежутков, заполненных воздухом, чем если бы она былаоднородной, а это позволяет работать с промежутком меньшей длины, чтоуменьшает потери и износ металла; во-вторых, дуга разбивается на несколько
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image70.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 6
9525347281500
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
91
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image71.jpeg" \* MERGEFORMATINET
меньших дуг и полированные поверхности служат дольше; и в-третьих, уст-ройство можно настраивать в процессе опыта. Обычно я устанавливаю шайбы,отмеряя расстояние между ними при помощи пластины одинаковой толщины,о таком способе установки я узнал из описания опытов сэра Уильяма Томсо-на, в этом случае происходит шунтирование эдс при искрении.
Следует, конечно, помнить, что разрядный промежуток сильно сокра-щается при повышении частоты. Проверив несколько вариантов расстояния,экспериментатор примерно представляет себе величину эдс и ему уже прощепроводить опыт, так как не надо снова и снова устанавливать шайбы. Имеятакой разрядник, я мог поддерживать колебания так, что глазу не видно былоискрения между головками, и они не нагревались, по крайней мере значитель-но. Такой тип разряда применяется во многих конденсаторах и контурах, ко-торые очень удобны и экономят время. Я предпочитал использовать его в схе-ме, показанной на рисунке 2, когда дугу формируют токи небольшой силы.
Могу также упомянуть, что я пользовался разрядниками с одним илинесколькими зазорами, в которых разрядные поверхности вращались с ог-ромной скоростью. Этот способ, однако, не дал каких-либо преимуществ, заисключением случаев, когда сила тока от конденсатора была велика и требо-валось охлаждать поверхности разряда, а также случаев, когда собственныхколебаний разряда не хватало, и дуга, только сформировавшись, рваласьот потока воздуха, таким образом начиная вибрации с прогрессирующиминтервалом. Я также по-разному применял механические прерыватели. Длятого чтобы избежать трудностей с трением, я принял такую схему, когдаформируется дуга, а сквозь нее вращается с большой скоростью закольцо-ванная слюдяная пластина, прикрепленная к металлической поверхности
92
Никола Тесла. Лекции
и имеющая множество отверстий. Понятно, что применение магнита, воздуш-ного потока или иного прерывателя производит замечательный эффект, еслитолько самоиндукция, емкость и сопротивление не находятся по отношениюдруг к другу в таком отношении, что после каждого прерывания возникаютколебания.
Теперь я попытаюсь продемонстрировать вам некоторые наиболее заме-чательные разряды.
Через это помещение я протянул два обычных провода, изолированныххлопком, каждый длиной 7 метров. Они подвешены на диэлектриках на рас-стоянии примерно 30 см друг от друга. Теперь каждый провод я соединяюс выводом катушки и подключаю ее. Если выключить в помещении свет, товы увидите, что провода ярко освещены потоками, обильно исходящими повсей поверхности проводов, даже если слой изоляции довольно толст. Приусловии, что опыт поставлен правильно, свечения, производимого прово-дами, достаточно, чтобы различать предметы в помещении. Для получениянаилучшего результата, конечно, необходимо тщательно выверить емкость ба-нок, длину дуги между головками и длину проводов. Исходя из своего опыта,могу сказать, что вычисление длины проводов в данном случае ни к чему неприведет. Экспериментатор поступит правильно, если с самого начала возьметдлинные провода и будет их подгонять, отрезая поначалу длинные куски, по-том короче и короче до тех пор, пока не достигнет нужной длины.
Для этого и подобных опытов подойдет масляный конденсатор не-большой емкости, состоящий из двух небольших подвижных металлическихпластин. Я беру короткие провода и устанавливаю пластины конденсато-ра на максимальном расстоянии. Если потоки на проводах усиливаются помере приближения пластин, то длина проводов в целом правильная; если жеуменьшаются - провода слишком длинные для данной частоты и напряжения.Если в таких опытах с катушкой используется конденсатор, то это долженбыть обязательно масляный, а не воздушный конденсатор, так как в послед-нем могут быть значительные потери энергии. Провода, идущие сквозь маслок пластинам, должны быть очень тонкими и изолированными с помощью ка-кого-либо искусственного изолятора и прикрыты крышкой из токопроводяще-го материала, расположенной под поверхностью масла. Крышка не должнарасполагаться вблизи выводов, или концов провода, так как на них можетпроисходить искрение. Эта крышка применяется для уменьшения потериэнергии в воздух, поскольку является электростатическим экраном. Что жекасается размеров сосуда для масла и размеров пластин, то эксперимента-тор после первой же попытки опыта получит приблизительное представлениео них. Габариты пластин, расположенных в масле, однако, можно вычислить,поскольку диэлектрические потери очень малы.
Из ранее описанного опыта интересно было бы узнать, какое влияниеколичество испускаемого света оказывает на частоту и потенциал электриче-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
93
ских импульсов? Я придерживаюсь мне-ния, что получаемое количество тепла исвета должно быть пропорционально,если все исходные данные опыта остают-ся неизменными, произведению частотыи квадрата напряжения, но эксперимен-тально доказать это положение было быкрайне трудно. Одно, по крайней мере,точно, а именно: увеличивая напряже-ние и частоту, мы резко усиливаем по-токи; и поскольку прогноз весьма опти-мистический, есть надежда, что мы мо-жем создать практичный осветительныйприбор в таких цепях. В таком случаемы бы использовали горелки или пла-мя, где не происходило бы никакого хи-мического взаимодействия, не потреб-лялся бы никакой материал, но имелобы место лишь преобразование энергиии, по всей вероятности, получалось быбольше света и меньше тепла, чем отобычного пламени.
Яркость потоков, конечно, значи-тельно больше, когда они сфокусирова-
ны на небольшой площади поверхности. Это можно продемонстрировать припомощи следующего опыта.
К одному из выводов катушки я присоединяю провод w (рисунок 8),скрученный в окружность диаметром примерно 30 см, а к другому выводуя присоединяю небольшой медный шар s, причем площадь поверхности про-вода примерно равна площади поверхности шара, а центр последнего рас-положен на линии, проходящей под прямым углом к плоскости окружностипровода и через ее центр. Когда мы при надлежащих условиях формируемразряд, образуется полый конус, и в темноте видно, что половина шара яркоосвещена, как показано на рисунке.
При помощи разнообразных устройств легко концентрировать потоки нанебольших площадях и получать сильные световые эффекты. Таким способомможно сделать так, чтобы два тонких провода ярко светились. Для большейинтенсивности потоков провода должны быть тонкими и короткими; но, каки в описанном случае, их емкость будет слишком мала для катушки - покрайней мере, для нашей - и необходимо увеличить емкость до определенногозначения, и в то же время оставить поверхность проводов небольшой. Этогоможно добиться несколькими способами.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image72.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 8

94
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image73.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Вот, например, две резиновые пластины RR (рисунок 9), на которыея наклеил два тонких провода ww в виде имени. Провода могут быть ого-ленными или наилучшим образом изолированными - для успеха опыта этозначения не имеет. Лучше взять хорошо изолированные провода. На обратнойстороне каждой пластины, в том месте, где штриховка, имеется фольга tt.Пластины расположены на одной линии на достаточном расстоянии друг отдруга, чтобы предотвратить пробой между проводами. Покрытия из фольгия соединил проводником С, а два провода сейчас соединяю с выводами катугй-ки. Теперь легко, меняя силу и частоту тока в первичной обмотке, найти тозначение, когда емкость системы более всего соответствует условиям опыта,и провода так ярко светятся, что, если выключить свет в комнате, то имя,которое они образуют, ярко горит.
Возможно, предпочтительнее всего проводить этот опыт с катушкой,подключенной к генератору переменного тока высокой частоты, так как тогда,благодаря гармоническим колебаниям, потоки более однообразны, хотя и нестоль обильны, чем при работе с нашей катушкой. Этот опыт, однако, можнопроводить и при низких частотах, но не так успешно.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
95
Когда два провода, соединенные с вы-водами катушки, расположены на нужномрасстоянии, потоки между ними могут бытьнастолько интенсивными, что образуетсяпостоянное свечение. Для демонстрацииэтого явления я взял два провода в фор-ме окружностей С и с (рисунок 10) из до-вольно толстого провода, одна окружностьдиаметром около 80, а другая около 30 см.
Каждый провод я присоединил к одному извыводов катушки. Поддерживающие прово-да согнуты таким образом, что окружностирасполагаются в одной плоскости, насколь-ко возможно точно. Когда свет в помеще-нии гаснет и катушка начинает работать, вывидите, что всё пространство между окруж-ностями равномерно заполнено потокамисвета, образуя светящийся диск, которыйвиден на большом расстоянии, настолькопотоки ярки. Внешнюю окружность можносделать гораздо большей; работая с этой ка-тушкой, я использовал гораздо большие подиаметру окружности, и мне удавалось по-лучить ярко светящиеся полосы площадьюболее одного квадратного метра, что заме-
чательно для такой небольшой катушки. Для того чтобы получить гарантиро-ванный результат, сейчас я взял окружность поменьше, и площадь свечениясоставляет 0,43 квадратных метра.
Частота собственных колебаний и быстрота последовательности искрмежду разрядными головками в определенной степени влияют на появлениепотоков. Когда частота очень низка, воздух пробивается более или менееодинаково, как и при постоянной разности потенциалов, а потоки состоятиз отчетливых нитей, перемежающихся с искрами, которые, в свою очередь,видимо соответствуют последовательности разрядов между головками. Нокогда частота очень высока, и дуга производит очень громкий, но ровныйзвук - то и другое говорит о том, что имеет место осцилляция, и искрыпроскакивают с огромной скоростью, - тогда образуемые светящиеся пото-ки однородны.
Для достижения такого результата следует применять очень маленькиекатушки и банки небольшой емкости. Я беру две трубки, изготовленные изтолстого богемского стекла диаметром 5 см и длиной 20 см. Внутрь каждойтрубки помещаю первичную обмотку из толстого медного провода. Поверх
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image74.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 10
96
Никола Тесла. Лекции
трубок наматываю вторичную обмотку из гораздо более тонкого провода,изолированного гуттаперчей. Вторичные обмотки соединяю последователь-но, а первичные лучше всего соединить параллельно. Затем трубки помещаюв стеклянный сосуд на расстоянии 10-15 см друг от друга на изолированныеподставки, а сосуд заполняю олифой на дюйм выше трубок. Свободные кон-цы вторичных обмоток вывожу из жидкости и располагаю параллельно нарасстоянии около 10 см друг от друга. Зачищенные концы надо обмакнутьв олифу. Для разряда через первичную обмотку можно использовать двебанки вместимостью 4 пинты каждая, соединенные последовательно. Послетого, как сделаны необходимые корректировки относительно длины прово-дов и выступа над поверхностью жидкости, формируется дуга и образуетсясветящаяся полоса между проводами; это полоса ровная и не имеет тек-стуры, словно обычный разряд в трубке, откуда почти полностью откачанвоздух.
Я остановился на этом, казалось бы, незначительном эксперименте не-случайно. Во время таких опытов экспериментатор приходит к ошеломля-ющему заключению о том, что для того, чтобы посылать световые разрядысквозь газы, не нужно добиваться определенной степени вакуумирования, ногаз может находиться под обычным давлением или немного выше. Чтобы до-биться этого, необходима очень высокая частота; также требуется и высокийпотенциал, но эта потребность второстепенна. Эти опыты учат нас тому, чтов поисках новых способов производства света путем возбуждения атомов илимолекул газа нам не следует ограничиваться вакуумными трубками, но мыможем серьезно заняться поиском методов получения света без применениякакого-либо сосуда, когда воздух находится под обычным давлением.
Такие высокочастотные разряды, которые заставляют воздух светитьсяпри обычном давлении, мы часто наблюдаем в природе. У меня нет сомне-ний в том, что, как многие полагают, северное сияние происходит вследствиевнезапных космических возбуждений, таких, как вспышки на солнечной по-верхности, которые заставляют электростатический заряд Земли очень быстровибрировать, красное свечение не ограничивается верхними разреженнымислоями атмосферы, но разряд пронизывает, по причине своей высокой час-тоты, также и плотные слои атмосферы в форме зарева, такого, какое мыобычно наблюдаем в трубке, откуда частично откачан воздух. Если бы частотабыла низкой, или более того, заряд совсем не вибрировал, плотный воздух быразрывался, как при ударе молнии. Признаки такого разрыва низших слоеватмосферы несколько раз наблюдались при возникновении этого явления; ноесли такое происходит, то это можно отнести на счет фундаментальных воз-мущений, которые немногочисленны, ибо колебания, вызываемые ими, былибы слишком быстрыми для пробивного разряда. Именно первоначальныеи неравномерные импульсы влияют на приборы; наложенные вибрации, види-мо, остаются незамеченными.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
97
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image75.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Когда простой низкочастотный разряд проходит сквозь немного раз-реженный воздух, последний принимает пурпурный оттенок. Если, так илииначе, мы увеличим интенсивность молекулярных или атомарных вибраций,газ меняет цвет на белый. Подобные изменения происходят при обычном дав-лении с электрическими импульсами очень высокой частоты. Если молекулывоздуха вокруг провода немного возбуждены, образуемая кисть красноватаяили фиолетовая; если вибрации становятся достаточно интенсивными, пото-ки становятся белыми. Мы можем добиться этого несколькими способами.В недавно показанном опыте с проводами, натянутыми через помещение,я попытался достичь результата, максимально увеличив и частоту и потенциал;
98
Никола Тесла. Лекции
во время опыта с тонкими проводами, наклеенными на резиновые пластины,я сконцентрировал действие на очень небольшой площади - иными словами,я работал с большой электрической напряженностью.
Наиболее любопытная форма разряда при работе с такой катушкойнаблюдается, когда частота и потенциал достигают крайнего значения. Дляпостановки опыта каждая часть катушки должна быть хорошо изолирована,и только два небольших шара - или, что еще лучше, два металлических дис-ка dd с острыми краями (рисунок 11) диаметром в несколько сантиметровдолжны находиться на открытом воздухе. Катушка, которая в данном случаеиспользуется, погружена в масло, а выступающие концы вторичной обмоткипокрыты водонепроницаемым слоем твердой и толстой резины. Все трещин-ки, если таковые есть, должны быть тщательно устранены, с тем чтобы кис-тевой разряд не формировался нигде, кроме небольших шаров или пластин,находящихся снаружи. В данном случае, так как нет присоединенных к вы-водам больших пластин или иных предметов значительной емкости, катушкаможет иметь очень быстрые колебания. Потенциал можно увеличить, еслиэкспериментатор сочтет нужным, путем увеличения диапазона изменения токав первичной обмотке. При работе с катушкой, которая не слишком отлича-ется от наши!, лучше всего соединять две первичные обмотки параллельно,но если вторичная обмотка состоит из гораздо большего количества витков,то первичные обмотки надо соединить последовательно, в противном случаеколебания могут быть слишком быстрыми для вторичной обмотки. При такихусловиях белые туманные потоки отходят от краев дисков и как призракитянутся в пространство. На такой катушке, если она хорошо сделана, онидостигают в длину 25 или 30 см. Если поднести к ним руку, то ничего нельзяпочувствовать, а искра, вызывающая шок, проскакивает, только если рукуподнести совсем близко. Если каким-либо способом придать колебаниям пре-рывистый характер, то возникают так называемые «биения», и рука или инойпроводник, поднесенный еще ближе, даже не вызовет пробоя.
Среди всех многообразных прекрасных явлений, которые можно полу-чить при помощи этой катушки, я выбрал только те, что отличаются новиз-ной и приводят нас к интересным выводам. Совсем нетрудно в лабораторныхусловиях наблюдать и более занятные эффекты, но они не таят в себе ничегонового.
Те, кто в свое время начинал опыты с электричеством, описывают ис-кры, произведенные большой обычной катушкой индуктивности на диэлек-трической пластине, разделявшей выводы. Совсем недавно Сименс провелряд опытов, в ходе которых наблюдались красивые явления. Без сомнения,большие катушки даже на малой частоте способны демонстрировать занят-ные эффекты. Но и самая большая катушка не сравнится по красоте потокови искр с такой разрядной катушкой, если ее правильно настроить. Представьтесебе, что такая катушка способна покрыть потоками разрядов пластину диа-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
99
метром 1 м. Лучше всего для такого опыта взять тонкую пластину из резиныили стекла и с одной ее стороны наклеить узкое кольцо из фольги большогодиаметра, а с другой - круглую шайбу, причем центры их должны совпадать,а площади поверхностей быть примерно равными, чтобы катушка была хоро-шо сбалансирована. Шайба и кольцо должны соединяться с выводами, хоро-шо изолированными тонкими проводами. Легко видеть эффект конденсатора,создающего полосу однородных потоков или сеть из тонких серебряных ни-тей, или массу ярких искр, которые полностью покрывают пластину.
С тех пор как я выдвинул идею преобразования при помощи разрядав своей прошлой лекции перед Американским институтом электроинженеровв начале прошлого года, интерес к ней не ослабевает. Она явилась для нассредством получения любых потенциалов с помощью недорогой катушки,которая работает от любого источника, и - что, возможно, еще более цен-но - она позволяет нам преобразовывать токи любой частоты и получатьснова любую частоту. Но главное ее достоинство, скорее всего, заключаетсяв том, что она позволит нам изучать явление фосфоресценции, которое ка-тушка с разрядником способна вызывать даже в тех случаях, когда обычныекатушки, даже самые большие, с этой задачей не справляются.
Принимая во внимание ее возможное применение для многих практи-ческих целей, а также использование такой катушки в лабораторных иссле-дованиях, несколько дополнительных замечаний по поводу ее конструкции,я полагаю, не будут излишними.
Естественно, необходимо в таких катушках использовать хорошо изоли-рованные провода.
Хорошую катушку можно создать, применяя провода, изолированныенесколькими слоями хлопка, и выварив ее в течение длительного временив чистом воске, а затем остудив при небольшом давлении. Преимущество та-кой катушки в том, что с ней нетрудно работать, но она не даст нам такогорезультата, какой можно получить от катушки, погруженной в масло. Крометого, присутствие большого количества воска, кажется, не оказывает положи-тельного влияния на катушку, в то время как с масляным прибором всё об-стоит совсем иначе. Возможно, это происходит потому, что диэлектрическиепотери в жидкости не так велики.
Поначалу я пытался пользоваться проводами с шелковой и хлопко-вой изоляцией, но постепенно пришел к тому, что надо применять изоля-цию из гуттаперчи, которая более всего отвечает целям опыта. Гуттаперче-вая изоляция, конечно, увеличивает емкость катушки, в особенности есликатушка большая, и это усложняет получение высокой частоты; но с дру-гой стороны, гуттаперча выдержит большую нагрузку, чем такой же слоймасла, и этого результата следует добиваться любой ценой. Катушку измасла нельзя извлекать более чем на несколько часов, иначе гуттаперча по-трескается и катушка уже не будет и вполовину такой хорошей. Гуттаперча,
100
Никола Тесла. Лекции
видимо, испытывает на себе воздействие масла, но по прошествии восьми-де-вяти месяцев я не обнаружил никаких повреждений.
В продаже я обнаружил два типа проводов в гуттаперче: у одного типаизоляция плотно приклеена к металлу, у другого нет. Если только определен-ным способом не устранить воздух из-под оплетки, то первый тип безопаснее.Я наматываю катушку в масляном баке так, чтобы все пустоты заполнялисьмаслом. Между слоями я применяю материю, тщательно вываренную в масле,ее толщина зависит от разности потенциалов между витками. Кажется, чтонет серьезной разницы в том, какое масло применять: я пользуюсь парафино-вым и льняным маслом.
Для того чтобы полностью удалить воздух, очень практичный способпри работе с небольшими катушками следующий: изготовьте деревянныйящик с толстыми стенками из дерева, долгое время вываренное в масле. До-ски должны быть пригнаны так, чтобы могли долгое время выдерживать вне-шнее давление воздуха. Когда катушку вы поместите внутрь и установите,ящик следует плотно закрыть крепкой крышкой, а крышку укрепить метал-лическими пластинами и запаять их. В крышке высверливаются два сквоз-ных отверстия, в которые вставляются стеклянные трубочки, а сочленениягерметизируются. Одна из трубок соединяется с вакуумным насосом, а дру-гая - с сосудом, содержащим достаточное количество олифы. Последняя труб-ка имеет в основании очень маленькое отверстие и снабжена запорным краном.Когда достигается приличный уровень вакуумирования, кран открываетсяи масло медленно поступает внутрь. Таким образом удается избежать боль-ших пузырей, которые являются основной угрозой, между витками. Воздухвыгоняется полностью, даже лучше, чем при кипячении, что для гуттаперчине подходит.
Для первичной обмотки я беру обычный линейный провод с толстойхлопковой оплеткой. Жилы очень тонкого витого провода, правильно скру-ченные, конечно, наилучшим образом бы подошли, но их не достать.
В опытной катушке размер провода не имеет большого значения. В на-шей катушке первичная обмотка из калиброванного провода № 12, а вторич-ная - из № 24 компании Браун и Шарп; но отдельные участки можно су-щественно изменять. Я бы только произвел некоторые подстройки; результат,которого мы хотим добиться, от этого не пострадает.
Я потратил какое-то время на описание кистевого разряда, потому чтоизучая его, мы не только услаждаем наш взор, но и получаем пищу для умаи приходим к некоторым практическим выводам. При использовании пере-менного тока высокого напряжения для предотвращения кистевого разрядане бывает излишней предосторожности. В основной токоведущей шине, в ка-тушке ли, трансформаторе или конденсаторе, кистевой разряд - это главнаяугроза изоляции. В конденсаторе все газы должны быть тщательно удалены,ибо в нем заряженные поверхности находятся в непосредственной близости,
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
101
и при высоком напряжении, - так же верно, как предмет упадет, если егоотпустить, - так и изоляция будет пробита, если найдется хоть один пузырьгаза, при полном же отсутствии газа конденсатор выдержит гораздо большеенапряжение. Основной провод высокого напряжения может быть поврежденблагодаря трещине или пустоте, тем более что в пустоте может содержатьсяразреженный газ; и поскольку почти невозможно избежать таких небольшихнедостатков, мне представляется, что в будущем доставка электроэнергии припомощи тока высокого напряжения будет происходить в жидкой изоляции.Стоимость - большой недостаток, но если мы применим масло для изоляциипри передаче энергии с помощью тока напряжением, скажем, 100 000 вольтили более, то этот процесс станет настолько легким, что его трудно будетназвать достижением инженерной мысли. С масляной изоляцией и моторамипеременного тока передача энергии будет безопасной и встанет на промыш-ленную основу для расстояний не менее тысячи миль.
Особенностью масла и жидкой изоляции вообще является го, что приэлектрическом воздействии они выделяют пузырьки газа, который можетв них присутствовать и растворяют его в своей массе задолго до того, какон может причинить какой-либо вред. Эту особенность можно наблюдатьв обычной катушке, вынув первичную обмотку и закупорив один конец труб-ки и заполнив ее прозрачным жидким изолятором, например, парафиновыммаслом. Первичная обмотка на несколько мм меньше, чем внутренний диа-метр трубки, может быть помещена в масло. Когда катушка включается, тосверху сквозь масло можно увидеть множество светящихся точек - пузырь-ки воздуха, которые оказались там при помещении туда первичной обмоткии которые светятся вследствие интенсивной бомбардировки. Закупоренныйвоздух соударяется с маслом, оно начинает циркулировать, увлекая за собойчасть воздуха до тех пор, пока пузырьки не растворятся, тогда светящиесяточки исчезают. Таким способом, если только не оказывается закупоренныхбольших воздушных пузырьков и становится невозможной циркуляция, уда-ется избежать риска поломки, при этом лишь немного нагревается масло.Если же вместо жидкости применить твердую изоляцию, неважно, какойтолщины, стал бы неизбежным пробой и поломка аппарата.
Полное удаление газов из устройства, в котором диэлектрик подверга-ется более или менее интенсивному воздействию меняющихся электрическихполей, однако, не только желательно, но и целесообразно с точки зренияэкономики. Например, в конденсаторе, если применять только твердый илитолько жидкий диэлектрик, потери будут малы; но если внутри останетсягаз под нормальным или низким давлением, то потери будут велики. Каковабы ни была природа сил, действующих в диэлектрике, видимо, в жидкостиили твердой среде молекулярное смещение невелико, поскольку результатработы этой силы и процесса смещения незначителен - если только сила не-велика; но в газах смещение и его результат огромны - молекулы движутся
102
Никола Тесла. Лекции
свободно, достигая высоких скоростей, и энергия их удара переходит в тепло илидругую форму. Если газ сильно сжат, то вследствие этого смещение незначи-тельно, а потери уменьшаются.
В большинстве следующих опытов я предпочел использовать, в основномпо причине его стабильной и удовлетворительной работы, генератор перемен-ного тока, о котором уже упоминал. Эта одна из машин, которую я построилдля проведения таких опытов. Генератор имеет 384 полюса и способен выда-вать ток с частотой примерно 10 000 колебаний в секунду. Об этой машинея говорил в своей лекции в Американском институте электроинженеров 20мая 1891 года, о которой я уже упоминал. Более подробное описание, доста-точное, чтобы по нему создать подобный аппарат, можно найти в несколькихпрофильных журналах этого периода.
Катушки, работающие от этого прибора, довольно малы и имеют от5 000 до 15 000 витков во вторичной обмотке. Они помещены в прокипячен-ное льняное масло и находятся в деревянных ящиках, обшитых цинковымипластинами.
Я счел целесообразным поменять местами обмотки и намотать в этихкатушках первичные обмотки сверху; это позволяет применять большую пер-вичную обмотку, что, конечно, уменьшает опасность перегрева и увеличиваетмощность катушки. С каждой стороны первичная обмотка короче вторичнойна один см для предотвращения пробоя на концах.
Когда первичная обмотка сделана подвижной, что необходимо для неко-торых опытов и во много раз удобнее для настройки, я покрываю вторичнуюобмотку сургучом и обрабатываю на станке, доводя ее диаметр до размеранемного меньшего, чем внутренний диаметр первичной обмотки. К последнейпристраиваю рукоятку, выступающую из масла, служащую для того, чтобысдвигать ее по отношению к вторичной.
Теперь позволю себе сделать несколько замечаний в отношении управле-ния катушками индуктивности, которые были опущены в описаниях прошлыхопытов.
Вторичная обмотка имеет такую индуктивность, что сила тока, проте-кающего через провод, очень мала и может быть такой, даже если выводыкатушки соединены между собой проводником небольшого сопротивления.Если к выводам присоединить какую-либо емкость, то самоиндукция компен-сируется и через вторичную обмотку течет ток большей силы, хотя выводыизолированы. Для человека, совсем незнакомого со свойствами переменноготока, не может быть ничего более загадочного. Эта особенность была проде-монстрирована в опыте, где присутствовали металлическая сетка, соединен-ная с выводами катушки, и резиновая пластина. Когда проволочные сеткиподносили близко друг к другу, между ними возникала небольшая дуга, ме-шавшая прохождению тока большой силы через вторичную обмотку, так какустраняла емкость на выводах; когда между выводами помещали резиновую
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
103
пластину, емкость созданного конденсатора компенсировала самоиндукциюкатушки, и разряд был гораздо сильнее.
Первостепенная задача, следовательно, соединить емкость со вторичнойобмоткой, чтобы преодолеть самоиндукцию. Если частота и потенциал оченьвысоки, то газообразное вещество надлежит тщательно изолировать от за-ряженных поверхностей. Если использовать лейденские банки, находящиесяпод большим напряжением, то их надо погрузить в масло, в противном случаепроисходит значительное рассеивание. При высоких частотах также важносоединить конденсатор с первичной обмоткой. Можно соединить конденсаторс концами первичной обмотки или выводами генератора, но последнее не реко-мендуется, так как устройство можно повредить. Лучше всего, без сомнения,включить конденсатор последовательно с первичной обмоткой и генератороми настроить его емкость так, чтобы устранить самоиндукцию в этих приборах.Конденсатор должен иметь очень тонкую подстройку, для этого удобно при-менять небольшой масляный конденсатор с подвижными пластинами.
В настоящий момент считаю лучше всего продемонстрировать вам явле-ние, которое я наблюдал не так давно, и которое с чисто научной точки зренияможет показаться более интересным, чем всё то, о чем я собирался вам пове-дать сегодня вечером. Было бы правильным квалифицировать его как разно-
видность кистевого разряда,формируемого поблизости отвыводов или непосредственнона одном из них в вакууме.
В колбе, имеющей про-водящий вывод, даже если оналюминиевый, кистевой раз-ряд недолговечен, и, к сожа-лению, даже в том случае,если из колбы удалить элект-род. При исследовании одногоявления, несомненно, следуетпользоваться колбой, в кото-рой нет подводящего провода.
Я выяснил, что лучше всегопользоваться такими колбами,какие показаны на рисунках12 и 13.
Е1а рисунке 12 лампа со-стоит из колбы L, в основаниекоторой запаяна трубка баро-метра Ь, конец которой запаянв форме небольшого шара s.
Рис. 13

104
Никола Тесла. Лекции
Эта сфера должна быть как можно лучше запаяна в центре большой колбы.Перед запайкой тонкую трубку t, изготовленную из алюминиевого листа, мож-но поместить внутрь трубки барометра, но это не принципиально. Небольшойполый шар s заполняется порошком проводника, а в горловине w укрепляетсяпровод, соединяющий порошок с генератором.
Конструкция на рисунке 13 была выбрана с целью удалить из кисти лю-бой проводник, могущий оказать на нее воздействие. Лампа в данном случаесостоит из колбы L, у которой имеется горловина п с трубкой b и небольшимшаром s, припаянным к ней так, чтобы образовать две отдельных емкости,как показано на рисунке. Когда лампа работает, горловина п, покрытая фоль-гой, которая соединена с генератором и действует индуктивно в относительноразреженном и токопроводящем газе, содержащемся в ней. Оттуда ток посту-пает через трубку b в небольшой шар s, чтобы индуктивно воздействовать нагаз, содержащийся в колбе L. Лучше всего сделать трубку t очень толстой,отверстие в ней очень маленьким, а шар 5 выдуть тонким. Крайне важно по-местить шар 5 точно в центр колбы L.
На рисунках 14, 15 и 16 показа-ны разные формы, или стадии, кисти.На рисунке 14 показано, как разрядвозникает в колбе, имеющей прово-дящий вывод: но поскольку в такойколбе он очень скоро исчезает - час-то за несколько минут, - я продолжуописывать это явление так, как оновидится в колбе, где нет электрода.Оно наблюдается при следующих ус-ловиях:
Когда из колбы L (рисунок 12и 13) максимально откачан воздух,обычно она не возбуждается при со-единении провода w (рисунок 12)или фольги (рисунок 13) с выводомкатушки. Для возбуждения обыч-но достаточно дотронуться рукой доколбы L. Тогда поначалу в колбе воз-никает интенсивное свечение а затемоно уступает место белому туманно-му свету. Вскоре после этого можнозаметить, что освещенность в колбераспределяется неравномерно, а пос-ле прохождения тока в течение како-го-то времени лампа принимает вид
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image77.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 14
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
105
как на рисунке 15. После этогоявление переходит в фазу, по-казанную на рисунке 16, т.е.через несколько минут, часов,дней или недель, в зависимос-ти от того, как эксплуатирует-ся лампа. Нагревание лампыили увеличение напряженияускоряет этот переход.
Когда кисть принимаетформу, показанную на рисун-ке 16, она может стать оченьчувствительной к электроста-тическому и магнитному воз-действию. Если лампа виситна прямом проводе и все пред-меты удалены от нее, а к нейприблизится на несколько ша-гов наблюдатель, то это заста-вит разряд переместиться надругую сторону, а если наблю-датель будет ходить вокругнее, то разряд всегда будет
находиться на противоположной стороне. Он может начать вращение вок-руг вывода задолго до того, как достигнет этой чувствительной фазы. Когданачинается вращение, да и несколько раньше тоже, на него оказывает вли-яние магнит, а на определенной стадии он становится крайне восприимчи-вым к его влиянию. Небольшой постоянный магнит, полюса которого отстоятдруг от друга на расстоянии двух сантиметров не более, зримо воздейству-ет на кисть на расстоянии двух метров, замедляя или ускоряя ее вращениев зависимости от того, как он расположен по отношению к ней. Мне кажется,я заметил, что в тот момент, когда кисть наиболее чувствительна к магнитномувоздействию, она не так подвержена влиянию электростатического поля. Моеобъяснение таково: электростатическое притяжение между кистью и стекломколбы, которое задерживает вращение, растет гораздо быстрее, чем магнитноевоздействие, когда возрастает интенсивность потока.
Когда лампочка висит на проводе колбой L вниз, вращение всегда почасовой стрелке. В южном полушарии вращение произойдет в обратную сто-рону, а на экваторе его не будет вовсе. Вращение может быть реверсирова-но при помощи магнита, если его держать на некотором расстоянии. Кисть,кажется, вращается лучше всего, когда она находится под прямым угломк действию сил притяжения Земли. На максимальной скорости она скорее
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image78.jpeg" \* MERGEFORMATINET
106
Никола Тесла. Лекции
всего вращается синхронно с колебаниями тока, скажем, 10 000 раз в секунду.Вращение можно замедлить или ускорить при приближении или удалении на-блюдателя или любого проводника, но его нельзя начать в противоположнуюсторону, переместив колбу. Когда разряд находится на пике чувствительностии потенциал или частота меняются, чувствительность падает. Даже небольшоеизменение любого из этих параметров прекращает вращение. Чувствитель-ность также подвержена влиянию температурных изменений. Для достиже-ния наибольшей чувствительности требуется, чтобы небольшой шар 5 былв центре колбы L, так как в противном случае электростатическое воздействиестеклянной колбы будет препятствовать вращению. Шар s должен быть не-большим и одной толщины; его асимметричность, конечно, приведет к потеречувствительности.
Тот факт, что кисть вращается в постоянном магнитном поле в опре-деленном направлении показывает, что в переменном токе высокой частотыположительные и отрицательные импульсы не равны, но один всегда большедругого.
Конечно, вращение в одном направлении может быть вызвано действиемдвух составляющих тока друг на друга, или действием поля, произведенногоодним из элементов, на другое поле, как в сериесном моторе, причем необя-зательно, чтобы один импульс был сильнее другого. Тот факт, что кисть вра-щается в любом положении, говорит в пользу этого мнения. В таком случаеона будет вращаться в любой точке земной поверхности. Но, с другой сторо-ны, трудно объяснить, почему постоянный магнит реверсирует ее вращение,и приходится согласиться с мнением о преобладании импульсов одного вида.
Что же касается самого формирования кисти или потока, полагаю, этопроисходит вследствие электростатического воздействия колбы и асимметриичастей. Если бы маленькая колба 5 и большая колба L были абсолютно кон-центрическими сферами, а стекло имело во всех точках одинаковую толщи-ну и качество, думаю, кисть не формировалась бы, так как со всех сторонимелась бы одинаковая тенденция к прохождению разряда. То, что созданиепотока объясняется неравномерностью, очевидно, следует из того факта, чтоон имеет тенденцию оставаться в одном положении, а вращение происходиттолько тогда, когда его выводят из равновесия под воздействием электроста-тического или магнитного поля. Когда, достигнув максимальной чувствитель-ности, он находится в одном положении, с ним можно проводить любопытныеопыты. Например, экспериментатор может, выбрав правильное положение,поднести руку на достаточно значительном расстоянии к лампе и заставитькисть передвинуться простым напряжением мышц. Когда она начинает вра-щаться и руки находятся на нужном расстоянии, нельзя сделать и малейшегодвижения, чтобы кисть не отреагировала. Металлическая пластина, соединен-ная с другим выводом катушки, воздействует на нее на большом расстоянии,замедляя вращение на один оборот в секунду.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
107
Я полностью убежден, что такая кисть, когда мы научимся ее правильноформировать, послужит полезным инструментом в изучении природы сил,действующих в электростатических и магнитных полях. Если есть какое-либодвижение в пространстве, которое можно измерить, то кисть поможет обна-ружить его. Это, так сказать, луч света, движущийся без трения и лишенныйинерции.
Полагаю, что это явление может найти практическое применение в те-леграфии. При помощи такой кисти можно посылать сообщения, например,через Атлантику с любой скоростью, так как ее чувствительность может бытьнастолько велика, что любое изменение будет оказывать на нее воздействие.Если бы можно было сделать поток очень интенсивным и очень узким, то егоотражения можно было бы легко сфотографировать.
Мне было интересно выяснить, вращается ли сам поток или в колбепроисходит только передвижение заряда под напряжением. Для этих целейя установил небольшую слюдяную крыльчатку, чьи лопасти находились напути щетки. Если движение потока есть, то крыльчатка завертится. Мне неудалось получить отчетливого вращения крыльчатки, хотя я повторял опытснова и снова; но поскольку крыльчатка оказывала видимое влияние на по-ток, и очевидное вращение последнего не было достаточно удовлетворитель-ным, эксперимент не привел к определенным выводам.
Мне не удалось получить это явление от разрядной катушки, хотя каж-дое второе такое явление с ее помощью можно получить - много и фактическигораздо лучше, чем от катушки, запитанной от генератора.
Возможно, можно получить кистевой разряд при помощи однонаправ-ленных импульсов или от постоянного потенциала, в таком случае он будетболее восприимчив к магнитным полям.
При работе с индукционной катушкой на токах высокой частоты мыс удивлением впервые понимаем, как важно соотношение емкости, самоин-дукции и частоты для конечного результата. Воздействие емкости наиболеевпечатляет, так как в этих опытах самоиндукция и частота очень высоки,а критическая емкость очень мала, и нужны небольшие изменения для по-лучения впечатляющих изменений. Экспериментатор может прикоснутьсяк выводам вторичной обмотки или присоединить к одному или обоим выводамизолированные предметы небольшого объема, такие, как, например, лампоч-ки, и может получить значительное увеличение или снижение напряжения,а также значительно повлиять на ток в первичной обмотке. В ранее пока-занном опыте, когда разряд щетки появляется на проводе, присоединенномк одному выводу катушки, и провод колеблется, когда экспериментатор при-касается изолированным предметом к другому выводу катушки, очевидно на-блюдается внезапный рост потенциала.
Я могу показать вам, как катушка ведет себя по-иному, и это тоже ин-тересно. Здесь у меня небольшая алюминиевая крыльчатка, присоединенная
108
Никола Тесла. Лекции
к игле и способная свободно вращаться на металлическом предмете, прикру-ченном к выводу катушки. Когда катушка включается, молекулы воздухаритмично притягиваются и отталкиваются. Так как сила отталкивания большесилы притяжения, то на лопасти крыльчатки оказывается соответствующеесильное воздействие. Если бы крыльчатка была изготовлена из простой ме-таллической пластины, то сила отталкивания была бы одинаковой для обеихее сторон и не оказывала никакого действия. Но если одну из поверхностейэкранировать, или бомбардировку этой поверхности ослабить тем или инымспособом, сила отталкивания продолжает воздействовать на другую сторону,и крыльчатка начинает вращаться. Экранирование лучше всего осуществить,разместив на одной из сторон изолированное токопроводящее покрытие, или,если крыльчатка сделана в форме обычного пропеллера, разместив на однойиз сторон, ближе к ней, изолированную металлическую пластину. Без стати-ческого экрана, однако, можно обойтись, воспользовавшись толщиной изоля-тора, прикрепленного к одной из сторон крыльчатки.
Для того чтобы показать поведение катушки, крыльчатку можно раз-местить на выводе и она сразу станет вращаться, когда через катушку про-пускается ток очень высокой частоты. При постоянном потенциале, конечно,и даже при работе тока низкой частоты, она не будет вращаться, вследствиеочень незначительного обмена воздуха и слабой бомбардировки; но в послед-нем случае она будет вращаться, если потенциал очень высок. Колесико нашпильке, наоборот, подтверждает правильность другого правила: оно враща-ется лучше всего при постоянном потенциале, а усилие тем меньше, чем вышечастота. Итак, довольно легко настроить условия таким образом, чтобы по-тенциала было недостаточно для вращения крыльчатки, но чтобы при соеди-нении другого вывода катушки с изолированным предметом он поднимался дозначения, при котором крыльчатка вращается, и чтобы также было нетрудноостановить вращение, присоединив к выводу предмет других размеров, умень-шающий потенциал.
Вместо крыльчатки в этом опыте мы можем использовать «электриче-ский» радиометр, который даст такой же эффект. Но в таком случае выясня-ется, что лопасти вращаются только при разрежении или обычном давлении;при небольшом повышенном давлении они вращаться не будут, так как воздухимеет высокие токопроводящие свойства. Это любопытное наблюдение былосделано совместно - мной и профессором Круксом. Я приписываю результатвысокой токопроводящей способности воздуха, молекулы которого не ведутсебя, как отдельные носители зарядов, но действуют как единый проводник.В таком случае, конечно, если вообще существует отталкивание молекул отлопастей, эта сила должна быть очень мала. Возможно, однако, что результатотчасти объясняется тем, что большая часть заряда проходит по подводящемупроводу через газ-проводник вместо того, чтобы рассеиваться с проводящихлопастей.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
109
При попытках воспроизвести описанный опыт с электрическим радио-метром потенциал не должен превышать определенного значения, так какэлектростатическое притяжение между колбой и лопастями может быть на-столько сильным, что вращение прекратится.
Самой любопытной особенностью переменных токов высокой частотыи напряжения является то, что они позволяют нам проводить опыты с однимпроводом. Во многих отношениях эта особенность представляет огромныйинтерес.
В том типе мотора переменного тока, который я изобрел нескольколет назад, я добивался вращения путем индукции при помощи однофазного
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image79.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 17
по
Никола Тесла. Лекции
переменного тока, пропущенного через контур мотора, на массе мотора илив других его контурах, вторичных токов, которые, вместе с первргаными, илииндукционными токами, создавали движущее силовое поле. Простую и не-сколько грубоватую форму такого мотора можно получить, намотав на же-лезный сердечник первичную обмотку, а рядом с ней вторичную, соединивконцы последней, и поместив свободно вращающийся металлический дискв поле обеих обмоток. Железный сердечник применяется в силу очевидныхпричин, но это не принципиально для опыта. Для улучшения работы мотора,железный сердечник сделан так, что он охватывает якорь. Еще одно улучше-ние - вторичная обмотка частично наложена на первичную, с тем чтобы онане была свободна от ее индукционного воздействия и не отталкивала силовыхлиний ее поля. И еще одно улучшение - надлежащий сдвиг по фазе междупервичным и вторичным токами достигается при помощи конденсатора, само-индукции, сопротивления или соответствующих витков.
Я выяснил, однако, что вращение достигается при помощи одной обмот-ки и сердечника, и объясняю это явление тем, и это главная мысль при прове-дении опыта, что при намагничивании сердечника существует отставание повремени. Я помню, с каким удовольствием в записках профессора Эйртона,которые попали ко мне позже, я прочитал об идее временной задержки. Дей-ствительно ли это временная задержка или запаздывание происходит благо-даря действию вихревых токов, циркулирующих в устройстве, - этот вопросоткрыт, но фактом остается то, что если через обмотку, намотанную на же-лезный сердечник, пропустить переменный ток, создается силовое движущееполе, способное привести якорь в движение. Интересно упомянуть, с связис историческим опытом Араго, что в моторах, основанных на задержке илисдвиге по фазе, я добивался вращения в направлении, обратном направлениюдвижения поля, что означает, что в том опыте магнит может не вращаться, аможет вращаться в направлении, противоположном направлению вращениядиска. Вот перед нами мотор (схематично показанный на рисунке 17), состо-ящий из обмотки и железного сердечника, а также свободно подвешенногомедного диска, расположенного вблизи сердечника.
Для демонстрации новой и интересной особенности я выбрал, по при-чине, которую объясню, именно этот тип мотора. Когда концы обмотки соединяются с выводами генератора, диск начинает вращение. Но это не тотопыт, теперь уже хорошо известный, а показать хочу тот, где этот моторвращается при помощи только одного подключенного вывода, то есть, одинвывод мотора соединен с одним выводом генератора - в нашем случае совторичной обмоткой индукционной катушки высокого напряжения, - дру-гие выводы мотора и генератора изолированы и свободны. Для получениявращения обычно (но не абсолютно всегда) необходимо присоединить сво-бодный конец обмотки мотора к изолированному предмету какого-либоразмера. Тела экспериментатора более чем достаточно. Если он дотронется
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
111
предметом, который держит в руке, до свободного вывода, то через обмот-ку пройдет ток и диск начнет вращение. Если к обмотке последовательноподключить вакуумную трубку, то она ярко засветится, указывая на нали-чие сильного тока. Вместо тела экспериментатора с тем же успехом можноиспользовать металлическую пластину, подвешенную на проводящем шнуре.В данном случае пластина действует как конденсатор, подключенный после-довательно к обмотке. Она компенсирует самоиндукцию последней и позволя-ет прохождение сильного тока. В таком сочетании чем больше самоиндукция,тем меньше должна быть пластина, а это означает, что для работы моторатребуется более низкая частота, следовательно, и более низкое напряжение.Одна обмотка, намотанная на сердечник, имеет высокий показатель самоин-дукции; в основном по этой причине данный мотор был выбран для прове-дения этого опыта. Если бы мы имели на сердечнике вторичную обмотку, тоона уменьшала бы самоиндукцию, и нам потребовались бы высокая частотаи напряжение. Ни то, ни другое нежелательно, так как высокий потенциалмог нанести вред изоляции небольшой первичной обмотки, а высокая частотапривела бы к уменьшению вращательного момента.
Следует отметить, когда в таком моторе применяется замкнутая вторич-ная обмотка, совсем нелегко при высокой частоте получить вращение, пос-кольку вторичная обмотка почти полностью отсекает силовые линии первич-ной - и тем сильнее, чем выше частота, позволяя проходить только слабомутоку. В таком случае, если только вторичная обмотка не замкнута через кон-денсатор, крайне важно, чтобы добиться вращения, расположить первичнуюи вторичную обмотки более или менее внахлест.
Но у этого мотора есть и еще одна интересная особенность, а именно:между мотором и генератором вообще не требуется никаких соединений, мо-жет быть, только через землю, ибо изолированная пластина способна не толь-ко отдавать энергию в пространство, но и получать ее из переменного элек-тростатического поля, хотя в последнем случае количество энергии намногоменьше. В данном примере один из выводов мотора соединен с изолированнойпластиной или предметом, находящемся в переменном электростатическомполе, а другой вывод предпочтительно заземлен.
Вполне возможно, однако, что такие «беспроводные», если их можнотак назвать, моторы могут работать от передачи энергии через разреженныйвоздух с больших расстояний. Переменные токи, особенно высокочастотные,поразительно свободно проходят даже через слаборазреженные газы. Верхниеслои воздуха разрежены. Для того чтобы продвинуться на несколько мильв пространстве, требуется преодолеть лишь механические трудности. Нет ни-какого сомнения в том, что при высоких потенциалах, которые можно полу-чить при помощи высоких частот и масляной изоляции, светящиеся разрядымогут преодолевать многие мили в разреженном воздухе, и что таким спосо-бом, используя энергию в несколько сот тысяч лошадиных сил, можно питать
112
Никола Тесла. Лекции
моторы и лампы на значительном расстоянии от стационарных источников.Но подобные схемы я упоминаю только как возможные. Нам вообще не по-требуется передача энергии. Прежде чем сменятся несколько поколений, нашимашины будут получать энергию в любой точке вселенной. Эта идея не нова.Человечество пришло к ней уже давно, ведомое разумом и инстинктом. Еевысказывали по-разному и в разных местах в древнейшей и новейшей исто-рии. Мы находим ее в прекрасном мифе об Антее, который использует мощьЗемли; мы находим ее в тонких размышлениях одного из ваших выдающихсяматематиков и во многих намеках и высказываниях мыслителей современно-сти. Везде в космосе есть энергия. Она статическая или кинетическая? Еслистатическая, то наши надежды напрасны; если кинетическая - а мы знаем, чтоэто так, уверены в этом, - то только вопрос времени, когда же люди смогутподключиться к самой природной сети. Из всех, живых и мертвых, Крукснаиболее приблизился к решению. Его радиометр вращается при свете дняи во тьме ночи; он вращается везде, где есть тепло, а тепло есть везде. Но,к сожалению, его прекрасное маленькое устройство, что касается развития,а это и есть самое интересное, следует внести в список самых неэффективныхмашин, которые когда-либо создавались!
Описанный перед этим опыт только один из ряда равно интересныхэкспериментов, которые можно производить, применяя только один провод,с переменным током высокого потенциала и высокой частоты. Мы можемподключить изолированный провод к источнику такого тока, пропустить понему ток малой силы, и в любой его точке получить сильный ток, способ-ный расплавить толстый медный провод. Или можем, при помощи како-го-нибудь устройства, разлагать раствор в любой электролитической ячей-ке, соединив один из полюсов банки с таким проводом или источникомэнергии. Мы также можем, присоединив к проводу или только приблизивк нему, зажечь лампу накаливания, вакуумную трубку или флюоресцентнуюколбу.
Каким бы неприемлемым ни казался этот план действий во многих слу-чаях, он всё же практичен, и рекомендуется для производства света. Усо-вершенствованная лампа потребует небольшого количества энергии, и еслипровода вообще потребуются, мы должны будем научиться подавать такуюэнергию без обратного провода.
Теперь признанным фактом является то, что тело можно накалить илизаставить светиться, либо подключив его одним проводом, либо просто при-близив к источнику импульсов надлежащего характера, и что в таком случаеколичества света достаточно для того, чтобы изготовить практичный источникего. Следовательно, по меньшей мере, стоит постараться определить наилуч-шие условия и изобрести наилучшие приборы для достижения такой цели.
Некоторый опыт в этом направлении уже имеется. И я остановлюсь нанем подробнее в надежде на то, что эти эксперименты окажутся полезными.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
113
Нагрев проводника, заключенного в колбу и присоединенного к источни-ку переменного тока большой частоты, зависит от стольких вещей различнойприроды, что трудно сформулировать общее правило, по которому происхо-дит максимальный нагрев. Что касается размеров сосуда, то недавно я обнару-жил, что при обычном или близком к обычному атмосферном давлении, когдавоздух хорошо изолирует, и, следовательно, практически такое же количествоэнергии той же частоты и потенциала отдается предметом, неважно большаяколба или маленькая, предмет хорошо нагревается, если его заключить в не-большую колбу, так как локализация тепла в этом случае выше.
При пониженном давлении, когда воздух более или менее проводит ток,или если воздух достаточно нагрет для того, чтобы стать проводником, тело на-каляется сильнее в более просторной колбе, очевидно, потому, что при всех оди-наковых условиях испытания, тело отдает больше энергии в большой колбе.
При высокой степени вакуумизации, когда вещество в колбе становится«лучистым», у большой колбы также имеется преимущество, но совсем не-большое.
И, наконец, при крайне высокой степени разряжения, которой нельзядостичь без применения специальной аппаратуры, за исключением случаев,когда сосуд очень мал, нет различимых отличий в степени нагрева.
Эти наблюдения явились результатом нескольких опытов, из которыходин, который демонстрирует эффект размера колбы при высокой степениразряжения, можно описать, так как он имеет интересную особенность. Взя-ли три круглые колбы диаметром 2, 3 и 4 дюйма и в центре каждой помес-тили нить накаливания одинаковой длины и толщины. В каждой колбе частьнити была соединена с платиновым подводящим проводом, помещеннымв стеклянную ножку, впаянную в колбу; при этом, конечно, прилагались всеусилия для того, чтобы во всех трех случаях устройство было одинаковым.Каждая ножка была заключена в трубку из полированного алюминия, кото-рая удерживалась пружиной. Назначение этой алюминиевой трубки будетобъяснено позже. В каждой колбе часть нити одинаковой длины выступалаиз металлической трубки. Теперь достаточно сказать, что при таких услови-ях нити одинаковой длины и толщины - иными словами тела одинаковогообъема - накаливались. Три колбы были припаяны к стеклянной трубке,соединявшейся с насосом Шпренгеля. При достижении высокой степениразряжения стеклянная трубка была запаяна. Затем был подан ток после-довательно к каждой колбе и было обнаружено, что все нити накалилисьпримерно одинаково, разве только самая маленькая колба, расположеннаямежду двумя побольше, светилась немного ярче. Этот результат был ожи-даем, так как, когда загоралась каждая из ламп, свечение проходило черездве другие, поскольку все три колбы представляли собой один сосуд. Когдавсе три лампы соединили с катушкой параллельно, в самой большой нитьгорела ярче всех, в средней немного тусклее, а в самой маленькой нить была
114
Никола Тесла. Лекции
немного красной. Затем колбы запаяли и включали отдельно. Яркость нитейтеперь была такова, какой должна была быть, исходя из предположения, чтоотдаваемая энергия пропорциональна поверхности колбы, причем эта поверх-ность в каждом случае представляет собой одну из пластин конденсатора.Соответственно, разница между самой большой и средней была меньше, чемразница между средней и маленькой колбами.
Во время этого опыта было сделано интересное наблюдение. Все триколбы подвесили на оголенном проводе, соединенном с выводом катушки,большую - на конце провода, маленькую - на некотором расстоянии, а сред-нюю - на таком же расстоянии от маленькой. Нити.в обеих больших лампахгорели, как и ожидалось, в то время как в маленькой она не добрала и ожи-даемой степени свечения. Это наблюдение заставило меня сменить положениеламп, и тогда я обнаружил, что какая бы лампа ни оказалась в середине, онабудет гореть тусклее, чем с краю. Этот загадочный результат, конечно, былотнесен на счет электростатического воздействия ламп друг на друга. Когдаих поместили вдали друг от друга или в углах равнобедренного треугольникаиз медного провода, они горели соответственно своему размеру.
Что касается формы сосуда, то она тоже важна, тем более при высокойстепени вакуумирования. Из всех возможных конструкций наиболее пред-почтительна шарообразная с телом из тугоплавкого материала внутри. Поопыту ясно, что в таком шаре тугоплавкий предмет определенных размеровзначительно легче накалить, чем в колбе другой формы. Преимущество такжезаключается в придании телу накаливания формы шара, по очевидным причи-нам. В любом случае тело надо поместить в центр, где атомы, отскакивающиеот стен, соударяются. Этой цели легче всего достичь в сферической колбе; ноона достижима и в цилиндрическом сосуде, где нить или нити расположенына его оси, а возможно и в параболическом сосуде или сферическом, где ту-гоплавкие части помещены в его фокусе; хотя последнее вряд ли возможно,так как наэлектризованные атомы должны в любом случае нормально оттал-киваться от поверхности, с которой они соударяются, если только скорости некрайние, тогда они, возможно, будут следовать общим правилам отражения.Неважно, какой формы сосуд, если воздух откачан слабо, нити, помещенныев любую точку, будут накаливаться одинаково; но если воздух откачан сильнои колба имеет сферическую или грушевидную форму, как обычно, то образу-ются фокальные точки и нить накаливается сильнее всего в этих точках илипоблизости от них.
Для иллюстрации этого эффекта у меня имеются две небольшие одина-ковые колбы с разной степенью вакуумирования. При подключении к катуш-ке нить в той колбе, откуда воздух откачан слабо, накаливается одинаково повсей длине, в то время как в последней та часть нити, что расположена ближек центру колбы, светится гораздо более интенсивно, чем остальные. Любо-пытно то, что это явление наблюдается, даже если две нити поместить внутрь
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
115
и каждую соединить с выводом катушки, и, что еще более любопытно, еслиони расположены рядом, конечно, при условии, что воздух совсем откачан.Во время опытов я заметил, что нити перегорают в определенный момент,и вначале приписывал это качеству угля. Но когда это произошло несколькораз подряд, понял, почему это происходит.
Для того чтобы накалить тугоплавкое тело в колбе, желательно, по при-чине экономии, чтобы вся переданная в колбу от источника энергия достиглаэтого тела без потерь; оттуда, и только оттуда, она должна испускаться. Ко-нечно, не подлежит сомнению, что нельзя достичь этой теоретической цели,но при помощи правильной конструкции осветительного прибора можно при-близиться к ее достижению.
По многим причинам накаливаемое тело помещают в центр колбы,обычно оно расположено на стеклянной ножке, через которую проходитподводящий провод. Поскольку потенциал на этом проводе переменный, торазреженный газ вокруг этой ножки подвергается индукции, она нагреваетсяи подвержена бомбардировке. Таким образом, большая часть энергии, пред-назначенная для освещения, - особенно, когда используется высокая часто-та, - может теряться. Дабы избежать этих потерь, или по крайней мере свестиих к минимуму, я обычно экранирую разреженный газ от индукции провода,помещая его в трубку из проводника. Сомнений не вызывает, что из всехметаллов для этой цели наиболее пригоден алюминий по причине своих мно-гочисленных замечательных свойств. Единственный его недостаток в том, чтоон легкоплавкий и, следовательно, надо правильно разместить его по отноше-нию к телу накаливания. Обычно изготавливается трубочка, диаметр которойнемного меньше диаметра стеклянной ножки, и надевается на нее. Трубочкаизготавливается путем оборачивания на токарном станке алюминиевой по-лосы нужного размера вокруг сердечника, при этом надо зажимать полос-ку плотно при помощи чистой замши или промокательной бумаги, а сердеч-ник вращать очень быстро. Полоска плотно наматывается вокруг сердечникаи таким образом получается двух- или трехслойная трубка. При надевании наножку давления обычно хватает, чтобы трубочка не соскользнула, но для вер-ности нижнюю кромку стоит загнуть внутрь. Верхний внутренний угол полос-ки - тот, что ближе всего к телу накаливания, - следует отрезать по диагона-ли, так как он, находясь ближе всего к источнику тепла, часто заворачиваетсяи почти касается или даже касается подводящего провода или нити, поддержи-вающей тело накаливания. В таком случае большая часть поступающей в кол-бу энергии расходуется на нагревание трубочки, и лампа становится бесполез-ной. Алюминиевая трубочка должна выступать над стеклянной ножкой - надюйм или два, - в противном случае стекло будет находиться слишком близкок раскаленному предмету, сильно нагреется и станет более или менее сноснымпроводником и вследствие своей проводимости установит электрический кон-такт между металлической трубкой и подводящим проводом, причем большая
116
Никола Тесла. Лекции
часть энергии, опять же, израсходуется на нагрев последнего. Посему лучшесделать верхний конец трубки диаметром в 1 дюйм или меньше. Для того что-бы еще уменьшить опасность, возникающую от нагревания стеклянной ножки,а также для того, чтобы предотвратить контакт между металлической труб-кой и электродом, предпочитаю обернуть ножку несколькими слоями тонкойслюды, которая по ширине совпадает с металлической трубкой. В некоторыхколбах я также применял внешний изолирующий колпачок.
Приведенные замечания предназначены для экспериментаторов на пер-вых стадиях опытов, так как трудности, с которыми они встретятся в дальней-шем, каждый преодолеет по-своему.
Для иллюстрации эффекта экранирования я взял две лампы одинаковогоразмера, размещение их стеклянных ножек, проводов подводки и соединенныхс ними элементов накаливания должно быть абсолютно одинаковым. Ножка од-ной лампы имеет алюминиевый колпачок, на ножке другой его нет. Сначала обелампы были соединены с насосом Шпренгеля. Когда был максимально отка-чан воздух, сначала отсоединили и запаяли основную трубку, затем обе лампы.Итак, уровень разряжения в обеих одинаков. Когда их поочередно соединяютс катушкой, дающей определенный потенциал, угольная нить той лампы, где естьметаллический колпачок, сильно накаливается, в то время как нить другой лам-пы, при том же потенциале, даже не краснеет, хотя фактически получает большеэнергии, чем первая. Если их вместе подключить к выводу катушки, разница ста-нет еще заметнее, что демонстрирует важность экранирования. Металлическийколпачок, надетый на стеклянную ножку с подводящим проводом, фактическивыполняет две функции. Первая - он работает более или менее как электроста-тический экран, таким образом экономя энергию, подаваемую в лампу, и вто-рая - каким бы плохим экраном он ни был, он выполняет механическую зада-чу по предотвращению бомбардировки, и соответственно, интенсивного нагреваи возможного повреждения тонкой опоры элемента накаливания, или стеклян-ной ножки с подводящим проводом. Я говорю тонкой опоры, ибо очевидно, чтодля более полной локализации тепла на элементе накаливания его опора должнабыть действительно тонкой, чтобы забирать как можно меньше тепла вследствиесвоей проводимости. Из всех опробованных опор я обнаружил, что наилучшая- это обычная нить накаливания, в основном потому, что из всех проводниковона может выдерживать наибольшую степень нагрева.
Эффективность металлической трубки, как электростатического экрана, за-висит от степени разряжения.
При крайне высокой степени разряжения, которая достигается с трудомпри помощи насоса Шпренгеля, когда вещество внутри колбы в состоянии край-не высокой излучательной способности, трубка действует наиболее эффективно.Тень от верхнего края трубки ясно проступает на колбе.
При немного меньшей степени разряжения, которую можно назватьобычным «неударным» вакуумом, и когда частицы вещества в основном дви-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
117
жутся по прямой, экран всё еще хорошо работает. Для того чтобы пояснитьпредыдущее высказывание, необходимо сказать, что то, что есть «неударный»вакуум для катушки, работающий как обычно, от импульсов, или тока низкойчастоты, не является даже близко таковым, когда катушка работает от токаочень высокой частоты. В таком случае разряд очень свободно может пройтичерез разреженный газ, через который может не пройти низкочастотный раз-ряд, даже если потенциал будет гораздо выше. При нормальном атмосферномдавлении имеет место противоположное правило: чем выше частота, тем мень-ше вероятность пробоя искры между выводами, особенно если это разрядныеголовки или шары определенного размера.
И наконец, при низкой степени разряжения, когда газ хорошо проводитток, металлическая трубка не только не действует, как электростатическийэкран, но и является недостатком конструкции, усиливающим боковое рас-сеивание энергии от подводящего провода. Этого, конечно, следует ожидать.В данном случае металлическая трубка хорошо контактирует с подводящимпроводом и большая часть бомбардировки направлена на трубку. Если элек-трический контакт слаб, то трубка всё-таки полезна, хотя она, может быть,и не экономит энергию, но всё же защищает опору элемента накаливания,а также служит для концентрации энергии на нем.
Если алюминиевая трубка призвана выполнять функцию экрана, то ееполезность ограничивается степенью откачки воздуха, когда она изолированаот электрода, то есть, когда газ в целом не проводник, и молекулы или атомыдействуют как независимые отдельные носители зарядов.
В дополнение к работе в качестве эффективного экрана, в истинномпонимании этого слова, токопроводящая трубка или покрытие могут так-же играть роль, по причине своей токопроводимости, компенсатора или де-мпфера во время бомбардировки стеклянной ножки. Предположим следу-ющую ситуацию: при ритмической бомбардировке проводящей трубки, попричине ее несовершенства как экрана, обязательно должно случиться так,что некоторые молекулы или атомы ударят по трубке ранее других. Те,что ударятся первыми, отдадут свой избыточный заряд, и трубка наэлек-тризуется, причем электризация моментально распространится по ней. Е1оэто должно уменьшить количество энергии, теряемой при бомбардировкепо двум причинам: первая - заряд, отданный атомами, распространяетсяпо большому участку поверхности, следовательно, электрическая плотностьв любой точке уменьшается и атомы отталкиваются с меньшей энергией,чем если бы они ударились о хороший изолятор; вторая - так как трубканаэлектризована атомами, которые первыми вступили с ней в контакт, про-движение следующих атомов к трубке затрудняется отталкивающей силой,с которой трубка должна воздействовать на одинаково заряженные атомы.Эта сила должна оттолкнуть значительное количество атомов от трубки и,во всяком случае, уменьшить энергию их удара. Ясно, что чем ниже уровень
118
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image80.jpeg" \* MERGEFORMATINET
разреженности, тем лучшим проводником является газ, и ни один из выше-указанных эффектов не может иметь место, а, с другой стороны, чем меньшеколичество атомов, тем с большей скоростью они движутся; иными словами,чем тщательнее откачан воздух, до определенного предела, тем более отчетли-выми будут оба явления.
То, что я сейчас сказал, может служить объяснением явлению, наблю-давшемуся профессором Круксом, а именно: разряд в колбе гораздо сильнее,когда в ней находится изолятор, а не проводник. По моему мнению, провод-ник служит демпфером для движущихся атомов двумя указанными способа-ми, поэтому для того чтобы сформировать видимый разряд, требуется гораздоболее высокий потенциал, если в колбе проводник, имеющий значительнуюплощадь поверхности.
Для того чтобы разъяснить эти высказывания, я должен обратитьсяк рисункам 18, 19 и 20, на которых показаны различные конструкции широкоприменяемых ламп.
На рисунке 18 показана в разрезе сферическая лампа L со стекляннойножкой 5, содержащей подводящий провод w, соединенный с нитью накали-вания /, которая в свою очередь служит опорой для элемента накаливания тв центре лампы. М - это тонкая полоса слюды, в несколько слоев намотаннаяна ножку s, а а - это алюминиевая трубка.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
119
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image81.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image82.jpeg" \* MERGEFORMATINET
На рисунке 19 показана такая же лампа, но уже усовершенствованная.Металлическая трубка S приклеена к горловине трубки. В самой трубке ук-реплена пробка Р, изготовленная из изоляционного материала, по центру ко-торой проходит металлический вывод t для соединения с подводящим прово-дом w. Этот вывод должен быть хорошо изолирован от металлической трубкиS, следовательно, если клей токопроводящий, - а в большинстве случаев таки бывает, - то пространство между пробкой Р и горловиной колбы надо за-полнить хорошим изолятором, например слюдяным порошком.
На рисунке 20 показана лампа, изготовленная в экспериментальныхцелях. В этой лампе алюминиевая трубка снабжена внешним выводом дляизучения поведения колпачка в различных условиях. О ней пойдет речь приописании дальнейших опытов.
Поскольку бомбардировка ножки, по которой проходит подводящийпровод, происходит благодаря индуктивному воздействию провода на раз-реженный газ, было бы полезным уменьшить величину воздействия в прак-тичных пределах, применив тонкий провод, изолированный толстым слоемстекла или другого материала, и как можно более сократить ту часть прово-да, которая проходит сквозь газ. Для выполнения этих условий я применил
120
Никола Тесла. Лекции
большую трубку Т (рисунке 21), которая немного выступает внутрь колбы,и имеет на вершине очень короткую стеклянную ножку s, в которой запа-ян подводящий провод w, а верхнюю часть ножки я защитил от нагреваниянебольшой алюминиевой трубкой а, а под ним слоем слюды, как обычно.Провод w, выходящий наружу сквозь большую трубку, должен быть хорошоизолирован, например стеклянной трубкой, а пространство внутри следует за-полнить каким-либо отличным изолятором. Из всех изолирующих порошков,которые я испробовал, наилучшим является слюдяной. Если не принять этумеру предосторожности, то трубка Т, выступающая внутри колбы, непремен-но треснет вследствие нагрева кистевым разрядом, который имеет тенденциюпоявляться в верхней части трубки, там, откуда откачан воздух, в особенно-сти, если вакуумирование высокое, и, следовательно, необходимый для рабо-ты лампы потенциал очень высок.
На рисунке 22 показана подобная конструкция, где большая трубка Твыступает внутрь колбы и несет элемент накаливания тп. В данном случаеподводящий провод снаружи внутрь колбы отсутствует, а энергия поступаетс покрытий конденсатора СС. При такой конструкции изолятор Р долженплотно прилегать к стеклу и быть довольно толстым, в противном случаеразряд может минбвать провод w, который соединяет внутреннюю пластинуконденсатора с элементом накаливания т.
Молекулярная бомбардировка стеклянной ножки внутри колбы достав-ляет много неприятностей. Для примера я опишу явление, которое наблюдалчасто и с большим неудовольствием. Можно взять колбу, лучше большую,и хороший проводник, например угольный, укрепить его внутри на платино-вом проводе в стеклянной ножке. Из колбы можно откачать воздух, доволь-но сильно, когда появляется свечение. Когда лампу подключают к катушке,угольный элемент, если он мал, сначала накаляется, но его яркость немедлен-но уменьшается, а затем где-то в середине ножки проходит разряд в формеярких искр, несмотря на то, что платиновый провод находится в хорошем кон-такте с разреженным газом через угольный элемент или металл сверху. Пер-вые искры очень ярки, и напоминают искры, получаемые на чистой поверх-ности ртути. Но по мере нагревания ими стекла, они, конечно, теряют своюяркость и прекращаются, когда стекло в месте излома накаляется или стано-вится достаточно теплым для того, чтобы проводить ток. Когда наблюдаешьэто впервые, явление кажется очень любопытным, оно показывает, как резкоменяется поведение переменного тока, или импульсов высокой частоты посравнению с постоянным током или током низкой частоты. В случае низ-кочастотных токов это явление, конечно, не возникло бы. Когда мы имеемчастоту, полученную от механического источника, я думаю, стекло трескаетсявследствие бомбардировки, которая нагревает его и снижает изолирующиекачества, но при высокой частоте, которую мы получаем от конденсатора,без сомнения, стекло может треснуть и без нагрева. Хотя на первый взгляд

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
121
это и может показаться чрезвычайно необычным, но всё же этого следовалоожидать. Энергия, поступающая на подводящий провод, частично расходует-ся элементом накаливания, а частично - сквозь стекло благодаря действиюиндукции. Этот случай, таким образом, аналогичен тому, когда конденсаторпри помощи проводника включается параллельно в цепь с источником пере-менного тока. При низкой частоте наибольшую нагрузку получает проводник,а конденсатор остается в сохранности; но при крайне высокой частоте, рольпроводника может стать ничтожной. В последнем случае разность потенциа-лов на выводах конденсатора может стать такой высокой, что наступит пробойдиэлектрика, несмотря на то, что выводы шунтированы проводником низкогосопротивления.
Конечно, необязательно, когда требуется накалить заключенное в кол-бу тело при помощи таких токов, чтобы оно было проводником, так какдаже и совершенный изолятор может быстро накаляться. Для этого доста-
точно обернуть электрод изолирующимпоказанной на рисунке 21, где тонкаянить накаливания обернута изолятороми поддерживает элемент такого же ма-териала на своей верхушке. В началебомбардировка идет за счет индукциичерез диэлектрик до тех пор, пока онне нагреется достаточно для того, что-бы стать проводником, и тогда бомбар-дировка продолжается как обычно.
В лампах, сконструированных,как показано на рисунке 23, применя-ется другой метод. В данном случаедиэлектрик т укреплен на некоторомрасстоянии над угольным элементом.Угольный элемент соединен с подво-дящим проводом, который проходитсквозь стеклянную ножку, обернутую внесколько слоев слюды. Алюминиеваятрубка а, как обычно, применяется дляэкранирования. Она устроена так, чтобывыступать на высоту угольного элемен-та и только диэлектрик т возвышаетсянад ней. Бомбардировке в начале под-вергается верхняя часть угольного эле-мента, а нижнюю часть защищает алю-миний. Однако, как только диэлектрикт нагревается, он становится хорошим
материалом, как, например, в лампе,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image83.jpeg" \* MERGEFORMATINET
122
Никола Тесла. Лекции
проводником и тогда превращается в центрбомбардировки, так как он более всего от-крыт для нее.
Во время таких опытов я сконструи-ровал много ламп с одним проводом илибез внутреннего электрода, в которых из-лучение проецировалось или фокусирова-лось на элементе накаливания. На рисунке24 показана одна из таких ламп. Она состо-ит из сферической колбы L, у которой естьдлинная горловина п сверху для усилениядействия в некоторых случаях при помощивнешнего проводникового покрытия. КолбаL внизу имеет небольшую круглую головкуЬ, которая служит для того, чтобы крепкоее удерживать в гнезде S, изготовленномиз изоляционного материала, куда колбавклеена. Тонкая нить накаливания f, соеди-ненная с проводом w проходит через центрколбы L. Нить накаляется в середине, гдебомбардировка, исходящая снизу, наиболееинтенсивна. Нижняя часть колбы до тогоуровня, куда достает край гнезда S, сде-лана токопроводящей при помощи фольгиили чего-то подобного, а внешний электродсоединен с выводом катушки.
Конструкция, показанная на рисунке 24, оказалась несовершенной длянакаливания нити или элемента накаливания, находившихся в центре колбы,но хорошо работала, когда стояла цель - получить свечение.
Во время многих опытов, когда различные предметы устанавливалисьв колбах, как например, на рисунке 23, были сделаны интересные наблю-дения.
Помимо прочего выяснилось, что независимо от того, где начиналасьбомбардировка, как только достигалась высокая температура, оказывалось,что один предмет принимает на себя основную часть ударов, а другой пред-мет или другие предметы были разгружены. Это качество зависит в основ-ном от точки плавления и от способности тела к «испарению» или к расщеп-лению - под последним термином понимается не только испускание атомов,но и распад на более крупные частицы. Это наблюдение соответствовалообщепринятым понятиям. В колбе, откуда почти полностью откачан воздух,электричество истекает от электрода при помощи независимых носителей, ко-торыми могут быть атомы и молекулы остатков воздуха, а могут быть атомы,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image84.jpeg" \* MERGEFORMATINET
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
123
молекулы и более крупные частицы самого электрода. Если электрод состоитиз материалов различного характера и один из этих материалов более подвер-жен распаду, чем остальные, то по большей части носители тока происходятот этого материала, который легче нагревается, а, нагреваясь быстрее, быст-рее и распадается.
Мне кажется, что подобный процесс имеет место и в лампах с однород-ным электродом, и я полагаю, что это основная причина распада. Должныбыть какие-нибудь неровности, даже если поверхность отшлифована, что, ко-нечно, невозможно в случае большинства тугоплавких материалов, которыеприменяются в качестве электродов. Предположим, что кончик электрода на-гревается, тут же основная часть разряда начинает проходить через эту точкуи небольшой кусочек электрода плавится и испаряется. Теперь возможно, чтовследствие этого быстрого разрушения в точке атаки падает температура иливозникает контрсила, как в дуге; в любом случае местный распад сталкивает-ся с ограничениями, характерными для опыта, и тот же процесс происходитв другом месте. Нам электрод кажется равномерно светящимся, но на неместь точки, которые постоянно перемещаются, в которых температура гораздовыше средней, и это значительно усиливает процесс распада. То, что нечтоподобное происходит, по крайней мере когда температура электрода немногониже, можно подтвердить следующим опытом. Хорошенько откачаем воздухиз колбы, так, чтобы при довольно высоком потенциале разряд не мог прой-ти, то есть не светящийся, ибо слабый, невидимый разряд происходит всегда,при любых условиях. Теперь медленно увеличим потенциал, включая токв первичной обмотке не более чем на мгновение. В какой-то момент в колбепоявятся две, три или полдюжины светящихся точек. Эти места на стеклеочевидно подвергаются более интенсивной бомбардировке, чем остальные,а это объясняется неравномерностью электрической плотности, что вызваноострыми выступами или, в общем, неровностями электрода. Но светящиесяучастки постоянно перемещаются, что особенно хорошо видно, если удаетсяих создать, а это говорит о том, что форма электрода постоянно меняется.
Из этих опытов я делаю вывод: для наибольшей износоустойчивостиэлемент накаливания в колбе должен иметь круглую форму и поверхность егодолжна быть хорошо отшлифована. Такой маленький шарик можно изгото-вить из алмаза или другого кристалла, но лучше всего оплавить при высокойтемпературе какой-либо оксид, например двуокись циркония, так, чтобы онпринял вид капли, а затем поместить его в колбу при температуре ниже еготочки плавления.
Интересные и полезные результаты можно без сомнения получитьв направлении крайней степени нагрева. Как можно получить такие высокиетемпературы? Как они достигаются в природе? При столкновениях небесныхтел, при высоких скоростях и ударах. При столкновении можно достичь лю-бой степени нагрева. Во время химического процесса мы ограничены. При
124
Никола Тесла. Лекции
соединении кислорода и водорода, они, образно говоря, падают с опреде-ленной высоты. Мы не можем достичь высокой температура при помощи га-зовой горелки, так же, как и при помощи печи, но в вакуумной колбе мыможем сконцентрировать любое количество энергии на маленьком элементе.Оставим практичность воплощения в стороне, и станет понятно, что такимспособом, я полагаю, мы можем получить самую высокую температуру. Нотут мы сталкиваемся с огромной проблемой, а именно: тело распадается пре-жде, чем оплавится и образует каплю. Эта проблема существует в основномприменительно к оксидам, таким, как двуокись циркония, так как их нельзясжать настолько, чтобы они быстро не распались. Я неоднократно пыталсяоплавить двуокись циркония, помещая его в чашку или в угольную дугу, какпоказано на рисунке 23. Он светился очень ярко, и частицы, испускавшиесяиз угольной чашки были заметно белого цвета; но независимо от того, был лион сжат слоями или растерт в порошок с углем, он улетучивался раньше, чемплавился. Угольная чашка с двуокисью циркония помещалась очень низков горловине большой колбы, так как нагрев стекла испускаемыми частицамиоксида бал настолько быстрым, что во время первой попытки колба треснуламгновенно, как только пустили ток, нагрев стекла испускаемыми частицамивсегда был сильнее, когда в угольной чашке содержалось вещество, котороебыстро улетучивалось, полагаю потому, что в таких случаях, при одинаковомпотенциале, достигаются более высокие скорости, а также потому, что за еди-ницу времени улетучивается большее количество вещества - то есть, большееколичество частиц ударяется о стекло.
С указанной трудностью, однако, не столкнешься, если в угольнуючашку поместить вещество, устойчивое к разрушению. Например, если оксидсперва расплавить в кислородной горелке, а затем поместить в колбу, он бы-стро плавился и принимал форму капли.
В целом во время плавки были замечены прекрасные световые эффек-ты, которые трудно описать. Рисунок 23 должен проиллюстрировать эффект,наблюдавшийся с рубиновой каплей. Сначала можно наблюдать узкий столббелого света, который проецировался на верхнюю часть колбы и образовывалнеровное световое пятно. Когда кончик рубина оплавляется, свечение стано-вится очень мощным; но по мере того, как всё больше атомов испускаетсяс поверхности капли, стекло нагревается и «устает» и теперь светится толькокромка пятна. Таким образом формируется очень яркая и четко очерченнаялиния, соответствующая внешним очертаниям капли, и начинает медленнораспространяться по колбе по мере того, как капля растет. Когда эта массаначинает кипеть, образуются пузырьки и небольшие пустоты, дающие на по-верхности колбы темные пятна. Колбу можно, не боясь, перевернуть вверхдном, так как капля обладает вязкостью.
Здесь я могу упомянуть еще одну интересную особенность, которую за-метил в процессе проведения этих опытов, хотя это наблюдение и не пере-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
125
росло в уверенность. Мне показалось, что под воздействием ударов молекул,вызванных частыми колебаниями потенциала, элемент оплавился и оставалсяв таком состоянии в вакуумной колбе при температуре более низкой, чем былапри нормальном давлении и нагреве в обычных условиях, по крайней мере,так мне показалось при том освещении. Один из опытов можно привести какиллюстрацию этого явления. Небольшой кусочек пемзы прикрепили к пла-тиновому проводу и сперва приварили его газовой горелкой. Затем проводпоместили между двух кусочков древесного угля и с помощью горелки созда-ли интенсивный нагрев для того, чтобы расплавить кусочек пемзы до состо-яния стеклоподобной головки. Платиновый провод должен быть достаточнотолстым, чтобы выдержать нагрев. При нагреве древесным углем и в пламе-ни горелки пемза очень ярко светилась. Затем провод с головкой поместилив колбу и, откачав воздух, стали подавать ток, медленно наращивая его силу,чтобы не треснула головка. Головка нагрелась до точки плавления, и когдаона расплавилась, она уже не светилась так ярко, как раньше, что говорито более низкой температуре. Не беря в расчет возможную, и даже вероятную,ошибку наблюдателя, ставим вопрос, можно ли трансформировать предмет изтвердого состояния в жидкое при меньшем количестве выделяемого света?
Когда потенциал предмета часто колеблется, его структура непременновибрирует. Если потенциал очень высок, хотя вибрации могут быть нечасты-ми, скажем, 20 000 в секунду, воздействие на структуру может быть значи-тельным. Предположим, что путем постоянного энергетического воздействиярубин плавится в каплю. Когда формируется капля, она испускает видимыеи невидимые волны, которые находятся в четком взаимодействии, а глазу бу-дет видно, что капля обладает определенной яркостью. Предположим, что мысократим до любого предела количество подаваемой энергии, а вместо этогобудем подавать энергию, которая волнообразно изменяется в соответствиис определенным законом. Теперь, когда формируется капля, из нее будутиспускаться три вида вибраций - обычные видимые и два вида невидимыхволн, то есть обычные темные волны разных длин и вдобавок - волны вполнеопределенного характера. Последние не существуют при постоянной энер-гии, и всё же они помогают расшатать и ослабить структуру. Если бы былотак, то рубиновая капля испускала бы сравнительно меньше видимых и боль-ше невидимых волн, чем раньше. Так, кажется, когда платиновый проводплавится под воздействием переменного тока высокой частоты, он испускаетв точке плавления меньше света и больше невидимого излучения, чем когдана него воздействует постоянный ток, хотя количество энергии, потреблен-ное в процессе плавки, одинаково. Или другой пример, нить накаливанияв лампе не способна работать так же долго при токах крайне высокой частоты,как при постоянных токах, при условии, что она одинаково ярко светится.Это означает, что при работе с переменным током, нить должна быть корочеи толще. Чем выше частота, то есть чем больше разница между постоянным
126
Никола Тесла. Лекции
и переменным воздействием, тем хуже для нити. Но если бы требова-лось продемонстрировать правдивость этого высказывания, то ошибочнымбыл бы вывод о том, что такой элемент накаливания, какой используетсяв этих лампах, быстрее разрушается токами высокой частоты, чем низкой.По опыту могу сказать, что верно как раз обратное: головка лучше выдер-живает бомбардировку токами высокой частоты. Это объясняется тем фак-том, что высокочастотный разряд проходит сквозь разреженный газ гораздосвободнее, чем разряд низкочастотный или постоянного тока, и это говорито том, что с первым мы можем работать при более низком потенциале, кото-рый производит более слабый удар. Таким образом, если газ для нас не име-ет значения, постоянный или низкочастотный ток для нас предпочтительнее;но если действие газа желательно и важно, то требуются высокие частоты.
В процессе проведения этих опытов было сделано много попыток работыс углеродными головками. Электроды, изготовленные из обычных углерод-ных головок, были определенно более прочными, если их делали с примене-нием высокого давления. Электроды, которые получались хорошо известны-ми способами, не давали таких результатов: от их воздействия колбы вскоречернели. По результатам многих опытов я могу судить, что нити накалива-ния, изготовленные такими методами, хороши при работе только с посто-янным или низкочастотным переменным током. Некоторые типы углеродатакие прочные, что для того, чтобы довести их до точки плавления, головкиприходилось делать очень маленькими. В таком случае очень трудно вестинаблюдение по причине интенсивного нагревания. Тем не менее нет никакогосомнения в том, что все типы углерода плавятся при молекулярной бомбар-дировке, но в жидком состоянии он очень нестабилен. Из всех опробованныхэлементов два доказали свою наивысшую прочность - алмаз и карборунд. Иххарактеристики примерно одинаковы, но последний более предпочтителен помногим причинам. Поскольку, скорее всего, этот материал широко не извес-тен, я позволю себе привлечь к нему ваше внимание.
Его недавно изобрел г-н Е.-Г. Ачесон из города Мононгахила (штатПенсильвания, США). Он предназначен для того, чтобы заменить алмазныйпорошок при шлифовке драгоценных камней и т.д. и мне сообщили, что онсправляется с этой задачей вполне успешно. Я не знаю, почему его назвали«карборунд», может быть, есть что-то в процессе его изготовления. Благодарялюбезности изобретателя, мне удалось недавно получить некоторое количест-во этого материала, который я намеревался испытать, изучив его способностьк свечению и устойчивость к высоким температурам.
Карборунд бывает двух видов - в виде кристалла и виде порошка. Пер-вый темный, но очень яркий; второй почти такого же цвета, как алмазный по-рошок, но более мелкий. При осмотре под микроскопом образцы переданныхмне кристаллов вроде бы не имели определенной формы, скорее напомина-ли кусочки яичной скорлупы отличного качества. Большинство из них были
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
127
матовыми, но некоторые были прозрачными и разноцветными. Кристаллыпохожи на углерод с вкраплениями; они очень твердые и долгое время выдер-живают даже пламя кислородной горелки. Когда на них направлено пламя го-релки, они сначала образуют слоистую компактную структуру, по-видимому,вследствие вкраплений. Эта масса долгое время может выдерживать пламябез последующего плавления; но по мере дальнейшей обработки выделяетсястекловидный осадок, который, как я полагаю, есть расплавленный глинозем.При сильном сжатии кристаллы показывают хорошие качества, но не такие,как настоящий углерод. Порошок, который каким-то образом получают изкристаллов, практически не проводит ток. Это превосходный материал дляшлифовки камней.
У меня было слишком мало времени, чтобы провести удовлетвори-тельные исследования свойств этого материала, но за несколько неделья получил достаточный опыт, чтобы сказать, что он обладает некоторымизамечательными свойствами. Он выдерживает крайне высокие температуры,слабо распадается при молекулярной бомбардировке и не пачкает колбу, какобычный углерод. Единственная сложность, с которой я столкнулся при егоиспользовании во время опытов, - мне трудно было отыскать крепежныйматериал, который так же хорошо выдерживал бы нагрев и бомбардировку,как карборунд.
Здесь у меня несколько ламп, в которых головки из карборунда. Для тогочтобы изготовить такие головки, я поступаю следующим образом: я беру обыч-ную нить накаливания и обмакиваю ее конец в деготь или иную вязкую жид-кость, которая быстро обугливается. Затем я продеваю нить через кристаллыи держу вертикально над горячей пластиной. Деготь размягчается и образуеткаплю на конце нити, а кристаллы прилипают к капле. Регулируя расстояниедо пластины, я высушиваю деготь, и головка становится твердой. Затем я ещераз обмакиваю головку в деготь и снова держу над пластиной, пока деготь неиспарится, оставляя после себя только твердую субстанцию, которая крепкосвязывает кристаллы. Если требуется головка побольше, я повторяю процеду-ру несколько раз, а также покрываю нить кристаллами пониже головки. Когдаголовка помещается в колбу, при хорошей степени вакуумирования, сначаласлабый, а потом сильный разряд пропускается через колбу для обугливаниядегтя и устранения всех газов, а затем головка сильно накаляется.
При использовании порошка лучше всего действовать так: я развожуплотный раствор карборунда и дегтя и пропускаю через него нить. Стерев пос-ле этого большую часть раствора при помощи замши, я держу нить над горячейплитой, пока деготь не испарится и покрытие не станет твердым. Я повторяюэтот процесс столько раз, сколько надо, чтобы достичь нужной толщины пок-рытия. Eta конце нити я делаю головку так, как уже рассказал.
Е[ет сомнения в том, что такая головка - правильно изготовленная подбольшим давлением - из карборунда, особенно из порошка хорошего качества,
128
Никола Тесла. Лекции
выдержит бомбардировку не хуже любого известного материала. Проблемав том, что крепежный материал не выдерживает и карборунд медленно уно-сится через некоторое время. Поскольку он нисколько не затемняет колбу, егополезно было бы использовать для покрытия нитей накаливания в обычныхлампах, и я думаю, что из него даже можно изготавливать нити или стерж-ни, которые заменят обычные нити накаливания. Покрытие из карборундакажется более прочным, чем остальные, не только потому, что этот материалможет держать высокую температуру, но и потому, что он, кажется, хорошосоединяется с углеродом, лучше, чем все остальные известные мне материалы.Покрытие из циркония или иного оксида разрушается гораздо быстрее. Я из-готавливал головки из алмазной пыли таким же образом, как из карборунда,и они по прочности почти приблизились к нему, но связующий материал невыдержал гораздо быстрее; хотя это я склонен объяснить размером и неров-ностями зерен алмазов.
Было интересно выяснить, обладает ли карборунд свойством фосфорес-ценции. Здесь, конечно, надо быть готовым к столкновению с двумя пробле-мами: во-первых, что касается сырья - кристаллов, они хорошие проводники,а как известно, проводники не светятся; во-вторых, порошок, если он оченьмелкий, вряд ли хорошо продемонстрирует это свойство, поскольку мы знаем,что когда кристаллы, даже такие, как алмаз или рубин, растерты в мелкийпорошок, они в значительной степени теряют способность к свечению.
Здесь встает вопрос, может ли проводник фосфоресцировать? Чтов теле, например в металле, есть такого, что лишает его способности к све-чению, если только это не сама способность проводить ток? Ибо факт, чтобольшинство светящихся предметов теряют эту способность, когда они на-греты достаточно, чтобы стать проводником. Тогда, если металл в основном,а может быть, и полностью, лишить этого свойства, он станет способен све-титься. Следовательно, возможно, что при очень высоких частотах, когда онведет себя как диэлектрик, металл или другой проводник, может демонстри-ровать способность к свечению, даже если он совершенно не способен светить-ся под воздействием низкочастотного разряда. Есть, однако, еще один способ,при котором проводник может демонстрировать, по крайней мере, кажущеесясвечение.
В настоящее время еще существуют значительные сомнения по поводутого, что такое свечение, или фосфоресценция, и все ли явления, объединен-ные этим понятием, вызваны одинаковыми причинами. Предположим, чтов вакуумной колбе под ударами молекул поверхность металлического пред-мета или другого проводника сильно светится, но в то же время оказывается,что он относительно прохладный, можно ли такое свечение назвать фосфо-ресценцией? Такой результат, хотя бы и теоретически, возможен, так какэто всего лишь вопрос потенциала и скорости. Предположим, что потенциалэлектрода, а следовательно, и скорость испускаемых атомов, достаточно вы-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
129
соки, тогда поверхность металлического тела, о которое ударяются атомы,станет раскаленной, поскольку процесс выработки тепла пойдет несравнимобыстрее, чем процесс излучения и отвода его с поверхности удара. На первыйвзгляд наблюдателя один удар атома вызовет мгновенную вспышку, но еслиудары будут повторяться с достаточной скоростью, они будут оказывать пос-тоянное воздействие на сетчатку глаза, и тогда поверхность металла будет ка-заться постоянно раскаленной, равномерно интенсивно светящейся, в то вре-мя как на самом деле свет будет иметь прерывистый характер или, по крайнеймере, будет периодически менять интенсивность. Металлический предмет на-греется до предела равновесия, до того уровня, когда энергия, которая излу-чается постоянно, будет равна энергии, подаваемой скачкообразно. Но пода-ваемой энергии может не хватить при таких условиях для того, чтобы довестинагрев до температуры выше среднего значения, особенно если частота удароватомов очень низка и ее хватает только на то, чтобы глазу была незаметнафлуктуация интенсивности излучаемого света. Тогда тело, соответственно ха-рактеру получаемой энергии, будет излучать сильное свечение, но находитьсяпри этом на сравнительно низком температурном уровне. Как же может на-звать наблюдатель свечение, происходящее при таких обстоятельствах? Дажеесли анализ света и даст ему что-то определенное, всё же он отнесет это яв-ление к разряду фосфоресценции. Вероятно, таким образом и проводникии диэлектрики могут находиться в состоянии свечения определенной интен-сивности, но количество энергии, необходимой для этого, будет варьировать-ся в зависимости от свойств материала.
Эти и последующие высказывания приводятся для того, чтобы обозна-чить любопытные свойства переменного тока или электрических импульсов.С их помощью мы можем заставить тело излучать больше света при опреде-ленной средней температуре, чем если бы оно излучало при постоянной пода-че энергии; а также мы можем довести тело до точки плавления и заставитьего излучать меньше света, чем если бы это происходило при подаче энергииобычными средствами. Всё зависит от того, как мы подаем энергию и какиевозбуждаем колебания: в одном случае колебаний больше, в другом - мень-ше, их количество соотносим с возможностями нашего зрения.
Некоторые эффекты, ранее мной не наблюдавшиеся, полученные припервых опытах с карборундом, я приписывал фосфоресценции, но в после-дующих экспериментах выяснилось, что он лишен этого свойства. Кристаллыобладают интересным качеством. В колбе с одним электродом в форме не-большого металлического диска, например, при достижении определенногоуровня вакуума электрод покрывается тонкой пленкой молочного цвета, кото-рая отделена от свечения, наполняющего колбу, темным пространством. Еслиметаллический диск покрыть кристаллами карборунда, то пленка имеет болееинтенсивный снежно-белый оттенок. Как я позже выяснил, это всего лишьсвойство яркой поверхности кристаллов, ибо когда алюминиевый электрод
130
Никола Тесла. Лекции
хорошо отшлифован, он демонстрирует такие же качества. Я провел ряд опы-тов с полученными кристаллами в основном потому, что, было бы интереснообнаружить их способность к фосфоресценции по причине их токопроводи-мости. Я не смог получить отчетливое свечение, но вынужден сказать, чтонельзя делать окончательных выводов до тех пор, пока не будут поставленыдальнейшие опыты.
Порошок в ходе некоторых экспериментов вел себя так, как будто он со-держал глинозем, но характерного красного оттенка не было. Его мертвенно-бледный цвет становится значительно ярче под ударами молекул, но теперья убежден, что он не светится. И всё-таки окончательный вывод делать рано,так как порошкообразный карборунд ведет себя не как, например, флюорес-центный сульфид, который можно растереть в порошок, не лишив его такимспособом свойства фосфоресцентности; карборунд ведет себя, скорее, как по-рошкообразный рубин или алмаз, и, следовательно, для того чтобы принятькакое-то решение, надо получить его в форме большого куска и отполироватьповерхность.
Карборунд оказывается полезным в связи с этими и другими опытами,а его основное достоинство в том, что он хорош для производства покрытий,тонких проводников, головок и других электродов, способных выдерживатьвысокую температуру.
Производство небольшого электрода, способного выдерживать громад-ные температуры, я рассматриваю как задачу чрезвычайной важности приполучении света. Мы сможем при помощи токов высокой частоты получатьв 20 раз большее количество света, чем то, которое мы получаем сейчас с по-мощью ламп накаливания, при том же уровне расходуемой энергии. Можетпоказаться, что я преувеличиваю, но на самом деле ничуть. Так как это вы-сказывание может быть неверно истолковано, я полагаю необходимым четкоочертить проблему, с которой мы сталкиваемся, работая в этом направлении,и обозначить пути ее решения.
Любой, кто начинает изучать эту проблему, склонен думать, что в лам-пе с электродом нам надо достичь высокой степени накала последнего. Этоошибка. Высокая степень накала головки - это необходимое зло, но на са-мом деле нам нужна высокая степень свечения газа вокруг головки. Инымисловами, задача в том, чтобы заставить газ светиться как можно ярче. Чемярче свечение, тем быстрее средняя вибрация и тем больше экономия припроизводстве света. Но для того чтобы поддерживать высокую интенсивностьсвечения газа в стеклянном сосуде, нам нужно изолировать его от стекла; тоесть сконцентрировать его как можно плотнее в центре колбы.
Во время одного из опытов, показанных нынче вечером, в середине про-вода формировался кистевой разряд. Эта кисть была пламенем, источникомсвета и тепла. Она не вырабатывала много тепла и не светилась ярким светом,но стало ли от этого ее пламя меньше и не жгло мне руку? Меньше ли ее
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
131
пламя от того, что яркость не слепит мои глаза? Задача в том, чтобы внутриколбы получить такое пламя, меньшее по размеру, но несравнимо более мощ-ное. Если бы у нас были средства для производства электрических импульсоввысокой частоты и их передачи, от колбы можно было бы отказаться, можетбыть, оставив ее только для защиты электрода или экономии энергии припомощи концентрации тепла. Но поскольку таких средств нет, то приходитсязаводить вывод внутрь лампы и разряжать в ней воздух. Это делается толькодля того, чтобы устройство могло функционировать так, как оно не можетпри обычном давлении. Внутри лампы мы можем усилить процесс до любойстепени - настолько, что кисть начнет излучать мощный свет.
Интенсивность света зависит от частоты и потенциала импульсов, а так-же от электрической плотности на поверхности электрода. Очень важно ис-пользовать самую маленькую головку, чтобы максимально увеличить плот-ность. Интенсивные удары молекул газа, конечно, очень сильно нагреваютмаленький электрод, но вокруг него создается воспламененная фотосфера,объемом в сотни раз больше него. Если применяются алмазные, карборундо-вые или циркониевые головки, то фотосфера может превышать объем головкив тысячу раз. Некоторые могут подумать, что при отсутствии отражения дове-денный до крайней степени накала электрод испарится. Но по размышлении,можно прийти к выводу, что теоретически этого не должно случиться, и вэтом факте, который, кстати, экспериментально доказан, заключается основ-ное достоинство этой лампы в будущем.
В начале бомбардировки большая часть воздействия оказывается наголовку, но когда вокруг нее формируется проводящая фотосфера, нагруз-ка с головки частично снимается. Чем выше степень накала фотосферы,тем более она по проводимости приближается к электроду и, следователь-но, газ и твердый проводник образуют единое целое. В результате - чемдалее развивается накаливание, тем большее воздействие оказывается нагаз и меньшее - на проводник. Формирование фотосферы, следовательно,и есть средство защиты электрода. Эта защита, конечно, относительна,и не следует думать, что чем выше степень накала, тем меньше портитсяпроводник. И всё же, теоретически, при крайне высоких частотах этот ре-зультат должен быть Достигнут, но, возможно, при температуре более вы-сокой, чем та, которую способны выдерживать все известные нам элементынакаливания. Тогда, при наличии такого электрода, который может выдер-живать крайне высокую степень бомбардировки и внешнего напряжения,он будет в безопасности независимо от того, насколько запредельнымибудут нагрузки. В лампе накаливания действуют другие правила. Здесь газне имеет значения: вся нагрузка ложится на нить, и срок службы лампыуменьшается настолько быстро по мере увеличения степени накала, что мо-тивы экономии заставляют нас эксплуатировать ее при низкой степени нака-ла. Но если лампа накаливания работает на высокой частоте, то действием
132
Никола Тесла. Лекции
газа нельзя пренебрегать, и правила наиболее экономичного режима работыдолжны меняться.
Для того чтобы довести лампу с одним или двумя электродами до совер-шенства, необходимо использовать высокочастотные импульсы. Среди прочего- высокая частота обеспечивает два основных преимущества, влияющих на эко-номичное производство света. Во-первых, разрушение электрода замедляетсявследствии того, что мы задействуем много слабых ударов вместо несколькихсильных, которые быстро подрывают структуру материала; во-вторых, облег-чается формирование фотосферы.
Для того чтобы свести к минимуму разрушение электрода, желательнополучить гармонические вибрации, ибо любая внезапность ускоряет процессразрушения. Срок службы электрода гораздо больше, если в состоянии нака-ла он поддерживается токами, получаемыми от генератора переменного тока,обеспечивающего более или менее гармонические колебания, чем те, что даетразрядная катушка. В последнем случае наибольший вред наносят внезапныеразряды.
Одна из составляющих потерь в такой лампе - это бомбардировка колбы.Так как потенциал очень высок, испускаемые молекулы движутся с огромнойскоростью; они ударяются о стекло и обычно вызывают сильную фосфоресцен-цию. Производимый эффект обычно очень красив, но с точки зрения экономиивозможно стоило бы предотвратить или хотя бы свести к минимуму бомбар-дировку колбы, так как в таком случае, как правило, цель заключается нев фосфоресценции. Эти потери в основном зависят от потенциала импульсови электрической плотности на поверхности электрода. При использовании оченьвысоких частот потери энергии от бомбардировки сильно уменьшаются, ибо,во-первых, потенциал, необходимый для выполнения определенной работы,гораздо ниже; а во-вторых, когда вокруг электрода формируется фотосфера,это имеет такой же результат, как если бы электрод был гораздо больше, чтоозначает меньшую электрическую плотность. Но в силу ли уменьшения потен-циала или плотности, результат достигается в направлении избегания сильныхударов, которые деформируют стекло за пределами его эластичности. Если бычастоту можно было достаточно увеличить, то потери, связанные с недоста-точной эластичностью стекла, можно было бы считать ничтожными. Потериот бомбардировки колбы можно, однако, уменьшить применив два электродавместо одного. В этом случае каждый электрод можно соединить с одним извыводов; или, если предпочтительнее использовать один провод, один электродможно соединить с выводом, а второй с землей или с каким-то предметом оп-ределенной площади, например абажуром лампы. В последнем случае, если необдумать всё заранее, один из электродов будет светиться ярче другого.
Но в целом я считаю более целесообразным при работе с высокой час-тотой использовать только один провод и один электрод. Я убежден, чтоосветительный прибор ближайшего будущего для своей работы не потребует
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
133
более одного соединительного провода, и в конечном счете не будет иметьподводящего провода, поскольку необходимая энергия может передаватьсясквозь стекло. В опытных лампах подводящий провод в основном приме-няется для удобства, поскольку использование конденсирующих покрытийтак, как показано на рисунке 22, например, связано с трудностью установкидеталей, но она преодолима, если будут изготовлены тысячи ламп, иначеэнергию можно передавать сквозь лампу точно так же, как и по проводу,при высоких частотах потери очень малы. Такие осветительные приборы,несомненно, потребуют высоких потенциалов, и в глазах практичных людейэто может выглядеть как недостаток. На самом же деле использование вы-сокого потенциала - это ни в коем случае не недостаток, если это касаетсябезопасности прибора.
Есть два способа обеспечить безопасность электроприбора. Первый - ис-пользовать низкий потенциал, второй - таким образом определить габаритыустройства, что оно будет безопасным независимо от того, насколько высокийпотенциал в нем применяется. Из этих двух последний кажется мне наилуч-шим, так как в этом случае достигается абсолютная безопасность, и она независит от стечения обстоятельств, которые могут даже прибор низкого на-пряжения сделать опасным для жизни и собственности. Но практичность тре-бует не только разумного определения габаритов аппарата, но необходимостииспользования правильного вида энергии. Нетрудно, к примеру, построитьтрансформатор, способный выдавать при работе от низковольтового генерато-ра, скажем, 50 000 вольт, что требуется для свечения вакуумной трубки, такчто, несмотря на высокий потенциал, она абсолютно безопасна, и ее удар непричиняет никаких неудобств. Всё же такой трансформатор был бы очень до-рогим и сам по себе неэффективен, а кроме того тот тип энергии, который онвырабатывает, непригоден для экономичного производства света. Экономиятребует применения энергии крайне частых колебаний. Проблема производ-ства света подобна проблеме получения высокой ноты при помощи колокола.Назовем ее еле слышной нотой; и даже эти слова не дадут точного значения,настолько удивительна чувствительность глаза. Мы можем наносить сильныеудары с большими промежутками, израсходовать много энергии, и всё-такине получить того, чего хотели; а можем держать ноту при помощи частых лег-ких шлепков и приблизиться к цели больше, расходуя энергии меньше. Припроизводстве света, что касается осветительных приборов, применимо толькоодно правило, а именно: использовать как можно более высокую частоту, носредства производства и передачи импульсов такого характера накладыва-ют на нас, по крайней мере в настоящее время, большие ограничения. Еслипринято решение использовать высокую частоту, обратный провод становитсяне нужен и вся аппаратура упрощается. С применением очевидных средствдостигается такой же результат, как если бы использовался обратный провод.Для этого достаточно прикоснуться в лампе или поднести к ней изолированный
134
Никола Тесла. Лекции
предмет определенной площади. Конечно, площадь его тем меньше, чем вышечастота и потенциал; и тем выше экономия срока службы лампы или другогоустройства.
К этому способу работы мы сегодня неоднократно обращались. Так,например, при достижении накала головки, когда до лампы дотрагивалисьрукой, тело экспериментатора служило усилителем действия. Использовав-шаяся лампа была похожа на ту, что показана на рисунке 19, а потенциал накатушке был невелик, недостаточен для того, чтобы накалить головку лампы,висящей на проводе; и кстати, для того чтобы провести опыт более показа-тельно, 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 лампус необычно малым электродом, создать такие условия, что электрод раскаля-ется при приближении экспериментатора на несколько футов к лампе, а при
отступлении накал уменьшается.
Во время другого опыта, когда вы-зывалась фосфоресценция, применяласьподобная лампа. И снова потенциалабыло недостаточно для возбуждения све-чения до тех пор, пока действие не былоусилено - в данном случае, однако, по-другому - прикосновением металлическо-го предмета к гнезду. Электродом в лампеслужила углеродная головка настолькобольшая, чтобы не вызвать накаливанияи не испортить таким образом эффектафосфоресценции.
В других ранних опытах применяласьлампа такая, как показано на рисунке 12.В данном примере, прикладывание к колбедвух пальцев вызывало на стекле одну илидве тени в форме ножки, при этом при-косновение пальцев вызывало такой жеэффект, как применение в обычных усло-виях внешнего электрода. Во всех опытахдействие усиливалось путем наращиваниямощности на том конце провода, которыйсоединялся с катушкой. Как правило, нетнеобходимости прибегать к таким методами при более высоких частотах; но когда этотребуется, колба или трубка могут бытьлегко приспособлены для этих целей.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image85.jpeg" \* MERGEFORMATINET
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
135
На рисунке 24, например, показана экспериментальная колба L, имеющаясверху горловину п для размещения покрытия из фольги, которое можно со-единить с внешним предметом большой площади. Лампа, показанная на рисун-ке 25, также может светиться от присоединения жестяной фольги на горловинеп к выводу, а подводящего провода тю к изолированной пластине. Если лампаустановлена в гнезде прямо, как показано на разрезе, то в горловину п можноустановить экран из проводника, с помощью которого действие усилится.
Более совершенная конструкция лампы показана на рисунке 26. В дан-ном случае конструкция такая, какая продемонстрирована на рисунке 19.Цинковая пластина Z с цилиндрическим выступом Т надета на металлическоегнездо S. Лампа свисает на проводе t, причем цинковая пластина Z выполняетдвоякую функцию усилителя и отражателя. Отражатель отделен от вывода tвыступом изоляционной пробки Р.
Похожая конструкция флюоресцентной трубки показана на рисунке 27.Трубка Т изготовлена из двух коротких трубок разного диаметра, закупо-ренных на концах. Снизу размещено проводящее покрытие С, соединенноес проводом w. Провод на верхнем конце имеет крепежную петлю и проходитпо центру тонкой трубки, заполненной плотно набитым изолятором. С вне-шней стороны трубки Т есть еще одно проводящее покрытие С/ на котороенадет металлический отражатель Z, который должен быть отделен от проводаw толстым слоем изоляции.
Экономичное использование от-ражателя или усилителя требует, чтобывся энергия, подаваемая на воздушныйконденсатор, была возместима, иными
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image86.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image87.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 26
Рис. 27
136
Никола Тесла. Лекции
словами не должно быть потерь ни в газообразной среде, ни благодаря еедействию где бы то ни было. Это далеко не так, но, к счастью, потери можносвести к любому желаемому значению. По этому поводу следует сделать не-сколько пояснений, чтобы расставить все точки над i в опытах, предпринятыхдля исследования этого направления.
Допустим, что небольшая спираль, как в опыте на рисунке 17, однимконцом соединена с одним из выводов катушки индуктивности, а вторым- с металлической пластиной или, для простоты, с шаром, изолированнымв пространстве. Когда катушка начинает работать, потенциал шара меняетсяи небольшая спираль ведет себя так, как будто ее свободный конец соединенс другим выводом катушки. Если внутрь спирали поместить железный про-вод, он сразу раскалится, а это значит, что через спираль проходит сильныйток. Как ведет себя в данном случае металлический изолированный шар? Онможет быть конденсатором, накапливающим и отдающим энергию, а можетбыть просто стоком энергии, и условия опыта определяют, чем он больше яв-ляется в настоящее время. Когда шар находится под высоким напряжением,он индуктивно действует на окружающий его воздух или иной газ. Молекулыили атомы, находящиеся вблизи шара, естественно, притягиваются сильнее,и проходят большее расстояние, чем те, что дальше от него. Когда ближайшиемолекулы ударяются о шар, они отталкиваются, и по всей зоне действия ин-дукции происходят столкновения. Теперь ясно, что если потенциал постоянен,то таким образом потери энергии будут очень малы, ибо молекулы, находящи-еся ближе всего к шару, получив от удара дополнительный заряд, не притяги-ваются до тех пор, пока не избавятся если не от всего, то хотя бы от большейчасти дополнительного заряда, что достигается многими столкновениями. Наосновании того факта, что в сухом воздухе очень мало потерь энергии, можноприйти к такому выводу. Когда потенциал шара не постоянный, а перемен-ный, условия в корне меняются. В таком случае происходит ритмическаябомбардировка, независимо от того, теряют ли молекулы заряд после удараили нет; более того, если заряд теряется, столкновения становятся более силь-ными. Всё же, если частота импульсов невелика, потери, вызванные ударамии столкновениями, будут большими, если только потенциал не крайне высок.Но при высоких частотах и более или менее высоких потенциалах потеримогут быть огромными. Количество энергии, утраченное за единицу време-ни, пропорционально произведению количества столкновений в секунду, иличастоты, и количеству энергии, потраченной при каждом столкновении. Ноэнергия столкновения должна быть пропорциональна квадрату электричес-кой плотности шара, так как заряд, переданный молекулам, пропорционаленэтой плотности. Из этого следует вывод, что общее количество потеряннойэнергии пропорционально произведению частоты и квадрата электрическойплотности; но этот закон требует экспериментального подтверждения. Еслипредположить, что приведенные высказывания верны, то, часто меняя потен-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
137
циал тела, помещенного в изолирующую газообразную среду, можно рассеятьлюбое количество энергии. Большее количество энергии тогда, полагаю я, нерассеивается в форме длинных эфирных волн, перемещающихся на большиерасстояния, как многие полагают, но потребляется, как, например, в случаес изолированным шаром - в процессе потерь в результате ударов и столкнове-ний и вблизи шара. Для уменьшения рассеивания необходимо добиться не-большой электрической плотности - тем меньшей, чем выше частота.
Но поскольку на основании ранее выдвинутого предположения потериуменьшаются пропорционально квадрату плотности, и так как токи высокойчастоты при передаче по проводам вызывают большие потери, следует, чтов целом лучше пользоваться одним проводом, а не двумя. Следовательно,если моторы, лампы или иные приборы усовершенствуются и их можно будетэксплуатировать при помощи токов высокой частоты, экономические причи-ны будут диктовать нам использование только одного провода, особенно еслирасстояния огромны.
Когда энергия адсорбируется конденсатором, он ведет себя так, какбудто его емкость увеличилась. Это явление всегда имеет место, в большейили меньшей степени, но оно невелико и не имеет последствий, если частотаневысока. При использовании крайне высокой частоты, и обязательно в дан-ном случае высокого потенциала, адсорбция - или то, что в нашем случае,в частности, называется потерей энергии вследствие присутствия газообраз-ной 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 конденсатораочень трудно определить его действительную емкость или период колебаний,особенно если конденсатор имеет маленькую поверхность и высокий потенци-ал. Так как многие важные результаты зависят от точности предположения,этот предмет требует тщательного исследования другими экспериментатора-ми. Для уменьшения шансов на ошибку в указанных опытах я бы посоветовалиспользовать шары или пластины большой площади, дабы уменьшить элек-трическую плотность. В противном случае, если эго возможно практически,следует пользоваться масляным конденсатором. По видимому, в масле илидругих жидких диэлектриках, таких потерь, как в газообразной среде, непроисходит. Если есть возможность полностью выгнать газ из конденсаторовс твердым диэлектриком, то их следует помещать в масло только лишь посоображениям экономии; тогда они могут получать наивысший потенциали оставаться холодными. В лейденских банках потери в воздух практическималы, так как покрытия из фольги большие, расположены близко друг к другуи 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 поместитьв олифу, то она сможет выполнять работу, в четыре раза превышающую
138
Никола Тесла. Лекции
то же самое количество, выполненное за единицу времени при обычных усло-виях, и потери при этом будут ничтожны.
Не следует думать, что тепловые потери в воздушном конденсаторе обя-зательно связаны с образованием видимых потоков или кистей. Если неболь-шой электрод, помещенный в колбу с воздухом, соединить с выводом катуш-ки, можно заметить потоки, исходящие от него, а воздух в колбе нагреется;если вместо электрода туда поместить большой шар, то потоков не будет, новоздух нагреется.
Также не следует думать, что температура воздушного конденсатора мо-жет дать представление о потерях при нагреве, так как в таком случае теп-лота должна выделяться гораздо быстрее: в дополнение к обычному излуче-нию происходит очень интенсивный отток тепла с независимыми носителями,поскольку не только устройство, но и воздух на некотором расстоянии от негонагреваются из-за возможных столкновений.
Благодаря этому в экспериментах с катушкой повышение температу-ры можно отчетливо наблюдать только, когда предмет, соединенный с ней,достаточно мал. Но если аппарат больших размеров, даже большой предметнагреется, например, человеческое тело; и я думаю, что опытным врачам по-лезно последить за такими опытами, которые при правильной конструкцииустройств не представляют никакой угрозы для здоровья.
Здесь возникает интересный вопрос, в основном, для метеорологов. Какведет себя Земля? Земля - это воздушный конденсатор, но он совершенен илинет, или является просто стоком энергии? Нет почти никаких сомнений, что вовремя таких возбуждений, которые происходят во время опытов, Земля - совер-шенный конденсатор. Но всё может быть иначе, когда ее заряд начинает коле-баться под влиянием каких-то небесных воздействий. В таком случае, как ука-зывалось ранее, видимо, только небольшое количество энергии будет переданов космос в форме длинных эфирных волн, но наибольшее количество энер-гии, я думаю, истратится при молекулярных и атомных столкновениях,и уйдет в космос в форме коротких тепловых и, возможно, световых волн. Таккак частота колебаний заряда и потенциал, по всей вероятности, крайне вели-ки, преобразованная в теплоту энергия может быть значительна. Посколькуэлектрическая плотность распределяется неравномерно, как по причине не-ровностей земного рельефа, так и из-за различных атмосферных явлений,полученный эффект будет разным в разных местах. Значительные измененияв температуре и атмосферном давлении вследствие этого могут происходитьв разных местах планеты. Изменения могут быть постепенными или внезап-ными, 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 важнымфактором становятся потери в воздухе, окружающем заряженные поверхно-сти, когда электрическая плотность велика, а частота импульсов чрезмерна.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
139
Но в соответствии с наши-ми объяснениями выходит,что воздух - изолятор, тоесть он состоит из незави-симых носителей зарядов,погруженных в изолирую-щую среду. Так получает-ся, когда воздух находитсяпод обычным или немноговыше, или очень малым дав-лением. Когда же воздух не-много разрежен и проводитток, тогда настоящие потерипроводника также имеютместо. В таком случае, ко-нечно, значительное коли-чество энергии может бытьрассеяно в воздухе дажепри постоянном потенциале,или импульсах низкой час-тоты, если плотность оченьбольшая.
Когда газ находитсяпод очень небольшим давле-нием, электрод нагреваетсясильнее, так как достигают-ся более высокие скорости.
Если газ вокруг электродасильно сжат, то смещения, асоответственно и скорости,очень малы, и нагрев незна-чителен. Но если в такомслучае повысить частоту, тоэлектрод нагреется до вы-сокой температуры, точнотак же, как он бы нагрелся,
если бы газ находился под низким давлением; на самом деле откачка воздуханеобходима, потому что мы не можем получить (и возможно передать) токитребуемой частоты.
Возвращаясь к теме электродной лампы, хорошо было бы как можнобольше сконцентрировать тепло возле электрода путем предотвращения цир-куляции воздуха в колбе. Если взять очень маленькую колбу, то в ней тепло
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image88.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 28
140
Никола Тесла. Лекции
будет концентрироватьсялучше, чем в большой,но ее емкость может непозволить ей работатьот катушки, но если этопроизойдет, стекло будетсильно греться. Прощевсего усовершенствоватьконструкцию, взяв лам-пу нужного размера ипоместив внутрь нее не-большую колбу, диаметркоторой точно выверен,расположив ее над туго-плавкой головкой накали-вания. Эта конструкцияпоказана на рисунке 28.
Колба L в данномслучае имеет горловинуп, достаточно широкуюдля того, что через неепрошла маленькая кол-ба Ь. В противном слу-чае конструкция будеттакой же, как показанона рисунке 18. Малень-кая колба размещена настеклянной ножке 5, накоторой есть тугоплавкаяголовка т. От алюминие-вой трубки а ее отделяютнесколько слоев слюдыМ для того, чтобы не до-пустить трещин стеклян-ной ножки вследствиерезкого нагревания алю-
миниевой трубки при внезапном включении катушки. Если требуется произво-дить свет только за счет накаливания электрода, то внутренняя колба должнабыть как можно меньше. Если желательно вызвать фосфоресценцию, то онадолжна быть побольше, иначе она может нагреваться и свечение прекратится.В такой конструкции обычно только в маленькой колбе возникает фосфорес-ценция, так как внешняя колба практически не подвергается бомбардировке.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image89.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 29
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
141
В некоторых лампах, показанных на рисунке 28, маленькие трубки быливыкрашены фосфоресцирующей краской и получались прекрасные световыеэффекты. Вместо того чтобы увеличивать размер внутренней колбы и избе-жать 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 какв ней создали вакуум, была закупорена в большой лампе L, из которой воздухбыл немного откачан. Она также закупорена. Принципиальное отличие этойконструкции в том, что она позволяет достичь высокой степени вакуума и вто же время использовать большую колбу. В процессе опытов, проводимыхс такими лампами, выяснилось, что лучше всего делать ножку 5 возле пробкие очень толстой, а подводящий провод w тонким, так как случалось такое, чтоножка в этом месте нагревалась и колба трескалась. Часто получалось так,что вакуума в большой колбе было достаточно лишь для того, чтобы прохо-дил разряд, а пространство между колбами было малинового цвета, даваялюбопытные эффекты. В некоторых случаях, когда вакуум был небольшойи воздух хорошо проводил ток, чтобы сильно накалить головку т, жела-тельно 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, возмож-но, потому, что на него индуктивно действовал провод w там, где он входилв колбу в точке е. Еще одна трудность, которая, однако, всегда присутству-ет, когда тугоплавкую головку помещают в небольшую колбу, обнаружиласьв конструкции, показанной на рисунке 29, а именно: вакуум в колбе b сни-жался за короткое время.
Основная идея обеих конструкций - сосредоточить тепло в центральнойчасти лампы, прекратив циркуляцию воздуха. Этого удалось добиться, новследствие нагрева внутренней колбы и постепенного испарения стекла труд-но поддерживать вакуум, даже если выбрать конструкцию, помещенную нарисунке 28, где колбы сообщаются.
Но, конечно, идеальный путь - это достижение достаточно высокой час-тоты. Чем выше частота, тем медленнее воздухообмен и, я полагаю, можнодостичь такой частоты, когда циркуляция совсем прекратится, независимо оттого, сколько молекул воздуха окружают вывод. Тогда мы сможем получитьпламя, при котором не будет потерь материала, и это будет странное пламя,так как оно будет твердым! При такой высокой частоте в игру вступит инер-ция частиц. Так как кисть, или пламя, получит твердость в силу инерциичастиц, то их обмен прекратится. Это случится обязательно, так как с ростомчисла импульсов уменьшается потенциал каждого из них, и в конце концовустановятся только атомарные колебания, а передвижение сквозь измеримоепространство прекратится. Так, у обычной газовой горелки, соединенной
142
Никола Тесла. Лекции
с источником переменного потенциала можно повысить мощность до опреде-ленного уровня по двум причинам - за счет придания дополнительной виб-рации, а также вследствие замедления процесса расхода материала. Но, пос-кольку обновление затруднится, а оно необходимо для поддержания горения,постоянный рост частоты импульсов, - если предположить, что они переда-ются напрямую пламени, - приведет к «гашению» его, при этом под даннымтермином мы понимаем прекращение химического процесса.
Я, однако, думаю, что в случае с электродом, помещенным в жидкуюизолирующую среду и окруженным независимыми носителями зарядов, накоторые он действует индуктивно, достаточно высокая частота приведет к воз-никновению притяжения к электроду. Для этого только надо предположить,что независимые тела имеют неправильную форму; тогда они поворачиваютсяк электроду стороной, имеющей наибольшую электрическую плотность, а этото положение, при котором сопротивление, которое жидкость оказывает приприближении, меньше того, что она оказывает при отходе.
Нет сомнения, что общее мнение таково, что нет никакой возможностиполучить такие частоты, которые позволят - при допущении того, что некото-рые из высказанных взглядов верны - прийти хотя бы к некоторым результа-там из тех, что я только что обрисовал как возможные. В ходе исследований,наблюдая за этими явлениями, я пришел к убеждению, что эти частоты могутбыть значительно ниже расчетных. В пламени мы вызываем небольшие коле-бания, заставляя молекулы или атомы сталкиваться. Но каков коэффициентэтих столкновений и вызываемых вибраций? Конечно, он будет меньше коэф-фициента ударов колокола и звуковых вибраций или коэффициента разрядови колебаний конденсатора. Мы можем заставить молекулы газа сталкиватьсяпри помощи переменных электрических импульсов высокой частоты; такжемы можем инициировать процесс в пламени; а из опытов с частотами, которыемы можем в настоящее время получать, я думаю, можно получить результатс импульсами, которые можно передать по проводу.
Рассуждая подобным образом, мне показалось интересным продемон-стрировать твердость вибрирующего газового столба. Хотя с такой низкойчастотой, как 10 000 колебаний в секунду, которую я без труда сумел полу-чить от специально созданного генератора, задача сначала выглядела безна-дежной, я всё же провел ряд опытов. Опыты с воздухом при обычном давле-нии не дали результатов, но когда я немного разредил воздух, мне кажется,получил несомненное опытное подтверждение искомого свойства. Так как та-кой результат может привести умелых экспериментаторов к важным выводам,я опишу один из опытов.
Хорошо известно, что когда из трубки немного откачан воздух, разрядможет пройти в форме тонкой светящейся нити. Когда он вызывается токомнизкой частоты, полученным от катушки, работающей как обычно, эта нитьинертна. Если поднести к ней магнит, то ближайшая ее часть притягивается
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
143
или отталкивается, в зависимости от того, как направлены силовые линиимагнита. Мне пришла мысль, что если такую нить получить от тока высокойчастоты, то она должна быть более или менее твердой, а так как это можноувидеть, то можно и изучить. В соответствии с этим я приготовил трубку диа-метром 1 дюйм и длиной 1 метр с покрытием на обоих концах. В трубке былсоздан вакуум до такой степени, что при небольшой нагрузке можно былополучить нитевидный разряд. Надо сказать, что общий вид трубки и степеньвакуумирования отличаются от того, какими они бывают при работе с обыч-ными низкочастотными токами. Так как предпочтительнее работать с однимвыводом, приготовленная трубка была подвешена на проводе, соединенномс одним выводом катушки через жестяное покрытие, к нижнему концу с пок-рытием иногда присоединялась изолированная пластина. Когда образовыва-лась нить, она тянулась через верхнюю часть трубки и терялась внизу. Еслиона обладала твердостью, то выглядела не как эластичный шнур, натяну-тый между двумя опорами, а как шнур, подвешенный на опоре с неболь-шим грузом на нижнем конце. Когда полюс магнита подносили к верхнемуконцу светящейся нити, она в этом месте меняла положение под магнитнымили электростатическим воздействием; когда раздражитель быстро убирали,получался аналогичный результат, как будто подвешенный шнур оттянули,а потом быстро отпустили рядом с точкой подвешивания. При этом светяща-яся нить начинала вибрировать и на ней образовывались два видимых и одиннеотчетливый узел. Вибрации продолжались полных восемь минут, посте-пенно затухая. Скорость колебаний часто ощутимо менялась, и можно былозаметить электростатическое воздействие стекла на колеблющуюся нить; нобыло ясно, что электростатика не являлась причиной колебаний, ибо нитьобычно была стабильна, а иногда колебания вызывались быстрым приближе-нием пальца к верхней части трубки.
При помощи магнита нить можно было разбить на две части и обе виб-рировали. Поднеся руку к нижней части трубки или к изолированной плас-тине можно было ускорить колебания; это можно было сделать, насколькоя заметил, увеличив частоту и потенциал. Так, увеличение частоты или про-хождение более сильного разряда той же частоты, соответствовало натяжениюшнура. Я не получил опытного подтверждения при разрядах конденсатора.Световая полоса, возбуждаемая в трубке периодическими разрядами лейден-ской банки, должна обладать твердостью, и если ее деформировать и внезап-но отпустить, должна вибрировать. Но, вероятно, количество вибрирующеговещества было настолько мало, что, несмотря на крайне высокую скорость,инерция не могла проявиться. Кроме того, наблюдение в таких случаях оченьтрудно производить по причине собственных колебаний.
Демонстрация того факта, который всё еще нуждается в эксперимен-тальном подтверждении, что вибрирующий газовый столб имеет упругость,может сильно изменить взгляды мыслителей. Когда можно заметить это
144
Никола Тесла. Лекции
свойство при низких частотах и незначительном потенциале, то как же будетвести себя газообразная среда под воздействием огромного электростатиче-ского напряжения, которое может иметь место в межзвездном пространстве,и которое может колебаться с непостижимой скоростью? Существование та-кой электростатической, ритмично колеблющейся силы - электростатическо-го поля - показало бы возможный путь формирования твердых веществ изультрагазообразного правещества, а также как поперечные и другие типыколебаний могут передаваться сквозь газообразную среду, наполняющую всюВселенную. Тогда эфир может быть настоящей жидкостью, лишенной упру-гости и находящейся в состоянии покоя, причем это необходимое звено в цепивзаимодействия. Что определяет упругость тела? Это должны быть скоростьи количество движущегося вещества. В газах скорость может быть значитель-ной, но плотность крайне мала; в жидкости скорость скорее всего мала, хотяплотность может быть значительной; и в обоих случаях инерционное сопро-тивление, оказываемое смещению, практически равно нулю. Но поместитестолб газа (или жидкости) в напряженное, часто колеблющееся электростати-ческое поле, и инерционное сопротивление не заставит себя долго ждать. Теломожет более или менее свободно двигаться сквозь вибрирующую массу, нов целом она будет упругой.
Есть тема, которой я должен коснуться в связи с этими опытами: вы-сокий вакуум. Это предмет не только очень интересный, но и полезный, таккак его изучение может привести к результатам огромной важности. В по-требительских устройствах, таких, как лампы накаливания, которые питают-ся от обычных систем распределения, более высокая степень вакуумированияне принесет большой пользы. В таком случае вся нагрузка ложится на нить,а газ почти не причем; усовершенствование, следовательно, будет ничтожным.Но когда мы начинаем использовать очень высокие частоты и потенциалы,действие газа становится очень важным, и вакуум серьезно изменяет резуль-таты. До тех пор, пока применялись обычные, даже очень большие катушки,изучение предмета было ограничено, так как именно в тот момент, когда этостало наиболее интересным, изучение прекратилось по причине того, что до-стигнут «неударный» вакуум. Но в настоящее время мы можем получить отразрядной катушки потенциалы гораздо более высокие, чем были способныдать самые большие катушки, и, что еще более важно, мы можем заставитьпотенциал меняться с огромной скоростью. Оба эти достижения позволяютнам пропускать световые разряды через вакуум любой степени, и поле нашихисследований значительно расширилось. Я полагаю, что из всех возможныхнаправлений разработки практичного осветительного прибора, направлениевысокого вакуума кажется наиболее многообещающим. Но для получениякрайней степени вакуума приборы должны быть значительно усовершенство-ваны, и абсолютного совершенства мы не достигнем, пока не заменим механи-ческую помпу усовершенствованной электрической. Молекулы и атомы могут
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
145
быть вытеснены из лампы под воздействием огромного потенциала: таков бу-дет принцип вакуумной помпы будущего. В настоящее же время мы должныполучить наилучший результат механическими средствами. В этом плане нелишними окажутся несколько слов о методе и устройстве для получения край-не высокой степени вакуума, которые я создал в процессе моих исследований.Очень вероятно, что и другие исследователи могли пользоваться подобнымиустановками, но так как, возможно, в описании этой будет нечто интересное,несколько замечаний, которые позволят обрисовать изыскания более полно,я всё же сделаю.
Устройство показано на рисунке 30. У - это насос Шпренгеля, которыйбыл изготовлен специально для этой работы. Запорный кран не использовался,
Рис. 30
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image90.jpeg" \* MERGEFORMATINET
146
Никола Тесла. Лекции
а вместо него в горловину резервуара R был вмонтирован полый клапан s.Этот клапан имеет небольшое отверстие h, через которое поступает ртуть; раз-мер выходного отверстия о тщательно выверен и подогнан под сечение трубкиг, которая припаяна к резервуару, а не соединена с ним обычным способом.В этом устройстве удалось избежать проблем и недостатков, которые частовозникают вследствие использования запорного крана на резервуаре и соеди-нения последнего с вертикальной трубкой.
Помпа соединяется (7-образной трубкой Т с большим резервуаром RrС особой тщательностью были пригнаны поверхности кранов р и рр обе они,а также ртутные чашки над ними сделаны особенно длинными. После того,как (7-образная трубка была пригнана и установлена на место, ее нагрели,чтобы снять напряжение неплотно пригнанных частей. (7-образная трубкаимеет запорный кран С и два отвода д и gt - один для маленькой колбы Ь, гденаходится едкое кали, а другой - для приемника г, где надо создать вакуум.
Резервуар посредством резинового шланга соединяется с резервуаромR„ который немного больше, и оба они снабжены запорными кранами С/и С,, соответственно. Резервуар R, может при помощи штатива опускатьсяи подниматься таким образом, что, когда он заполнен ртутью и клапан С, за-крыт, так чтобы в поднятом положении в нем создавался вакуум Торричелли,его можно поднять так высоко, чтобы ртуть в резервуаре Rf поднялась вышезапорного крана С : а когда этот кран закрыт, а резервуар R, внизу и вакуумТорричелли образуется в резервуаре его можно было опустить так низко,чтобы ртуть полностью перетекла из резервуара Rt в резервуар R.} и всталачуть выше запорного крана С,.
Емкость помпы и сочленений меньше соответственно вместимости резер-вуара Rp так как степень вакуума зависит от соотношения этих величин.
При помощи этого устройства я собрал воедино все средства производ-ства высокого вакуума, применявшиеся в предыдущих опытах, в частностиедкое кали. Позволю себе сказать касательно его использования: можно сэко-номить значительное количество времени и усовершенствовать работу помпы,расплавив и доведя до кипения это вещество, как только, или даже раньше,чем помпа установится. Если этого не сделать, то едкое кали, как обычно принизких оборотах, может выделить влагу и помпа будет много часов работать,не давая высокого вакуума. Едкое кали я нагревал спиртовкой, попускалчерез него разряд или пропускал ток через провод, находящийся в нем. Пре-имущество последнего способа в том, что таким образом нагрев можно быс троповторить.
В целом процесс откачки воздуха выглядел так: вначале, когда запор-ные краны С и С; открыты, а все остальные сочленения закрыты, резервуарЯ, был поднят так высоко, что ртуть заполнила резервуар Rf и узкую часть(7-образной трубки. Когда помпа начинала работать, ртуть, конечно, быст-ро поднималась в трубке, а резервуар i?, опускался, причем исследователь
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
147
удерживал ртуть примерно на том же уровне. Резервуар R, уравновешивалсядлинной пружиной, которая облегчала эту работу, а трения частей было до-статочно, чтобы удерживать его в любом положении. Когда насос Шпренгелязаканчивал свою работу, резервуар R? опускался еще ниже и уровень ртутив i?; опускался и она заполняла R2, после чего клапан С, закрывался. Воз-дух, прижатый к стенкам Rp и воздух, поглощенный ртутью, выпускался,и чтобы освободить ртуть от всего воздуха, резервуар R, много раз опускалсяи поднимался. Во время этого процесса некоторое количество воздуха, кото-рое собиралось под запорным краном С,, выгонялось из R2 путем опусканияего достаточно низко и открывания крана; кран закрывался перед тем, какподнять сосуд. Когда весь воздух был удален из ртути и больше не скапли-вался в R2, его опускали и прибегали к помощи едкого кали. Теперь резер-вуар R7 был снова поднят, пока ртуть в Rt не устанавливалась выше кра-на С;. Поташ плавили и кипятили, и влага частично устранялась насосом,а частично реадсорбировалась; и этот процесс нагрева и охлаждения повто-рялся много раз, и каждый раз после того, как влага впитывалась или выгоня-лась, резервуар R., много раз поднимали и опускали. Таким образом из ртутиудалялась вся влага и оба резервуара были готовы к работе. Тогда резервуарR7 поднимался в верхнее положение и помпу включали па длительный срок.Когда достигалась наивысшая степень вакуума, колба с поташем оборачива-лась хлопковой тканью, пропитанной эфиром, для того, чтобы держать ее принизкой температуре, затем резервуар R., опускали и, после того как резервуарi?, опустел, приемник г быстро закупоривали.
Когда вставляли новую колбу, ртуть поднималась выше крана Cf, кото-рый был закрыт для того, чтобы оба резервуара и ртуть находились в наилуч-шем состоянии, и ртуть никогда не удалялась из Rjf за исключением тех слу-чаев, когда достигалась наивысшая степень откачки. Необходимо соблюдатьэто правило, чтобы устройство хорошо работало.
Применяя такую конструкцию, я работал очень быстро, а когда уст-ройство было в абсолютном порядке, можно было получить флюоресценциюв небольшой колбе менее чем за 15 минут, что, конечно, очень быстро для не-большой лабораторной установки, которая потребляет примерно 100 фунтовртути. При работе с небольшими колбами соотношение емкости насоса, при-емника и сочленений и резервуара R было примерно 1-20, а уровень дости-гаемого вакуума обязательно очень высокий, хотя и не могу назвать точныецифры и уверенно сказать, насколько высок уровень.
Исследователя в процессе опытов более всего впечатляет поведение га-зов, подвергнутых воздействию высокочастотного электростатического напря-жения. Но его не должно покидать сомнение: можно ли наблюдаемые эффек-ты отнести именно на счет молекул или атомов газа, чей химический анализпроисходит перед ним, или в игру вступает другое газообразное вещество,имеющее в своем составе атомы или молекулы, погруженные в жидкость,
148
Никола Тесла. Лекции
заполняющую пространство. Такая среда обязательно должна существо-вать, и я убежден, что, например, даже при отсутствии воздуха поверхностьи пространство вокруг предмета нагревались бы от быстро колеблющегосяпотенциала тела; но такого нагрева поверхности и окружающего простран-ства не может произойти при удалении всех свободных атомов, если быосталась однородная, несжимаемая и эластичная жидкость - какой долженбыть эфир, - ибо тогда не было бы ни ударов, ни столкновений. В такомслучае, что касается самого тела, могут происходить только внутренние по-тери от трения.
Поразительным является то, что разряд сквозь газ проходит тем легче,чем больше частота импульсов. В этом случае его поведение диаметральнопротивоположное металлическому проводнику. В последнем случае с по-вышением частоты роль импеданса возрастает, но газ ведет себя скорее какцепь конденсаторов: возможность прохождения заряда через него, видимо,зависит от скорости изменения потенциала. Если это так, тогда в вакуумнойтрубке любой длины, неважно какова сила тока, самоиндукция будет нич-тожно мала. Тогда мы имеем проводник в виде газа, способный передаватьэлектрические импульсы любой частоты которую мы сможем получить. Еслибы частоту удалось поднять до достаточно высокого уровня, тогда можнобыло бы реализовать любопытную систему распределения электроэнергии,которая заинтересовала бы газовые компании: металлические трубы, запол-ненные газом, где металл - это изолятор, а газ - проводник. Конечно, мож-но изготовить полый медный стержень, разрядить в нем газ, и пропускаяимпульсы достаточно высокой частоты через контур вокруг него, довестигаз внутри до высокой степени накала; но что касается сил, то весьма сом-нительно, будет ли при таких импульсах медный стержень действовать какстатический экран. С такими парадоксами и очевидно невозможными ситу-ациями мы сталкиваемся на каждом шагу в нашей работе, и именно в нихв большой степени и заключается основная привлекательность исследований.
Здесь у меня короткая широкая трубка, из которой откачан воздух,покрытая толстым слоем бронзы, не дающей свету поступать внутрь. Метал-лический зажим для подвешивания трубки укреплен посередине и касаетсятрубки. Теперь я хочу зажечь газ внутри, подвесив трубку на проводе, со-единенном с катушкой. Любой, кто проводит этот опыт впервые, скорее всегопожелает остаться в одиночестве, дабы не стать посмешищем для ассистентов.И всё же трубка освещается, несмотря на металлическое покрытие, и свет ясновиден сквозь него. Длинная трубка, покрытая алюминиевой бронзой, доволь-но ярко загорается, если ее держать в одной руке, а другой касаться выводакатушки. Мне могут возразить, что покрытия недостаточно хорошие провод-ники; однако, даже если они имели бы большое сопротивление, они должныэкранировать газ. Конечно, они экранируют газ, находясь в состоянии покоя,но не так хорошо, когда на них волнообразно воздействуют. Потери энергии
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
149
в трубке, несмотря на экран, происходят благодаря газу. Если бы мы взялиполый металлический шар и заполнили его абсолютно несжимаемым жидкимдиэлектриком, внутри шара не было бы потерь, и, соответственно, можнобыло бы сказать, что содержимое прекрасно экранировано, хотя потенциали быстро меняется. Даже если шар заполнить маслом, потери всё равно былибы меньше в сравнении с газом, так как в последнем случае сила порождаетсмещения, а это означает удары и столкновения.
Неважно, под каким давлением находится газ, он становится важнымфактором нагрева проводника, когда электрическая плотность велика, а час-тота высокая. То, что для нагрева проводника путем светящегося разряда воз-дух является очень важным элементом, так же точно, как экспериментальнодоказанный факт. Можно проиллюстрировать действие воздуха при помощи
следующего опыта: я беру ко-роткую трубку с небольшим ва-куумом внутри, по центру кото-рой от одного конца до другогопроходит платиновый провод.
По нему пропускаю постоян-ный или низкочастотный ток ион равномерно нагревается повсей длине. Нагрев происходитвследствие проводимости, илифрикционных потерь, а газ вок-руг провода, как видим, не вы-полняет никакой функции. Нотеперь позвольте мне пропус-тить прерывистые разряды иливысокочастотный ток. И сновапровод нагревается, но тольков этот раз в основном на кон-цах и меньше всего в середине;и если частота импульсов, илискорость изменения, достаточновысока, то провод можно дажеперерезать посередине, так каквесь нагрев происходит благо-даря разреженному газу. Здесьгаз может выступать только какпроводник, не имеющий сопро-тивления, отводящий ток от про-вода, поскольку сопротивлениепоследнего сильно возрастает,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image91.jpeg" \* MERGEFORMATINET
150
Никола Тесла. Лекции
при этом лишь нагревая концы провода, так как они сопротивляются прохож-дению разряда. Но совсем необязательно, чтобы газ в трубке был проводни-ком; давление его может быть крайне низким, и всё же концы провода нагре-ются, как доказано опытом, только в данном случае эти два конца не будутиметь электрического контакта через газообразную среду. Итак, то что проис-ходит при высоких частотах и потенциалах в вакуумной трубке, происходити при разряде молнии при обычном давлении. Нам необходимо лишь помнитьоб одном из фактов, которые мы обнаружили во время этих исследований,а именно: в ответ на высокочастотные импульсы газ при обычном давленииведет себя так, как будто он разрежен. Я думаю, что во время разрядов мол-нии часто провода или предметы-проводники испаряются только из-за того,что присутствует воздух, и что если бы проводник был погружен в изолирую-щую жидкость, он был бы в безопасности, так как тогда энергия была бы пот-рачена где-то в другом месте. Исходя из поведения газов в ответ на внезапныеимпульсы высокого потенциала я склонен сделать вывод, что не может бытьболее верного пути отвода разряда молнии, чем дать ему пройти через некийобъем газа, если только это можно практически осуществить.
Есть еще два свойства, на которых, я считаю, необходимо остановитьсяв связи с данными опытами, - «лучистое состояние» и «неударный вакуум».
Каждый, кто изучал труды Крукса, должен находиться под впечатле-нием, что «лучистое состояние» - это свойство газа, неотделимое от высокойстепени вакуума. Но следует помнить, что явления, наблюдаемые в вакуум-ном сосуде, ограничены характером и емкостью применяемого устройства.Я думаю, что в колбе молекулы или атомы двигаются по совершенно прямойлинии не потому, что не встречают препятствия, а потому, что скорость, пере-данная им, достаточна для того, чтобы двигаться по прямой. Средняя длинапрямого пути - это одно, а скорость - количество энергии, связанное с дви-жущимся телом, - совсем другое, и при обычных обстоятельствах, я полагаю,это всего лишь вопрос потенциала или скорости. Катушка с разрядником,когда потенциал очень высок, вызывает флюоресценцию и отбрасывает тенипри сравнительно низком вакууме. При разряде молнии материя движется попрямой при нормальном давлении, когда средняя длина свободного пробегакрайне мала, и часто изображения проводов или иных металлических предме-тов проецируются частицами, резко отброшенными по прямой линии.
Для того чтобы экспериментально продемонстрировать правильностьприведенных высказываний, я приготовил лампу. В колбе L (рисунок 31) нанити накаливания f я укрепил кусочек извести i. Нить накаливания соеди-нена с проводом, идущим в лампу, конструкция которой показана на рисунке19. Когда лампа подключается к проводу, соединенному с выводом катушки,а последняя начинает работать, кусок извести i и выступающая часть нити fначинают подвергаться бомбардировке. Степень откачки воздуха такова, чтопотенциала катушки достаточно для начала флюоресценции, которая исчеза-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
151
ет по мере ухудшения вакуума.
Так как известь содержит вла-гу, которую отдает при нагре-вании, флюоресценция длитсянесколько мгновений. Когдаизвесть достаточно нагрета,влаги отдается столько, сколь-ко нужно, чтобы уничтожитьвакуум. Так как бомбардировкапродолжается, одна часть кус-ка извести нагревается больше,чем другие, и в результате поч-ти весь разряд проходит черезэту точку, которая сильно на-гревается, и белый поток частицизвести (рисунок 31) испуска-ется из этой точки. Этот потоксостоит из «лучистой материи»,хотя уровень вакуума низкий.
Частицы движутся по прямой,так как скорость, сообщеннаяим, велика, и это происходитпо трем причинам - большойэлектрической плотности, вы-сокой температуры небольшогоучастка, и того, что частицы из-вести легко отрываются и уно-
сятся - гораздо легче частиц углерода. При тех частотах, которые мы можемполучить, частицы ощутимо отрываются и отбрасываются на значительноерасстояние, но при достаточно высоких частотах такого не произойдет: в этомслучае будет распространятся только напряжение или через колбу будут пе-редаваться вибрации. Нечего и говорить о том, чтобы достичь такой высоты,если предположить, что атомы движутся со скоростью света; но я полагаю,что такое невозможно - для этого потребуется огромный потенциал. При техпотенциалах, которые мы можем получить, даже от катушки с разрядником,скорость не должна быть важна.
Что касается «неударного вакуума» следует отметить, что он имеет мес-то только при низкочастотных импульсах и является необходимым в силуневозможности отвода достаточного количества энергии такими импульсамив высоком вакууме, так как те немногие атомы, которые находятся рядомс выводом, вступая с ним в контакт, отталкиваются от него и держатся на рас-стоянии сравнительно долго, и поэтому не выполняется достаточно работы,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image92.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 32
Рис. 33
152
Никола Тесла. Лекции
чтобы эффект стал виден для глаза. Если разницу потенциалов на выводахподнять, то диэлектрик пробивается. Но при очень высокой частоте импуль-сов такого пробоя не произойдет, так как любое количество работы можетбыть выполнено путем постоянного возбуждения атомов в вакуумном сосуде.Нетрудно - даже при той частоте, которую мы получаем от нашего генерато-ра, - достичь той стадии, когда разряд не проходит между двумя электродамив узкой трубке, причем каждый электрод соединен с выводом катушки, нотрудно достичь того момента, когда световой разряд не формируется вокругкаждого электрода.
Естественно, в связи с высокочастотными токами возникает мысль,о том, чтобы использовать их мощную электродинамическую индукцию дляполучения световых эффектов в запаянной стеклянной колбе. Подводящийпровод - один из недостатков современных ламп накаливания, и если не будутсделаны другие шаги вперед, то хотя бы от этого недостатка надо избавиться.И потому я провел несколько опытов в разных направлениях, некоторые изкоторых описал в своих прошлых публикациях. Здесь хочу упомянуть одноили два направления, в которых я двигался.
Много ламп было создано, как показано на рисунках 32, 33.
На рисунке 32 широкая трубка Т плотно соединена с меньшей по раз-меру VH-образной трубкой U из фосфоресцентного стекла. В трубке Т распо-лагается обмотка С из алюминиевого провода, на концах которого имеютсямаленькие алюминиевые шарики t и tp размещенные в трубке U. Трубка Тустановлена в гнезде, содержащим первичную обмотку, через которую обыч-но пропускались разряды лейденских банок, а разреженный газ в маленькойтрубке U возбуждался до яркого свечения токами высокого напряжения, на-веденными в обмотке С. Когда, для того чтобы индуцировать токи в обмоткеС, использовались разряды лейденской банки, выяснилось, что необходимоплотно набить трубку Т изолирующим порошком, так как между витками об-мотки часто возникали разряды, особенно когда первичная обмотка толстаяи промежуток, через который разряжались банки, большой - всё это доста-вило много хлопот.
На рисунке 33 показана лампа другой конструкции. На этот раз трубкаТ запаяна в колбе L. Трубка содержит обмотку С, которая проходит сквозьмаленькие трубки t и Д, которые припаяны к трубке Т. Две тугоплавкиеголовки m и гп, укреплены на нитях накаливания, соединенных с концамипроводов, проходящих через стеклянные трубочки t и tr В целом в лампах,изготовленных по этой схеме, колба L сообщалась с трубкой Т. Для этой целиконцы трубочек t и /;( были немного оплавлены горелкой, чтобы держать про-вод, но не мешать сообщению. Трубка Т с маленькими трубками и проводамив них и тугоплавкие головки гп и гп, были сначала приготовлены, а затемзапаяны в колбу L, после чего внутрь была помещена обмотка С и к ее кон-цам присоединены провода. Затем трубка была плотно набита изолирующим
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
153
порошком, закрыта и на конце оставлено лишь небольшое отверстие, кудадосыпали порошок, а потом и его закрыли. Обычно в лампах, изготовленныхв соответствии с рисунком 33, на кончики s трубок t и надевались алюмини-евые трубочки а для защиты от нагрева. Головки т и т1 можно было довестидо любой степени накала, пропуская по обмотке С разряды лейденских банок.В таких лампах с двумя головками происходит любопытный эффект образо-вания теней каждой головки.
Еще одно направление, по которому я неутомимо продвигался, - воз-будить при помощи электродинамической индукции ток или световой разрядв вакуумной трубке или колбе. Этот предмет получил такую тщательную раз-работку у профессора Дж. Дж. Томсона, что я вряд ли могу что-нибудь доба-вить, даже если бы сделал его темой сегодняшней лекции. И всё же, посколь-ку опыты постепенно привели меня к определенным результатам и взглядам,этой теме следует посвятить несколько слов.
Многим, конечно, приходило в голову, что если вакуумную трубку сде-лать длиннее, то эдс на единицу длины трубки, необходимой для прохожде-ния через нее заряда, постоянно уменьшается; так что даже при низкой частотесветовой разряд можно возбудить в такой трубке, замкнутой на себя. Такуютрубку можно пустить вокруг зала или по потолку и тут же получится источникхорошего освещения. Но такой прибор нелегко изготовить и трудно им управ-лять. Не получится сделать трубку из коротких отрезков, так как при обычнойчастоте на покрытии будут значительные потери, и, кроме того, если приме-нять покрытия, лучше подавать ток напрямую в трубку, соединив покрытияс трансформатором. Но если удастся справиться со всеми этими препятствиями,всё-таки при низких частотах преобразования света будут неэффективны, какя уже говорил. При использовании крайне высоких частот длину вторичной об-мотки - иными словами, размер сосуда - можно уменьшить, и эффективностьпреобразования света возрастает, если только придумать методы продуктивногополучения таких частот. Так мы приходим из теоретических и практическихсоображений к необходимости применения высоких частот, а это значит - вы-сокой эдс и малого тока в первичной обмотке. Когда мы работаем с зарядамиконденсатора - а они в настоящее время являются единственным известнымсредством получения крайне высоких частот, - мы получаем эдс в несколь-ко тысяч вольт на один виток первичной обмотки. Мы не можем увеличитьв несколько раз электродинамический индуктивный эффект, намотав большевитков первичной обмотки, так как приходим к выводу, что лучше всего ра-ботать с одним витком, хотя от этого правила иногда приходится отступать,и нам приходится довольствоваться тем, что мы можем получить от одноговитка. Но прежде чем мы проведем много опытов с крайне высокими частота-ми, необходимыми для получения в лампе эдс в несколько тысяч вольт, мыпоймем огромную важность электростатических эффектов, а они усиливаютсясоответственно электродинамическим по мере роста частоты.
154
Никола Тесла. Лекции
Итак, если нам что-то и нужно, так это увеличение частоты, а это плохоотразится на электродинамических эффектах. С другой стороны, можно уси-лить электростатическое воздействие, добавив витков во вторичной обмоткеили соединив самоиндукцию и емкость для увеличения потенциала. Следуеттакже помнить, что, понизив до минимума силу тока и увеличив потенциал,можно гораздо проще передавать электрические импульсы высокой частотыпо проводнику.
Эти и подобные мысли вселили в меня решимость посвятить больше вни-мания электростатическим явлениям и попытаться получить как можно болеевысокие и как можно более быстро меняющиеся потенциалы. Тогда я обнару-жил, что могу возбудить вакуумную трубку на значительном расстоянии припомощи проводника, соединенного с правильно сконструированной катушкой,и, преобразовав колеблющийся ток от конденсатора в больший потенциал,сформировать переменные электростатические поля, которые действовали навсём пространстве комнаты, зажигая трубку независимо от того, где ее держа-ли. Я понял, что сделал шаг вперед и держался этого направления; но хочусказать, что со всеми, влюбленными в науку и прогресс, делю одно желание- достичь полезного результата, действуя в любом направлении, куда ведетменя мысль или эксперимент. Я думаю, что выбрал правильное направле-ние, так как не вижу, наблюдая за явлениями, которые проявляются по мереувеличения частоты, что еще может действовать между двумя цепями, по ко-торым проходят импульсы с частотой, к примеру, несколько сотен миллионовколебаний в секунду, как не электростатические силы. Даже при ничтож-но малых частотах энергия почти вся будет потенциальной, и я укрепилсяв убеждении, что какова бы ни была природа движения света, он происходитот огромного электростатического напряжения, вибрирующего с крайне высо-кой скоростью.
Из всех этих явлений с токами, или электрическими импульсами высо-кой частоты, самыми поразительными для аудитории являются, несомненно,те, которые происходят в электростатическом поле, действующем на значи-тельном расстоянии, и начинающему лектору лучше всего начать и закон-чить выступление демонстрацией этих удивительных эффектов. В одной рукея держу трубку и перемещаю ее, а она загорается в любом месте; на всём про-странстве действуют невидимые силы. Но беру другую трубку, и она можетне загореться, так как вакуум очень высок. Я возбуждаю ее при помощи ка-тушки с разрядником, и теперь она светится в электростатическом поле. Могуотложить ее на несколько недель или месяцев и всё же она не утратит способ-ности возбуждаться. Какие изменения я произвел в трубке, возбудив ее? Еслиатомам сообщается движение, то трудно понять, как оно может продолжатьсятак долго, не затухая от фрикционных потерь; и если создать напряжениев диэлектрике, как это происходит при простой электризации, то нетруд-но увидеть, как оно бесконечно существует, но очень трудно понять, почему

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
155
такое состояние способствуетвозбуждению, когда мы имеемдело с часто меняющимся по-тенциалом.
Так как я демонстрировалэти явления впервые, я обна-ружил некоторые интересныеэффекты. Например,я получилнакал головки,нити или прово-да, заключенных в трубку. Дляполучения такого результата не-обходимо было экономить энер-гию, полученную от поля,и на-править ее на небольшой пред-мет, который надо было нака-лить. Поначалу задача казаласьтрудной, но накопленный опытпозволил мне быстро добить-ся результата. На рисунках 34и 35 показаны две такие труб-ки, которые специально при-готовлены для такого случая.
На рисунке 34 короткая труб-ка 7\, припаянная к еще однойдлинной трубке Т, имеет стек-лянную ножку 5 с платиновымпроводом в ней. Очень тонкаянить накаливания / соединенас этим проводом, а наружу вы-
водится при помощи медногорис 34рис ^
провода w. Трубка имеет вне-шнее и внутреннее покрытия С
и Сп соответственно, и заполнена до уровня покрытий и немного выше изо-лирующим порошком. Эти два покрытия служат для проведения всего лишьдвух опытов с трубкой, а именно: для получения желаемого эффекта присоединении с телом экспериментатора или другим предметом провода w, илис индуктивным действием сквозь стекло. Ножка 5 снабжена алюминиевойтрубкой а, для чего, объяснялось ранее, и только небольшая часть нити вы-ступает из этой трубки. Если держать трубку Т в любом месте электростати-ческого поля, то нить накаляется.
Более интересное устройство изображено на рисунке 35. Конструкцияего такая же, как и прежде, но здесь вместо нити накаливания небольшой
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image93.jpeg" \* MERGEFORMATINET
156
Никола Тесла. Лекции
платиновый проводок р запаян в стеклянную ножку 5 и согнут над ней коль-цом, а затем соединен с внутренним покрытием С. Небольшая ножка s1 снаб-жена иголкой, на конце которой свободно закреплена крыльчатка v из тон-кой слюды. Для того чтобы крыльчатка не упала, тонкая стеклянная ножкад надлежащим образом согнута и соединена с алюминиевой трубкой. Еслистеклянную трубку держать в любом месте электростатического поля, то пла-тиновый провод быстро накаляется и слюдяная крыльчатка начинает быстровращаться.
Интенсивное свечение в лампе можно вызвать, просто соединив еес пластиной внутри поля, и при этом пластине не обязательно по размерубыль больше абажура лампы. Фосфоресценция, вызываемая этими токами,несравненно более мощная, чем та, что вызывается обычным устройством.Небольшая фосфоресцентная лампа, если ее соединить с катушкой, излуча-ет достаточно света, чтобы читать шрифт обычного размера на расстояниипяти-шести шагов. Мне было интересно понаблюдать, как некоторые из фос-форесцентных ламп профессора Крукса будут вести себя с этими токами,и он оказал мне любезность, предоставив в мое распоряжение несколькотаких ламп. Полученные эффекты замечательны, особенно при использова-нии сульфида кальция и сульфида цинка. От катушки с разрядником онисветятся очень интенсивно, даже если их держать в руке, а другой касатьсявывода катушки.
К каким бы результатам ни вели эти исследования, основной инте-рес заключается в производстве эффективного осветительного прибора. Нив одной из отраслей электроиндустрии прогресс так не желателен сейчас,как в производстве света. Каждый думающий человек, когда он размышля-ет над варварскими методами, которые сейчас применяются, над прискорб-ными потерями, имеющими место в наших лучших системах производствасвета, должен спросить себя: а что же такое свет будущего? Это твердыйэлемент накаливания, как теперь, или светящийся газ, или светящееся тело,или что-то вроде горелки, но гораздо более эффективное?
Вряд ли удастся серьезно усовершенствовать газовую горелку, скореевсего не потому, что изобретательный человек ломал над этим голову не-сколько столетий без каких-либо радикальных шагов вперед, - хотя и этотаргумент не лишен оснований, - но потому, что в горелке вибрации болеевысокой частоты не могут быть получены, если не начать с низких вибра-ций. Ибо как еще образуется пламя, если не путем падения поднятого груза?Такой процесс нельзя поддерживать без обновления, а обновление повторя-ется переходом от низких к высоким колебаниям. Видимо, есть только одинспособ усовершенствовать горелку - постараться получить более высокийуровень накала. Больший накал означает более быструю вибрацию, и какследствие - больше света из того же материала и большая экономия. В этомнаправлении сделано несколько усовершенствований, но прогресс замедля-
ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ...
157
ется несколькими ограничениями. Оставив в стороне горелку, у нас остаетсятри упомянутых способа, которые по природе своей электрические.
Допустим, что освещение будущего будет основано на накале твердогоэлемента. Тогда, не правда ли, лучше использовать маленькую головку вместохрупкой нити? Из многих соображений следует, что головка способна даватьбольшую экономию, если предположить, что трудности, связанные с эксплу-атацией такой лампы, успешно преодолены. Но для работы такой лампы тре-буется высокий потенциал, а для его экономного получения нам требуютсявысокие частоты.
Такие рассуждения более подходят к теме производства света при по-мощи накаливания газа, или флюоресценции. В любом случае нам требуютсявысокий потенциал и высокая частота. Эти мысли посетили меня уже давно.
Кстати, при работе с высокими частотами, мы получаем много выгод,например, экономию при производстве света, возможность работать с однимпроводом, возможность отказаться от подводящего провода и т.д.
Вопрос в том, насколько высокие частоты использовать? Обычные про-водники быстро теряют способность передавать электрические импульсы, ког-да частота резко возрастает. Предположим, что производство импульсов ог-ромной частоты доведено до совершенства, каждый тогда задастся вопросом:как передавать импульсы, если возникнет необходимость?
При передаче таких импульсов через проводники мы должны помнить,что имеем дело с давлением и потоком в обычном понимании этих терминов.Увеличьте давление до огромного значения и, соответственно, уменьшите по-ток, тогда такие импульсы - а они всего лишь варианты давления - без сом-нения, можно передавать по проводу, даже если их частота - много сотенмиллионов колебаний в секунду. Нет, конечно, и разговора о том, чтобы пере-давать такие импульсы по проводу, находящемуся в газообразной среде, дажеесли он защищен толстым слоем самого лучшего изолятора, так как большаячасть энергии будет потрачена на бомбардировку и, соответственно, нагрев.Конец провода, соединенный с источником, будет нагреваться, а другой конецполучит ничтожную долю передаваемой энергии. Основная задача, следова-тельно, заключается в следующем: чтобы использовать такие импульсы, нуж-но найти средство для уменьшения рассеивания.
Первая мысль - использовать тончайший провод в толстой изоляции.Следующая мысль - применить электростатический экран. Оплетка проводаможет быть покрыта тонким проводящим слоем, замкнутым на землю. Но этоне подойдет, так как тогда вся энергия через экран уйдет в землю и мы ниче-го не получим на другом конце провода. Если ставить заземление, то толькочерез провод с огромным сопротивлением или через низкоемкостный конден-сатор. Это, однако, не решает других проблем.
Если длина волны импульсов намного меньше, чем длина провода, тогдасоответствующие короткие волны возбуждаются в покрытии и получается то
158
Никола Тесла. Лекции
же самое, как если бы оно было заземлено. Следовательно, надо, чтобы пок-рытие состояло из отрезков меньшей длины, чем длина волн. Такая конструк-ция не дает абсолютного экранирования, но всё же это в десятки тысяч разлучше, чем никакого. Я полагаю, что покрытие лучше поделить на отрезки,даже если длина волны больше, чем покрытия.
Если провод укрыт абсолютным электростатическим экраном, это то жесамое, как если бы все предметы были удалены от него на бесконечно боль-шое расстояние. Емкость тогда бы уменьшилась до емкости провода, то естьочень малой величины. Тогда стало бы возможным посылать по этому проводуэлектрические вибрации очень высокой частоты на огромные расстояния, неоказывая большого влияния на характер вибраций. Абсолютный экран - это,конечно, невозможно, но я полагаю, что с тем экраном, который я только чтоописал, передача телефонных вызовов через Атлантику стала бы возмож-ной. Исходя из моей идеи, провод, изолированный гуттаперчей, имеет третьепроводящее покрытие, поделенное на участки. Поверх всего этого надо опятьпоместить слой гуттаперчи и другого изолятора, а затем армировать провод.Но такой провод не будет создан, пока информация, передаваемая без прово-дов, не будет пульсирующим сигналом пронизывать всю планету как живойорганизм. Удивительно то, что при нынешнем уровне знаний и накопленногоопыта, не делаются попытки возбудить электростатическое и магнитное поляЗемли для передачи, если уж нечего больше передавать, информации.
Моей целью сегодня было представить вам явления и новые свойстваи выдвинуть идеи, которые, я надеюсь, послужат отправной точкой для но-вых открытий. Моим желанием было показать вам несколько новых занима-тельных опытов. Ваши аплодисменты, звучавшие часто и подолгу, убедилименя, что я своей цели достиг.
В заключение позвольте мне сердечно вас поблагодарить за вашу лю-безность и внимание, и заверить, что возможность обратиться к такой имени-той аудитории и удовольствие представить свои идеи перед обществом такихопытных исследователей - а среди вас есть такие, в чьих трудах многие годыя находил свет озарения и истинное наслаждение, - никогда не будут мноюзабыты.
4О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
ВВЕДЕНИЕ. НЕКОТОРЫЕ МЫСЛИ О ГЛАЗЕ
Когда мы смотрим на мир вокруг нас, на природу, нас впечатляют еекрасота и великолепие. Каждый предмет, который мы воспринимаем, ка-ким бы малым он ни был, есть уже мир сам по себе, как и вся Вселенная,материя и сила, которыми управляет закон, - мир, размышления о кото-ром наполняют нас чувством восхищения и который побуждает нас мыслитьи исследовать. Но во всём огромном мире, из всех предметов, доступныхнашим органам чувств, самым удивительным и возбуждающим воображениеявляется, несомненно, высокоразвитый организм, мыслящее существо. Есликакое-то творение Природы и достойно восхищения, то это наверняка то самоенепостижимое создание, что производит бесконечное множество движенийв ответ на внешние раздражители. Понять его работу, глубже проникнутьв этот шедевр Природы - вот что всегда было делом жизни мыслителей,и после столетий титанически трудных исследований человечество пришлок более или менее правильному пониманию функций его организма и органовчувств. И вот, из всего совершенства и гармонии частей тела, частей, которыесоставляют материальную, осязаемую часть нашего существа, из всех органовглаз - особенно удивителен. Из всех органов чувств, или органов познания,он наиболее ценен, он - великие врата, через которые всё знание проникаетв наш разум, он состоит в самых тесных отношениях с тем, что мы называеминтеллектом. Эти отношения настолько интимны, что мы иногда говорим:глаза - это зеркало души.
Можно принять как факт, подразумеваемый теорией функции глаза,что при каждом внешнем воздействии, то есть при каждом воздействии обра-за на сетчатку, кончики глазных нервов, задействованные в передаче этогообраза мозгу, должны находиться под напряжением, или вибрировать. Те-перь уже не является неправдоподобным то, что когда силой мысли вызыва-ется образ, кончики глазных нервов испытывают отчетливое, хотя и слабоерефлекторное воздействие, а следовательно, его испытывает и сетчатка. Бу-дет ли человечество способно когда-нибудь анализировать состояние сет-чатки, когда на нее оказано воздействие усилием мысли или рефлекторно,
Лекция прочитана перед сотрудниками Института Франклина в Филадельфии 24 февраля 1893года и Национальной ассоциации электрического освещения в Сент-Луисе 1 марта 1893 года.
160
Никола Тесла. Лекции
при помощи каких-либо оптических или иных устройств, обладающих такойчувствительностью, что с их помощью можно в любое время получить пред-ставление о состоянии сетчатки? Если бы это было возможно, тогда проблемучтения мыслей человека с точностью, равной чтению букв в книге, можнобыло бы решить легче, чем многие проблемы позитивной физики, в решениекоторых большинство ученых, если не все, безоговорочно верят. Гельмгольцдоказал, что глазное дно само по себе способно светиться, и что он мог видеть,в полной темноте, движение собственной руки при свете его собственных глаз.Это один из самых замечательных опытов в истории науки и, возможно, не-многие смогли его успешно повторить, так как скорее всего свечение глазсвязано с необычно мощной мозговой деятельностью и большой силой вооб-ражения. Это флюоресценция мозговой активности, так сказать.
Еще одним фактом, имеющим особенное значение в связи с нашим пред-метом, и который замечен многими, так как он упоминается в поговоркахи пословицах, хотя я и не припомню, чтобы этот факт был описан как поло-жительный результат наблюдений, это то, что иногда, когда на ум приходитнеожиданная идея или образ, мы видим перед глазами вспышку света, быва-ет и болезненную, даже при дневном свете.
Таким образом, выражение «Глаза - это зеркало души» имеет под собойоснову, и мы видим, что оно несет в себе истину. Глубокое значение оно имеетдля того, кто, подобно поэту или художнику, лишь следуя врожденному чув-ству любви к природе, находит радость в бесконечном процессе мышленияи простом созерцании природных явлений, но еще более глубокое значениеоно имеет для того, кто, ведомый духом научного эксперимента, пытается ус-тановить причины явлений. Именно для философа, естествоиспытателя, фи-зика глаз является предметом наиболее полного восхищения.
Два факта должны неумолимо поражать разум физика, несмотря на егопредположения, что глаз - это несовершенный оптический прибор, забываяпри этом, что и само понятие о том, что совершенно, а что нет, он получаетчерез этот самый прибор. Первое, глаз - это единственный орган, который не-посредственно испытывает влияние той тонкой среды, которая, как учит наснаука, пронизывает всё пространство; второе, это наиболее чувствительныйиз наших органов, несравненно более чувствительный к внешним воздействи-ям, чем все остальные.
Орган слуха должен подвергнуться воздействию массивных предметов,орган обоняния - улавливает передаваемые свободные материальные части-цы, органы вкуса и осязания или силы, ощущают прямой контакт, или, покрайней мере, воздействие ощутимых предметов, и это верно даже для живыхорганизмов, у которых некоторые из перечисленных органов развиты почтидо совершенства. При всём при этом удивительно, что орган зрения один спо-собен возбуждаться тем, что все остальные органы, вместе взятые, не в силахзаметить, и что всё же играет важнейшую роль во всех природных явлениях,
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
161
что передает энергию и поддерживает движение, и, что самое удивительное,жизнь, но обладает такими качествами, что даже разум самого опытного уче-ного не может не провести границу между ним и всем, что именуется мате-рией. Одна лишь мысль о том, что глаз своей удивительной властью раздви-гает горизонты нашего восприятия - обычно такие узкие - далеко за преде-лы нашего небольшого мира, и оно становится способным объять мириадыиных миров, солнц и звезд в неисчерпаемых глубинах Вселенной, - приводитк предположению, что глаз - это орган высшего порядка. Его возможностинаходятся за пределами нашего понимания. Насколько мы знаем, природаеще не создавала ничего более удивительного. Мы можем получить слабоепредставление о его поистине колоссальных возможностях путем анализаи сравнения. Когда волны эфира накатываются на тело, они вызывают чув-ства тепла или холода, удовольствия или боли, а, может быть, они вызываютиные ощущения, которых мы не знаем, и эти ощущения могут быть любойстепени, и количество этих степеней бесконечно, как бесконечно количествоопределенных ощущений. Но наше осязание не может нам раскрыть различ-ных степеней этих ощущений, если только они не очень сильны. Теперь мыможем легко себе представить, как организм, например человеческий, в бес-конечном процессе эволюции, или, выражаясь более философски, адаптациик природным условиям, при условии возможности пользоваться только чув-ством осязания, например, мог бы развить это чувство до такой степени, чтосмог бы различать мельчайшие различия нагрева предмета даже на некоторомрасстоянии с точностью до сотой, тысячной или миллионной доли градуса.И всё же, даже такая, очевидно невозможная степень совершенства не срав-нится с работой глаза, который способен различить и мгновенно передатьв мозг бесчисленные подробности предмета: форму, цвет или нечто иное. Та-кая способность глаза основывается на двух вещах, а именно: на его способ-ности линейно отображать источник раздражения и на его чувствительности.Сказать, что глаз чувствителен - значит, не сказать ничего. В сравнениис ним остальные органы чудовищно грубы. Орган обоняния, ведущий пса последу оленя, орган осязания, ведущий насекомое в его скитаниях, орган слу-ха, реагирующий на малейшие колебания воздуха, - всё это чувствительныеорганы несомненно, но что они по сравнению с человеческим глазом! Безсомнения, он реагирует на самые слабые отголоски и отзвуки среды; без сом-нения, он доносит до нас эхо других миров, бесконечно далеких, но делаетэто так, что мы не всегда можем понять. Почему же мы не можем? Потомучто мы живем в среде, наполненной воздухом, газами, испарениями и плот-ной массой твердых частиц, летающих в воздухе. Они играют важную рольв различных явлениях; они распыляют энергию колебаний до того, как онисмогут достичь глаза; они - микробы разрушения, они попадают в наши лег-кие и другие органы, забивают каналы и незаметно, но неотвратимо, тормозятток жизни. Если бы мы могли избавиться от взвешенных частиц на линии
162
Никола Тесла. Лекции
окуляра микроскопа, перед нами бы открылись невообразимые чудеса. Даженевооруженный взгляд, я полагаю, смог бы различить в чистой среде неболь-шие предметы на расстоянии, возможно, сотен, а то и тысяч миль.
Но есть нечто, что впечатляет нас гораздо больше, чем все эти удиви-тельные способности, которые мы описали с точки зрения физика, рассмат-рртая этот орган лишь как оптический прибор, - нечто, что завораживаетнас больше, чем его чудесная способность прямо воспринимать колебаниясреды, без вмешательства грубой материи, и больше, чем его непостижимаячувствительность и избирательность. Это его важность для жизненных про-цессов. Независимо от того, каковы взгляды человека на природу и жизнь, ондолжен поразиться, когда впервые его мысль постигнет важность глаза дляфизических процессов и умственной деятельности человеческого организма.Да и как может быть иначе, если глаз - это средство, при помощи которогочеловечество получило все имеющиеся у него знания, которое контролируетвсе наши эмоции и, более того, все наши поступки.
Знания можно получать только при помощи глаз. Какова основа всехфилософских систем прошлого и современности, фактически, всей филосо-фии человека? Я существую, я мыслю, я мыслю, следовательно, я сущест-вую. Но как бы я мыслил, и откуда бы мне было известно, что я существую,если бы у меня не было глаз? Ибо знание подразумевает сознание; созна-ние означает идеи, понятия; понятия подразумевают картинки или образы,а образы - зрение, а следовательно, и орган зрения. Но вот вопрос, а какбыть со слепыми людьми? Да, слепой человек может создавать великолепныепоэмы, формы и сцены настоящей жизни, из того мира, который он физи-чески не видит. Слепой человек может трогать клавиши инструмента с без-ошибочной точностью, может спроектировать самое быстроходное судно, онможет открывать и изобретать, считать и строить, может выполнять и болеепоразительные задачи, но все слепцы, которые творили такое, произошлиот тех людей, у которых были зрячие глаза. Природа может достигать целиразными путями. Как в физическом мире, в безбрежном океане той среды,что пронизывает всё, так и в мире организмов, в жизни заданный импульсраспространяется временами, может быть, со скоростью света, а иногда такмедленно, что веками он кажется застывшим на месте, претерпевая процессы,неподвластные человеческому разуму, но во всех его формах, на всех стадияхэнергия его сохраняется. Одинокий луч света далекой звезды, в незапамятныевремена коснувшийся глаз тирана, возможно, изменил течение его жизни,изменил судьбы народов, может быть, изменил лик Земли, настолько слож-ны, настолько непостижимо запутаны природные процессы. Только тогда мыможем получить представление о величии Природы, когда понимаем, что в со-ответствии с законом сохранения энергии, где бы то ни было, силы находятсяв совершенном равновесии, и поэтому энергия одной мысли может определитьдвижение Вселенной. Совсем необязательно, чтобы отдельный индивидуум,
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
163
или даже поколение, или несколько поколений имели орган зрения, то естьформировали идеи и понятия; но в какой-то момент эволюции глаз долженсуществовать, а иначе мысль, как мы ее понимаем, будет невозможна; иначепонятия, такие, как дух, разум, интеллект, называйте их как хотите, будутневозможны. Понятно, что в каком-то ином мире, у каких-то других существглаз заменен другим органом, таким же или более совершенным, но эти су-щества не могут быть людьми.
Итак, что подталкивает всех нас к намеренным движениям разного рода?Снова глаз. Если я осознаю движение, я должен иметь идею или понятие,а значит - глаз. Если я не совсем осознаю движение, то это происходит пото-му, что образы расплывчаты и смазаны, наложены один на другой. Но когдая произвожу движение, импульс, который меня толкает, происходит изнутриили извне? Величайшие физики не считали для себя зазорным попытатьсяответить на этот и подобные ему вопросы и иногда полностью отдавалисьвосторгу чистой и ничем неограниченной мысли. Такие вопросы обычно неотносят к сфере позитивной физики, но вскоре станут относить. Гельмгольц,возможно, думал о жизни больше, чем любой из современных ученых. ЛордКельвин высказал мысль о том, что жизнь имеет электрическую природу,и что есть сила, которая является неотъемлемой частью организма, опреде-ляющая его движения. Так же, как я убежден в каждой физической истине,я убежден в том, что исходный импульс должен поступать извне. Ибо рассмот-рим простейший организм, известный нам, - возможно, имеется нечто болеепростое - скопление всего лишь нескольких клеток. Если он может совершатьнамеренное движение, то он совершает бесчисленное количество движений,все они определенны и точны. Но механизм, состоящий из конечного числачастей, которых и не очень много, не способен совершать бесчисленное коли-чество определенных движений, поэтому импульсы, руководящие его движе-ниями, должны поступать из окружающей среды. Так, атом, мельчайший эле-мент в структуре Вселенной, постоянно мечется в пространстве, как игрушкав руках внешних сил, как лодка в бушующем море. Прекратись его движе-ние - он умрет. Материя в покое, если бы такое могло существовать, была бымертвой материей, лишенной смысла! Никогда еще мысль, более наполненнаяфилософским смыслом, доселе не звучала. Именно так выразился профес-сор Дьюар, описывая свои восхитительные опыты, где с жидким кислоро-дом обращаются как с водой, а воздух при нормальном давлении сгущаетсяи даже твердеет под воздействием крайнего холода. Эти опыты призваны про-иллюстрировать, как он выражается, последние слабые проявления жизни,последние судороги материи, которая вот-вот умрет. Но человеческий глаз незасвидетельствует такую смерть. Материя бессмертна, ибо на всех просторахВселенной она должна двигаться, колебаться, то есть жить.
Всё это я говорил, ступая по зыбкой почве метафизики, в надежде сде-лать вступление в предмет моей лекции перед уважаемой аудиторией не совсем
164
Никола Тесла. Лекции
скучным. Но теперь, возвращаясь к этому предмету - этому божественномуоргану - зрению, этому неотъемлемому инструменту мысли и интеллектуаль-ного восторга, который открывает нам чудеса Вселенной, при помощи кото-рого мы получили все знания, которыми располагаем, и который стимулируети контролирует всю нашу физическую и умственную деятельность. Что нанего влияет? Свет! А что есть свет?
В последние годы все мы были свидетелями огромных успехов во всехобластях науки. Прогресс настолько велик, что мы не можем не задаться воп-росом, так ли всё это или это просто сон? Столетиями люди жили, мыслили,делали открытия, изобретали и верили в то, что они парят, тогда как они дви-гались со скоростью улитки. Также и мы можем ошибаться. Но принимая заистину наблюдаемые события, как нечто неоспоримое и научно подтвержден-ное, мы должны радоваться огромному прогрессу, но еще более грядущему,судя по тому, какие возможности открылись перед нами благодаря современ-ным исследованиям. Это не открытия, изобретения или достижения в одномнаправлении. Это - продвижение во всех областях научной мысли и экспери-мента. Я имею в виду обобщение естественных сил и явлений, проявляющиесяочертания некоей широкой идеи на научном небосклоне. Именно к этой идее,которая давно завладела прогрессивными умами, я намерен привлечь вашевнимание, и которую я проиллюстрирую опытами в качестве первого шагадля ответа на вопрос: «Что есть свет?», и для современного понимания этогослова.
В мою задачу сегодня не входит рассуждать о свете в общем, цель моейсегодняшней лекции - представить вашему вниманию определенную группусветовых явлений и ряд феноменов, наблюдавшихся при изучении этих яв-лений. Но для того чтобы быть последовательным в своих высказываниях,надо отметить, что в соответствии с той идеей, ныне принятой большинствомнаучного сообщества как положительный результат теоретических и практи-ческих изысканий, что различные формы проявления энергии, которые обыч-но именуются «электрические» или более точно - «электромагнитные», естьпроявления энергии того же свойства, что и лучистое тепло или свет. Следо-вательно, явления света и тепла, а также некоторые другие могут быть на-званы электрическими явлениями. Так наука об электричестве стала матерьювсех наук, и ее изучение стало наиважнейшим. В тот день, когда мы поймем,что такое «электричество», станем свидетелями события еще более великогои более важного, чем все события в истории человечества. Придет время, ког-да удобства, а, может быть, и само существование человека, станет напря-мую зависеть от этого удивительного фактора. Для нашего существования намтребуются тепло, свет и механическая энергия. Как нам получить всё это? Мыполучаем всё это из топлива. Мы получаем всё это, расходуя материалы. Чтобудет делать человек, когда исчезнут леса, когда иссякнут угольные залежи?Исходя из наших сегодняшних знаний останется только одно - передавать
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
165
энергию на огромные расстояния. Люди отправятся к водопадам, к местамприливов, которые являются самой малой частью бесконечно огромных запа-сов природной энергии. Там они обуздают энергию и направят ее в свои посе-ления, чтобы согреть свои дома, дать свет и заставить упорно трудиться своихпослушных рабов - машины. Но как они передадут энергию, если не при по-мощи электричества?! Вот и посудите, правда ли, что тогда удобства, нет, самосуществование человечества будет зависеть от электричества? Я понимаю, чтоэто не мнение инженера-практика, но это и не мнение мечтателя, так как со-вершенно точно, что передача энергии, которая сейчас всего лишь стимул дляпредпринимательства, однажды станет насущной необходимостью.
Для студента, начинающего изучать световые явления, более важнотщательно познакомиться с современными взглядами, чем штудировать целыекниги о свете как таковом, которые не имеют ничего общего с этими взгляда-ми. Так что если бы мне пришлось демонстрировать мои опыты перед студен-тами, ищущими информацию, - а ради нескольких таковых, которые здесьприсутствуют, позволю себе это предположить, - моей главной задачей сталобы внедрить эти взгляды в их разум посредством нескольких экспериментов.
Для этого, возможно, было бы достаточно произвести один очень прос-той и широко известный опыт. Я мог бы взять знакомое устройство, лейден-скую банку, зарядить ее от фрикционной машины, а затем разрядить. Объяс-няя вам ее стабильное состояние во время зарядки и переходное состояние вовремя разряда, и обратив ваше внимание на силы, которые вступают в игруи на те явления, которые они вызывают к жизни, я мог бы полностью опи-сать эту современную идею. Без сомнения, на мыслителя этот простой опытпроизвел бы такое же впечатление, как самая красочная демонстрация. Ноэто должна быть и экспериментальная демонстрация, такая, что кроме целейобучения преследует и цели развлечения, а в этом случае простой опыт, вродеописанного, вряд ли бы достиг целей, которые имеет в виду лектор. Следо-вательно, мне должно выбрать другой путь показа, может быть, более брос-кий, но, возможно, не менее поучительный. Вместо фрикционной машиныи лейденской банки я буду пользоваться в течение этих опытов индукционнойкатушкой, обладающей определенными свойствами, детально описаннымимной во время лекции, прочитанной перед аудиторией Лондонского элект-ротехнического института в феврале 1892 года. Эта катушка способна выра-батывать токи огромного напряжения, колеблющиеся с огромной скоростью.С помощью этого устройства я попытаюсь показать вам три особых классаэффектов, или явлений, и намереваюсь в ходе этих опытов не только проил-люстрировать их, но и сделать так, чтобы эти опыты научили нас какой-либоновой истине или показали нам какой-либо новый аспект этой захватывающейнауки. Но прежде чем мы приступим, было бы полезно описать используемыеустройства, а также методику получения высоких потенциалов и высокочас-тотных токов, которые работают во время этих опытов.

166
Никола Тесла. Лекции
ОБ УСТРОЙСТВАХ И МЕТОДАХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТОКА
Эти высокочастотные токи получаются особым способом. Применяе-мая методика была предложена мною около двух лет назад во время лекциив Американском институте электроинженеров. Несколько способов, практи-куемых в лабораторных условиях, получения таких токов из постоянного илинизкочастотного переменного тока показаны на рисунке 1, который будет поз-же подробно описан. В целом необходимо заряжать конденсаторы от источ-ника постоянного или переменного тока, желательно высокого напряжения,и разряжать их пробивным разрядом, соблюдая при этом необходимые усло-вия колебания тока. Ввиду всеобщего интереса, проявляемого к токам высо-кой частоты и эффектам, которые они порождают, мне кажется желательнымнемного задержаться на этом методе преобразования. Для того чтобы дать вамясную картину происходящего, я предположу, что применение источника пос-тоянного тока, часто очень удобно. Желательно, чтобы генератор давал такоевысокое напряжение для возможности произвести разряд между контактамина небольшом расстоянии в воздухе. Если этого не происходит, следует при-бегнуть к помощи вспомогательных устройств, некоторые из которых будут
\b~tdip id
-О-О-О-О Ы ii ii
-о-<£-0-0-
бшш.
tmvmm
s

txAJ*
гшш
Si
ттт
—{£}—
рШЖ|
Рис. 1

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
167
описаны позже. Когда конденсаторы заряжаются до определенного потен-циала, воздух, или изолирующее пространство, пробивается и происходитразряд. Тогда происходит резкий бросок тока, то есть расходуется большоеколичество накопленной электрической энергии. Затем конденсаторы заряжа-ются, и такой же процесс повторяется более или менее быстро. Для произ-водства таких резких бросков тока необходимо соблюдать определенные усло-вия. Если скорость разряда конденсаторов соответствует скорости зарядки, тов таком случае ясно, что конденсаторы в процессе не участвуют. Если скоростьразряда меньше скорости зарядки, то и тогда конденсаторы не могут игратьважной роли. Но если, напротив, скорость разряда выше скорости зарядки,тогда достигается последовательность резких бросков тока. Очевидно, еслискорость, с которой энергия рассеивается во время разряда, намного вышескорости подачи энергии на конденсаторы, внезапные разряды будут немного-численными, между ними будут большие интервалы. Это всегда происходит,когда конденсатор большой емкости заряжается сравнительно слабым уст-ройством. Если скорости заряда и рассеивания не различаются сильно, тогдаразряды будут происходить более быстро и часто, и тем быстрее и чаще, чемменьше разница в скорости, до тех пор, пока скорость и частота разрядов недостигнут ограничений, присущих каждому отдельному случаю и зависящихот ряда причин. Таким образом, от источника постоянного тока мы можем по-лучить последовательность разрядов желаемой скорости. Конечно, чем вышенапряжение, выдаваемое генератором, тем меньше должна быть емкость кон-денсаторов и, в основном, по этой причине лучше использовать генераторвысокого напряжения. Кроме того, такой генератор позволяет получить болеевысокую скорость колебаний.
Броски тока могут быть одного направления, но в описанных условияхобычно формируемые колебания накладываются на основные. Когда условияопыта определены таким образом, что наложенных колебаний нет, импульсытока следуют в одном направлении, и мы имеем средство преобразования пос-тоянного тока высокого напряжения в постоянный ток низкого напряжения,что, как я полагаю, может найти прикладное применение.
Этот способ преобразования крайне интересен и я был сильно впечатленего красотой, когда впервые применил его. Он идеален во многих отношени-ях, и не требует применения никаких механических устройств, позволяет по-лучать токи нужной частоты от обычной схемы постоянного или переменноготока. Частоту базовых разрядов в зависимости от относительной скоростиподачи энергии и рассеивания можно широко изменять путем несложной ре-гулировки этих показателей, а частоту наложенных колебаний - путем опре-деления емкости, самоиндукции и сопротивления цепи. Потенциал же схемыможно поднять до нужной величины настолько, насколько может выдержатьизоляция, путем соотнесения показателей емкости и самоиндукции во вторич-ной обмотке, которая может состоять из нескольких витков.
168
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image95.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 2
Поскольку условия проведения опыта часто таковы, что прерывистостьили колебания сразу не устанавливаются, особенно при использовании источ-ника постоянного тока, полезно связать прерыватель с дугой, как я применялнекоторое время назад дутьё или магнит, если такие приспособления есть подрукой. При преобразовании постоянного тока особенно эффективен магнит.Если первичным источником является генератор переменного тока, то жела-тельно, как я указывал ранее, чтобы частота была низкой, а сила тока, фор-мирующего дугу, высокой.
Вариант такого разрядника, который оказался удобным в использова-нии и применялся в нескольких опытах, в частности, для преобразованияпостоянного тока, показан на рисунке 2. NS - это полюса очень сильногомагнита, возбуждаемого катушкой с. Полюсные наконечники имеют отверстиядля регулировки и закрепляются в нужном положении винтами ssr Штокиразрядника ddr заостренные па концах, для того чтобы приблизиться к зуб-цам полюсов, проходят через медные муфты £>Ь/ и крепятся винтами s2s2. Пру-жины гг1 и шайбы ccf надеты на штоки, причем шайбы служат для установкиконцов штоков на определенном приемлемом расстоянии при помощи винтов.s',s,, а пружины - для разведения концов. Когда необходимо получить дугу,надо ударить легонько по одной из резиновых рукояток hhp и тогда концыштоков соприкасаются, но сразу разводятся пружинами ггг Такая конструк-ция хорошо зарекомендовала себя, когда эдс была недостаточна для пробоямежду контактами, она также позволяет избежать короткого замыкания гене-ратора металлическими концами штоков. Скорость прерывания тока магнитомзависит от напряжения магнитного поля и разности потенциалов на концахдуги. Прерывания обычно столь часты, что вызывают музыкальный сигнал.Несколько лет назад было замечено: когда мощная катушка индуктивностиразряжается между полюсами сильного магнита, во время разряда раздается

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
169
звук сродни пистолетному выстрелу. Было сделано туманное замечание от-носительно того, что искра усиливалась наличием магнитного поля. Теперьстало ясно, что ток пробоя, текущий некоторое время, прерывается много раз,что и порождает звук. Это явление особенно заметно, когда цепь возбужде-ния большого магнита или динамо-машины разрывается мощным магнитнымполем.
Когда сила тока разряда относительно высока, желательно, чтобы наконцах разрядных штоков были укреплены очень жесткие кусочки углерода,и дуга бы играла между ними. Это предохраняет разрядные штоки и, крометого, имеет то преимущество, что пространство между ними имеет более высо-кую температуру, поскольку тепло не так быстро рассеивается через углерод,в результате чего для поддержания той же последовательности разрядов тре-буется меньшая эдс.
Разрядник другой формы, также с успехом применяемый в отдельныхслучаях, показан на рисунке 3. В данном случае стержни разрядника dd1
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image96.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 3
170
Никола Тесла. Лекции
проходят через отверстия в деревянном коробе В, который на внутреннейповерхности имеет толстый слой слюды, что обозначено на рисунке жирнымилиниями. Отверстия снабжены слюдяными гильзами тт1 некоей толщины,которые, по возможности, не должны касаться стержней ddг Короб снабженкрышкой с, окружность которой несколько больше самого короба. Искровойпромежуток подогревается лампой /, установленной внутри короба. Пласти-на р над лампой позволяет потоку воздуха проходить только через воздухо-вод лампы е, а подача воздуха происходит через отверстия оо над днищемкороба, причем воздух движется в направлении, указанном стрелками. Вовремя работы разрядника крышка короба закрыта, так что свет дуги не ви-ден снаружи. Желательно исключить свечение, насколько это возможно, таккак оно мешает проведению некоторых экспериментов. Разрядник такой кон-струкции очень прост и эффективен, если с ним правильно обращаться. Когдавоздух нагревается до определенной температуры, он теряет свои свойстваизолятора; становится слабым диэлектриком, и последствия этого таковы, чтодуга устанавливается на большем расстоянии. Дуга, естественно, должна бытьв достаточной степени изолятором, чтобы разряд проходил резко. Дуга, сфор-мированная при таких условиях, довольно длинная, может быть достаточночувствительной, и слабого тока воздуха через воздуховод с достаточно, чтобыпроизвести быстрые прерывания. Настройка производится путем регулирова-ния температуры и скорости потока воздуха. Вместо использования лампы це-лей эксперимента можно достичь, добиваясь потока теплого воздуха другимиспособами. Очень простой метод, который уже применялся, - поместить дугув длинную вертикальную трубку, сверху и снизу ограниченную пластинамидля регулировки температуры и скорости потока воздуха. Следует предпри-нять меры для устранения звука.
Ослабить диэлектрические свойства воздуха можно путем его разре-жения, применяя и магнит. Для этой цели берется большая трубка с мощ-ными углеродными или металлическими электродами, между которыми воз-никает разряд, причем трубка помещается в мощном магнитном поле. Воз-дух из трубки откачивается до такой степени, что разряд проходит легко,но давление в ней должно быть более 75 мм, когда происходит обычныйнитевидный разряд. В разряднике другого типа, совмещающем в себе всеописанные особенности, разряд возникает между двумя подвижными по-люсными наконечниками, причем пространство между ними нагревается доопределенной температуры.
Следует отметить, что при использовании таких или подобных раз-рядных устройств пробойного типа ток проходит через первичную обмоткукатушки, при этом нежелательно, чтобы число прерываний тока в секундубыло больше, чем естественная частота колебаний тока в цепи питающей ди-намо-машины, а она обычно мала. Следует также обратить внимание аудито-рии на то, что хотя устройства, упомянутые в связи с пробойным разрядом,
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
171
и полезны при определенных условиях, они всё же могут быть источникамипроблем, так как создают прерывания и другие неполадки, с которыми сле-дует бороться.
Вынужден признать, к сожалению, что этот прекрасный способ преоб-разования имеет один недостаток, который не является, впрочем, жизненноважным, и его я постепенно преодолеваю. Лучше всего мне обратить на неговаше внимание и указать перспективное направление движения, сравнив элек-трический процесс с его механическим аналогом. Этот процесс можно проил-люстрировать следующим образом. Представьте себе бак, в днище которогоимеется широкое отверстие, которое закрыто пружинной задвижкой так, чтоона открывается внезапно, когда жидкость, поступающая в бак, достигаетопределенного уровня. Пусть жидкость поступает в бак через трубу, подаю-щую ее с определенной скоростью. Когда уровень жидкости в баке достигаеткритической отметки, пружина подается и днище открывается. Через широ-кое отверстие жидкость моментально выливается и пружина, встав на место,снова запирает отверстие. Бак снова наполняется, и через некоторое времяпроцесс повторяется. Ясно, если жидкость поступает в бак быстрее, чем онауспевает слиться сквозь отверстие в днище, отверстие будет всегда открытым,но бак будет переполнен. Если скорость наполнения и скорость слива будутодинаковы, то задвижка будет частично открыта, и в целом колебания уровняжидкости и задвижки не будут наблюдаться, хотя их и можно определеннымспособом инициировать. Но если бак будет наполняться медленнее, чем осво-бождаться, то колебания всегда будут присутствовать. И опять же, каждыйраз, когда днище открывается и закрывается, пружина и уровень жидкости,если эластичность пружины и инерция движущихся частей выбраны правиль-но, будут совершать независимые колебания. В данном примере жидкостьможно сравнить с электричеством или электрической энергией, бак с кон-денсатором, пружину - с диэлектриком, а трубу - с проводом, подающимэлектричество к конденсатору. Для того чтобы аналогия была более полной,следует предположить, что задвижка, каждый раз когда резко открывается,сильно бьется о неупругий ограничитель, и в результате этого удара происхо-дит некоторая потеря энергии, и, кроме того, энергия частично рассеивается,в результате фрикционных потерь. В приведенном примере жидкость нахо-дится под постоянным давлением. Если давление жидкости ритмично меняет-ся, то это следует уподобить переменному току. Тогда процесс становится не-простым для понимания, но механический и электрический процессы в прин-ципе идентичны.
Желательно, для экономичного поддержания колебаний, насколько этовозможно, исключить потери от трения и удара. Что касается трения, чтов варианте электрическом соответствует потерям от сопротивления в цепи, тоот него нельзя избавиться полностью, но их можно свести к минимуму, пра-вильно выбрав размер цепи и применив тонкие проводники в форме ленты.
172
Никола Тесла. Лекции
Но потери, вызванные первым пробоем диэлектрика, в механическом вариан-те это соответствует сильному удару о неэластичный ограничитель, преодо-леть гораздо важнее. В момент пробоя воздух в зазоре имеет определенное,очень высокое сопротивление, величина которого сильно снижается, когда токдостигает какого-то значения и воздух в зазоре нагревается. Потери энергииможно существенно снизить, если поддерживать температуру пространствазазора на высоком уровне, но тогда не будет прерывания разряда. Когда мыумеренно нагреваем зазор при помощи лампы или иным способом, экономияв отношении дуги ощутимо возрастает. Но магнит или другое прерывающееустройство не снижает потерь в дуге. Точно так же поток воздуха толькоувеличивает рассеивание энергии. Воздух, да и вообще газ, в таких усло-виях ведет себя любопытно. Когда два тела, заряженные до очень высокогопотенциала, пробойно разряжаются сквозь воздух, последний может рассе-ять любое количество энергии. Эта энергия, очевидно, уносится физическиминосителями при столкновениях и соответствующих молекулярных потерях.Молекулярный обмен в пространстве происходит с непостижимой скоростью.Когда между двумя электродами происходит мощный разряд, они могут ос-таваться совсем прохладными, и всё же потери в воздухе могут достигатьлюбой величины. На практике часто случается, что при большой разницепотенциалов на электродах несколько лошадиных сил рассеиваются в дугеразряда и при этом даже не наблюдается значительного повышения темпе-ратуры электродов. Таким образом, все фрикционные потери происходятв воздухе. Если молекулярный обмен в воздухе предотвращен, как напримертогда, когда воздух заперт в герметичном сосуде, газ внутри такого сосудабыстро достигает высокой температуры даже при несильном разряде. Трудноподсчитать, какое количество энергии рассеивается звуковыми волнами, не-важно, слышны они или нет, при мощном разряде. Когда ток разряда высок,электроды могут быстро нагреться, но это не есть надежный показатель того,какое количество энергии потеряно в дуге, так как потери в самой дуге могутбыть сравнительно малы. Воздух, или вообще газ, при нормальном давлениине являются наилучшей средой для пробойного разряда. Воздух или инойгаз под большим давлением, конечно, гораздо более приемлемая среда длязазора. Я проводил долгие опыты в этом направлении, к сожалению, не при-ведшие к блестящим результатам с точки зрения преодоления этих трудностейи получения воздуха под большим давлением. Но даже если среда в зазоретвердая или жидкая, имеют место те же потери, хотя они и меньше в целом,ибо как только устанавливается дуга, твердое или жидкое вещество испаря-ется. И в самом деле, неизвестно такое тело, которое бы не распалось поддействием дуги, и в научной среде остается открытым вопрос, возможен ливообще дуговой разряд в воздушной среде, если от электродов не отделяютсячастицы материала. Когда сила тока в дуге невелика, а сама дуга длинная,я полагаю, что при распаде электродов расходуется достаточно значитель-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
173
ное количество энергии, а электроды - частично по этой причине - могутоставаться довольно прохладными.
Идеальная среда для искрового промежутка должна просто пробивать-ся, а идеальный электрод должен быть изготовлен из материала, который неспособен распадаться. При небольшой силе тока, текущего через промежуток,лучше всего использовать алюминий, но не при сильном токе. Пробойныйразряд в воздухе, или иной обычной среде, не имеет природу трещины, егоскорее можно сравнить с тем процессом, когда бесчисленное количество пульпроходит сквозь среду, оказывающую сильное сопротивление полету пуль,а это приводит к значительным потерям энергии. Среда, которая трескаетсяпри возникновении электростатического напряжения, - а так скорее всегои происходит в абсолютном вакууме, то есть чистом эфире, - дает очень ма-лые потери в искровом промежутке, настолько малые, что ими можно пренеб-речь, по крайней мере теоретически, так как трещина происходит вследствиекрайне незначительной деформации. Когда я очень осторожно откачивал воз-дух из вытянутой трубки с двумя алюминиевыми электродами, мне удалосьполучить такой вакуум, что при прохождении вторичного разряда катушкион имел форму тонких искровых потоков. Любопытно, что разряд полно-стью игнорировал электроды и начинался далеко за пределами алюминиевыхпластин, служивших таковыми. Эта необычайно высокая степень вакуумаможет существовать очень короткое время. Возвращаясь к идеальной среде,представьте себе, для примера, кусок стекла или подобный предмет, зажатыйв тиски, который сжимает его всё сильнее и сильнее. В определенный моментмалейшее нарастание давления вызовет трещину в стекле. Потеря энергии прирасколе стекла может быть ничтожной, и хотя сила и велика, деформация бу-дет незначительной. Теперь представьте себе, что стекло обладает свойствомполностью восстанавливать целостность при малейшем уменьшении давления.Вот так и должен вести себя диэлектрик в искровом промежутке. Но посколь-ку в промежутке всегда будут иметь место потери, среда, которая должнабыть сплошной, будет производить обмен в промежутке с огромной скоро-стью. В предыдущем примере, когда стекло идеально закрыто, это значит, чтодиэлектрик в зоне разряда обладает отличными изолирующими свойствами;если стекло трескается, это означает, что среда в промежутке - хороший про-водник. Сопротивление диэлектрика должно сильно меняться при малейшихизменениях значения эдс в промежутке. Это условие достижимо, но оченьнесовершенным способом: нагревая воздух в искровом промежутке до опре-деленной критической температуры, зависящей от эдс в промежутке, илипутем нарушения изолирующих свойств воздуха. Но, по сути дела, разрядв воздухе никогда не происходит пробойно, в строгом понимании этого терми-на, так как перед внезапным броском тока всегда присутствует слабый, пред-варяющий ток, который сначала постепенно, а потом резко нарастает. Вот по-чему скорость обмена гораздо выше, например, когда пробивается стекло, чем

174
Никола Тесла. Лекции
когда разряд проходит сквозь слой воздуха с той же диэлектрической про-чностью. Следовательно, в качестве среды для искрового промежутка твердоевещество или жидкость были бы гораздо предпочтительнее. Довольно трудносебе представить твердое тело, моментально заращивающее трещину. Но жид-кость под большим давлением ведет себя как твердое тело и к тому же имеетспособность восстанавливать целостность. Поэтому у меня сложилось мнение,что жидкий изолятор может быть более приемлемым в качестве диэлектрика,чем воздух. Исходя из этой идеи, были поставлены опыты с разрядникамиразличных типов, в которых применялись такие изоляторы разнообразнойформы. Полагаю, что достаточно будет сказать несколько слов об одном изних. Он показан на рисунках 4а и 46.
Полый металлический шкив Р (рисунок 4а) был укреплен на валу а,который вращался со значительной скоростью при помощи соответствующегомеханизма. Внутри шкива, но не соприкасаясь с ним, был установлен тон-кий диск h (показанный толстым для ясности рисунка) из твердой резиныс впрессованными металлическими сегментами ss, имеющими металлическиевыступы ее, к которым привинчены провода tt, покрытые тонким слоем ре-зины titf. Резиновый диск h с металлическими сегментами ss был обработанна токарном станке и вся его поверхность тщательно отполирована для того,чтобы уменьшить трение при вращении в жидкости. В полый шкив былозалито масло так, чтобы заполнить все пространство вплоть до отверстия,оставленного во фланце f на передней части шкива, которое тщательно за-винтили. Выводы tt соединили с противоположными слоями батареи кон-денсаторов так, чтобы разряд происходил в жидкости. При вращении шкиважидкость прижималась к ободу и создавалось значительное давление. Таким
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image97.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 4а
Рис. 46
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
175
простым способом искровой промежуток заполнялся средой, которая веласебя практически как твердое тело и имела свойство мгновенно восстанавли-ваться после разрыва и, кроме того, циркулировала в искровом промежуткес огромной скоростью. При помощи таких разрядников с жидким прерывателембыли получены очень мощные явления, причем эти разрядники были созданыв нескольких вариантах. Было обнаружено, как и ожидалось, что при даннойдлине провода можно получить более длинную искру, если применять дляпрерывания воздух. В целом скорость, а следовательно, и давление жидко-сти, были ограничены трением жидкости в описанном разряднике, но скоро-сти, получаемой на практике, было более чем достаточно для производстваразрядов, приемлемых для обычных цепей. В таких случаях металлическийшкив Р изнутри имел зубцы и тогда возникало несколько пробоев, количествокоторых можно было высчитать, исходя из скорости вращения шкива. Экс-перименты проводились с использованием жидкостей с разной изолирующейспособностью с целью снижения потерь в дуге. Если изолирующую жидкостьнемного подогреть, потери в дуге снижаются.
Во время опытов с такими разрядами был отмечен интересный мо-мент. Например, было обнаружено, что в то время, как условия опыта былиподобраны таким образом, чтобы получать искру наибольшей длины, ток,полученный таким способом, не лучшим образом подходил для получениясветовых эффектов. Опыт, несомненно, показывает, что в таких случаяхпредпочтительнее иметь гармоническое колебание потенциала. Неважно - на-каляется твердое тело до состояния свечения или энергия передается кон-денсатором сквозь стекло, - можно с уверенностью сказать, что гармонич-но повышающийся и понижающийся потенциал оказывает менее разруши-тельное действие, и что вакуум поддерживается гораздо дольше. Это можнолегко объяснить, если бы было установлено, что процесс, имеющий местов вакуумном сосуде, имеет электролитическую природу.
Блок-схема на рисунке 1, к которой мы уже обращались, демонстри-рует наиболее вероятные случаи. От источника подается либо постоянный,либо переменный ток. В лабораторных условиях удобнее всего применятьустройство G, показанное на рисунке, способное давать оба типа тока. В та-ком случае также предпочтительно использовать многоконтурную машину,так как во многих опытах предпочтительнее и удобнее иметь разнофазныетоки. На схеме D означает цепь постоянного, а А — переменного тока. Каж-дая часть имеет по три групповые цепи, каждая из групп имеет линейныйвыключатель ssssss. Сперва рассмотрим преобразование постоянного тока;вариант 1а самый простой. Если эдс генератора достаточна для пробоясквозь небольшой промежуток, заполненный воздухом, по крайней мере,если последний нагрет или его изолирующие свойства ослаблены иным спо-собом, нетрудно поддерживать колебания довольно экономично, осторожноподстраивая емкость, самоиндукцию и сопротивление в цепи L, имеющей
176
Никола Тесла. Лекции
устройства Пт. В данном случае магнит NS может удачно сочетаться с воз-душным промежутком. Разрядник dd с магнитом можно поместить любымспособом, как показано сплошной или пунктирной линией. Контур 1а со все-ми клеммами и устройствами должен быть таких размеров, чтобы успешноподдерживать колебания. Но обычно эдс в контуре 1а устанавливается науровне 100 В или около, этого недостаточно для пробоя через искровой про-межуток, заполненный воздухом. Для решения этой проблемы и повыше-ния эдс в промежутке можно использовать много разных средств. Самоепростое, вероятно, включить последовательно с цепью L большую катушкусамоиндукции. Когда дуга устанавливается, как в разряднике на рисунке 2,магнит разрушает ее в самый момент формирования. Тогда через промежутокрезко устремляется дополнительный ток пробоя, имеющий высокую эдс,и для тока динамо-машины вновь устанавливается цепь низкого сопротив-ления, что приводит к резкому броску тока от машины при ослаблении илизатухании дополнительного тока пробоя. Этот процесс очень быстро повторя-ется, и таким способом мне удавалось поддерживать колебания при напряже-нии в промежутке всего лишь 50 В. Но преобразование тока по такой схемене рекомендуется по причине большой силы тока в промежутке и сильногонагрева электродов; кроме того, получаемая частота очень низка вследствиевысокой самоиндукции, обязательно возникающей в цепи. Желательно, во-первых, иметь как можно более высокую эдс для повышения экономии припреобразовании, а во-вторых, высокую частоту. Разность потенциалов приэлектрических колебаниях, конечно, соответствует силе растяжения пружи-ны при механических колебаниях. Для получения очень быстрых колебанийв цепи с высокой инерцией требуется большая сила растяжения или разностьпотенциалов. Соответственно, если эдс высока, конденсатор, включенныйв цепь, должен иметь небольшую емкость, имеются и другие преимущества.В целях повышения эдс до значения в несколько раз выше того, что мыимеем в обычных бытовых сетях, применяется вращающийся трансформаторд, как показано на рисунке 1а, либо генератор G питает отдельную маши-ну, выдающую высокое напряжение. Последний вариант, вообще-то, болеепредпочтителен, поскольку он более гибкий. Схема подключения к обмоткевысокого напряжения похожа на ту, что показана на рисунке 1а за исключе-нием того, что регулируемый конденсатор С включен в цепь высокого напря-жения. Обычно в таких экспериментах применяется катушка самоиндукции,включенная в цепь последовательно. При высоком напряжении тока магнит,работающий в разряднике, имеет небольшую ценность, поскольку нетрудноподобрать такие габариты контура, чтобы поддерживать колебания. Приме-нение постоянной эдс при высокочастотном преобразовании дает некоторыепреимущества по сравнению с переменной эдс, так как легче регулироватьцепь и контролировать ее работу. Но, к сожалению, существует ограничение понапряжению. Часто выходит из строя обмотка вследствие сильного искрения
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
177
между секторами якоря или преобразователя, когда устанавливаются сильныеколебания. Кроме того, такие трансформаторы дороги. Практика показала,что лучше всего использовать схему Шй. Здесь вращающийся преобразова-тель д используется для преобразования низковольтного постоянного токав низкочастотный переменный ток, желательно также низкого напряжения.Напряжение затем повышается стационарным трансформатором Т. Вторичнаяобмотка этого трансформатора соединена с регулируемым конденсатором С,который разряжается через промежуток dd, размещенный любым из указан-ных способов, через первичную обмотку Р разрядной катушки, причем токвысокого напряжения снимается со вторичной обмотки s1 этой катушки, какуказывалось ранее. Это, без сомнения, наиболее дешевый и удобный способпреобразования постоянного тока.
Три групповые цепи контура А представляют собой наиболее частыеслучаи практического применения преобразователей переменного тока. Нарисунке lb конденсатор С, обычно большой емкости, включен в цепь L,содержащую устройства //, mm. Устройства mm должны иметь высокую са-моиндукцию, для того чтобы более или менее уравнивать частоту контурас частотой динамо. В данном случае разрядник dd должен выдавать в се-кунду количество разрывов, вдвое превышающее частоту динамо. Следуетпомнить, что преобразование и получение тока высокого напряжения проис-ходит и тогда, когда разрядник dd, показанный на схеме, не применяется.Но эффекты, производимые токами, которые резко возрастают, как припробойном разряде, совершенно отличаются от тех, которые мы имеем, ког-да сила тока повышается и понижается гармонично. Так, например, в каком-либо случае разрядник dd может давать число разрывов и соединений, вдвоепревышающее частоту динамо, или, иными словами, может наблюдаться тоже число базовых колебаний, которое бы имелось при отсутствии искровогопромежутка, и даже могут отсутствовать наложенные колебания; и всё жеразность потенциалов в разных точках контура, сопротивление и другиеявления не будут иметь ничего общего в обоих случаях. Так, при работес разрядными токами в расчет надо принимать не частоту, как могут думатьнекоторые исследователи, а скорость изменения за единицу времени. Принизких частотах, в определенной мере, можно наблюдать те же явления, чтои при высоких, при условии, что скорость изменения достаточно высока.Так, если ток низкой частоты преобразовать до напряжения, скажем, 75 000В, и высоковольтный ток пропустить через ряд нитей накаливания, важ-ность наличия разреженного газа вокруг нити станет очевидной; или, еслинизкочастотный ток силой в несколько тысяч ампер пропустить через ме-таллический брусок, можно наблюдать поразительные явления, вызванныесопротивлением, так же, как и в случае с током высокой частоты. Но оче-видно, что при низкой частоте невозможно получить такую скорость изме-нения за единицу времени, как при высокой частоте, а поэтому и эффекты,
178
Никола Тесла. Лекции
производимые высокочастотными токами, более рельефны. На всё выше-сказанное было необходимо обратить ваше внимание, так как многие из при-веденных явлений неосознанно ассоциировались с высокой частотой. Частотасама по себе на самом деле ничего не значит, за исключением того случая,когда речь идет о спокойном гармоническом колебании.
В контуре lllb показана конструкция, похожая на контур IЬ, с той лишьразницей, что токи, разряжающиеся через промежуток dd, используются длянаведения токов во вторичной обмотке s трансформатора Т. В данном случаевторичная обмотка должна быть соединена с регулируемым конденсаторомдля настройки ее на первичную обмотку.
Схема lib демонстрирует образец преобразования переменного токавысокой частоты, применяется наиболее часто и признана самой удобной.Об этой схеме я говорил в предыдущих лекциях и не стоит на ней задержи-ваться.
Некоторые из результатов были получены с использованием высокочас-тотного генератора. Описание этих машин можно найти в моей лекции, про-читанной в Американском институте электроинженеров, и периодических из-даниях того времени, в частности, в журнале «Electrical Engineer» от 18 марта1891 года.
Теперь я перейду к описанию экспериментов.
О ЯВЛЕНИЯХ, ПРОИЗВОДИМЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СИЛОЙ
Первая группа явлений, которые я хочу вам продемонстрировать, - этоявления, производимые электростатической силой. Это та самая сила, кото-рая управляет движением атомов, заставляет их сталкиваться и отдавать энер-гию, которая дает нам тепло и свет, необходимые для жизни, и заставляет ихсоединяться бесчисленным множеством способов, согласно изобретательнымзамыслам Природы, и образовывать те удивительные формы, которые мынаблюдаем вокруг; фактически, если наши взгляды на мир верны, это длянас самая важная в природе сила, которую надо изучать. Поскольку термин«электростатическая» подразумевает некое электрическое постоянство, следу-ет заметить, что в этих опытах сила не постоянна, она меняется со скоростью,которую можно назвать умеренной, примерно миллион раз в секунду илиоколо того. Это позволяет мне получать эффекты, невозможные при условиипостоянной силы.
Когда два тела изолированы и наэлектризованы, мы говорим, что междуними действует электростатическая сила. Эта сила проявляется в притяжении,отталкивании и напряжении внутри тел и пространстве или окружающей ихсреде. Напряжение в воздухе или окружающей среде может быть настольковелико, что эта среда может не выдержать, и мы наблюдаем искры или пучки

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
179
света или так называемые стримеры. Эти потоки образуются в изобилии,когда сила, действующая в воздухе, быстро изменяется. Я продемонстри-рую действие электростатической силы в новом опыте, где я задействуюиндукционную катушку, о которой уже рассказывал. Катушка помещаетсяв ванночке с маслом, находящейся под столом. Два конца провода вторич-ной обмотки пропущены через две толстые резиновые изолирующие трубки,концы которых выступают над столом. Необходимо хорошо изолироватьконцы обмотки толстым слоем твердой резины, так как даже сухое деревоне может служить достаточным изолятором, когда работают токи такого вы-сокого напряжения. К одному из выводов катушки я присоединил большойшар из листовой меди, который, в свою очередь, соединен с еще большеймедной пластиной, что, как вы увидите, позволит мне произвести опыт принадлежащих условиях. Теперь я включаю катушку и подношу к свободно-му выводу зажатый в руке металлический предмет, чтобы избежать ожога.Когда я подношу руку на расстояние 8-10 дюймов, с конца провода вторич-ной обмотки срывается неистовый поток искр, который проходит сквозь ре-зиновую изоляцию. Искрение прекращается, когда металлический предметв моей руке касается провода. Мою руку при этом пронизывает мощныйток, колеблющийся с частотой в несколько миллионов раз в секунду. Вокругменя чувствуется действие электростатической силы, а молекулы воздухаи частицы пыли, на которые она воздействует, отчаянно бьют по моему телу.Частицы настолько возбуждены, что если выключить свет, то вы сможетезаметить потоки слабого света на некоторых частях моего тела. Когда обра-зуется такой стример, или поток, он дает ощущение покалывания. Если быпотенциал был достаточно высок, а частота довольно низка, кожа, скореевсего, не выдержала бы и лопнула под воздействием огромного напряжения,
Рис. 5
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image98.jpeg" \* MERGEFORMATINET
180
Никола Тесла. Лекции
а кровь устремилась бы наружу тонкими струями, настолько тонкими, что ихне различить глазом, подобно маслу, если его поместить на положительныйполюс машины Хольца. Прорыв кожи, хотя это и кажется невозможным, напервый взгляд, скорее всего, имел бы место, поскольку ткани под кожей го-раздо лучшие проводники. По крайней мере, это кажется правдоподобным,исходя из некоторых наблюдений.
Я могу сделать так, чтобы эти потоки стали видны всем, прикоснувшисьметаллическим предметом одного из выводов, а другую руку поднеся к ме-таллическому шару, который соединен с другим выводом катушки. По мереприближения руки воздух между ней и шаром, а также вокруг, возбуждаетсяболее интенсивно, и вы видите, как потоки света устремляются с моих паль-цев и со всей ладони (рисунок 5). Если бы я поднес руку ближе, возникло бымощное искрение, что могло бы привести к травме. Стримеры не причиняютболи, за исключением того, что на кончиках пальцев чувствуется жжение. Нестоит путать эти потоки с теми, что образуются от электрофорного генерато-ра, так как во многом те и другие ведут себя по-разному. Я присоединил шари пластину к одному из выводов для того, чтобы избежать образования види-мых потоков на этом выводе, а также чтобы предотвратить искрение на боль-шом расстоянии. Кроме того, с такой конструкцией катушка работает лучше.
Световые потоки, которые вы наблюдали, когда они срывались с моейруки, образуются вследствие огромного потенциала, примерно в 200 000 В,колеблющегося с неравномерными интервалами около миллиона раз в се-кунду. Вибраций такой амплитуды, но в четыре раза быстрее, для поддер-жания которых требуется потенциал в 3 000 000 В, было бы достаточно,чтобы мое тело было охвачено пламенем. Но это пламя не сожгло бы меня;как раз наоборот, по всей вероятности, я даже не был бы ранен. И всё жесотой части этой энергии, направленной иначе, вполне достаточно, чтобыубить человека.
Количество энергии, которое таким способом можно передать в тело че-ловека, зависит от частоты и потенциала тока, и установив их на очень высо-кой отметке, телу можно передать громадное количество энергии, не причинивникакого неудобства, за исключением, возможно, руки, которую пронизываетнастоящий ток проводника. Причиной, по которой тело не чувствует болии ему не причиняется вреда, является то, что везде, если представить себе,что по телу течет ток, он направлен под прямым углом к поверхности; следо-вательно, тело экспериментатора имеет большое сечение, и плотность крайнемала, за исключением руки, в которой плотность может быть значительной.Но если только небольшую долю этой энергии передать таким образом, чтоток, пронизывающий тело, уподобится низкочастотному току, можно получитьсмертельный удар. Постоянный или низкочастотный переменный ток смерте-лен, я полагаю, потому, что его распределение в организме неоднородно, ондолжен делиться на небольшие потоки огромной плотности, при этом некото-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
181
рые органы смертельно по-ражаются. В том, что та-кой процесс имеет место, янисколько не сомневаюсь,хотя этому нет никакихсвидетельств, или экспери-ментальных подтвержде-ний. Вероятнее всего ранити убьет постоянный ток, нонаиболее болезнен перемен-ный ток низкой частоты.
Мое выражение этих взглядов, которые есть результат долгих экспериментови наблюдений как постоянного, так и переменного тока, вызвано интересом,проявленным к этому предмету, а также очевидно ошибочными идеями, кото-рые предлагаются на обсуждение в профильных журналах.
Я могу проиллюстрировать действие электростатической силы еще од-ним поразительным опытом, но прежде я бы хотел обратить ваше вниманиена несколько фактов. Я уже говорил о том, что когда среда между двумяпротивоположно заряженными телами испытывает чрезмерное напряжение,она пробивается и, выражаясь популярным языком, два противоположныхэлектрических заряда соединяются и нейтрализуют друг друга. Этот пробойсреды в целом происходит, когда сила, действующая между телами, постоян-на или меняется с умеренной скоростью. Если бы скорость этого изменениябыла достаточно высокой, то такого разрушительного пробоя не произошлобы, неважно, как велика эта сила, ибо в таком случае вся энергия тратиласьбы на излучение, конвекцию и механическую и химическую работу. Такимобразом, длина искры или наибольшее расстояние, при котором между двумянаэлектризованными телами возникнет искра, тем меньше, чем больше амп-литуда изменений или временные промежутки таковых. Но это правило вернотолько в общем, при сравнении очевидно разных скоростей.
На примере покажу вам различие эффектов, получаемых от быстро ме-няющейся и постоянной или умеренно меняющейся силы. Здесь у меня двекруглые медные пластины рр (рисунки 6а и 66), установленных на изолиру-ющих подставках на столе, и соединенных с вторичной обмоткой катушки,подобной той, что мы применяли в последний раз. Я ставлю пластины нарасстоянии 10-12 дюймов друг от друга и включаю катушку. Вы видите, чтовсё пространство между пластинами, около двух кубических футов, запол-нено однородным светом (рисунок 6а). Этот свет образуют потоки, которыевы наблюдали в предыдущем опыте, но которые сейчас гораздо интенсивнее.Я уже говорил о важности этих потоков для использования в коммерческихустройствах, но еще более они важны для постановки чисто научных экспе-риментов. Часто они слишком слабы, чтобы их заметить, но они всегда есть,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image99.jpeg" \* MERGEFORMATINET
182
Никола Тесла. Лекции
и они потребляют энергию и изменяют действие устройств. При такой интен-сивности, как сейчас, они в большом количестве производят озон и, как от-метил профессор Крукс, азотистую кислоту. Химическая реакция настолькостремительна, что если катушку, такую, как наша, оставить работать доста-точно долго, то атмосфера в комнате станет невыносимой, настолько сильнобудет воздействие на глаза и горло. Но если потоки производить в умеренномколичестве, они прекрасно освежают воздух и производят, несомненно, благо-приятный эффект.
Во время этого эксперимента сила, работающая между пластинами, ме-няет интенсивность и направление с большой скоростью. Теперь я замедлюскорость изменений за единицу времени. Этого я добиваюсь, понижая часто-ту разрядов через первичную обмотку катушки, а также уменьшая скоростьвибраций во вторичной обмотке. Первое удобно сделать, уменьшив эдсв промежутке в первичном контуре, а второе - приблизив пластины другк другу на расстояние 3-4 дюйма. При включении катушки вы не наблюдаетени стримеров, ни света между пластинами, и всё же пространство между ниминаходится под огромным напряжением. Я еще увеличу напряжение, поднявэдс в первичном контуре, и вскоре вы увидите, что воздух пробит и всёпомещение озарено дождем ярких и шумных искр (рисунок 66). Эти искрыможно получить и от постоянной силы; много лет это явление хорошо изве-стно, хотя и получалось от другого устройства. Описывая эти два феномена,такие разные на вид, я намеренно употреблял понятие «силы», действующеймежду пластинами. Если я скажу, что между пластинами действовала «пе-ременная эдс», то это вполне будет соответствовать современным взглядамна предмет. Этот термин вполне верен и применим во всех случаях, когдаесть свидетельства того, что хотя бы возможна взаимозависимость электри-ческих состояний пластин или электрического действия окружающей среды.Но если пластины раздвинуть бесконечно далеко, или на определенное боль-шое расстояние, то вероятность и необходимость взаимозависимости исчезнут.Я предпочитаю термин «электростатическая сила» и считаю, что такая силадействует вокруг каждой пластины или наэлектризованного изолированноготела в целом. При использовании этого термина возникает неудобство, таккак он подразумевает статическое электрическое состояние; но правильнаятерминология со временем расставит всё по местам.
Теперь я вернусь к эксперименту, на который уже ссылался и при помо-щи которого я намереваюсь продемонстрировать один поразительный эффект,производимый меняющейся электростатической силой. К концу провода I (ри-сунок 7), соединенного с выводом вторичной обмотки катушки индуктивно-сти, я присоединяю вакуумную лампу Ь. Внутри лампы находится тонкая уг-леродная нить f, соединенная с платиновым проводом w, запаянным в стеклои выходящим наружу, где он соединен с проводом /. Воздух можно откачатьдо любой степени при помощи обычных устройств. Совсем недавно вы на-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
183
б люд ал и пробой воздуха между двумя заряженными медными пластинами. Вызнаете, что стеклянная пластина, или пластина из другого изолирующего мате-риала, пробивается подобным же образом. Следовательно, если бы я обернуллампу листом металла или поместил металлическую пластину, соединеннуюс другим выводом катушки, рядом с лампой, вы были бы готовы к тому, чтосейчас стекло будет пробито при условии достаточного напряжения. Даже еслибы покрытие не было соединено с другим выводом катушки, но присоединялоськ изолированной пластине, если вы следили за происходившим ранее, вы быожидали, что стекло треснет.
Но вы будете удивлены, когда заметите, что под действием переменнойэлектростатической силы стекло пробивается, когда все остальные предметыудаляются от лампы. На самом деле, все окружающие предметы можно удалитьот лампы на бесконечно огромное расстояние, при этом ни капли не повлиявна результат опыта. Когда включается катушка, стекло неизменно трескаетсяу основания или в другом узком месте, и вакуум быстро исчезает. Такой раз-рушительный пробой не происходит при постоянной силе, даже если она вомного раз сильнее. Разрушение происходит вследствие возбуждения молекулгаза внутри лампы и снаружи. Это возбуждение, которое гораздо сильнее в уз-ком месте, приводит к нагреву и трещине. Этого разлома, однако, не случится,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image100.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7
Рис. 8а
Рис. 86
184
Никола Тесла. Лекции
если среда, наполняющая лам-пу, и среда снаружи будут со-вершенно однородны. Пробойпроисходит гораздо быстрее,если верхняя часть лампы вы-тягивается до толщины волок-на. В лампах, работающих оттаких катушек, следует избе-гать таких узких, заостренныхканалов.
Когда проводник помещенв воздух или подобную изоли-рующую среду, состоящую илисодержащую мелкие, свободнодвижущиеся частицы, способ-ные электризоваться, и когдаэлектризация тела подвергает-ся быстрому изменению, - что
соответствует тому, что электростатическая сила, действующая вокруг теламеняет интенсивность, - мелкие частицы притягиваются и отталкиваются и ихсильные удары могут вызвать механическое движение тела. На явления та-кого рода стоит обратить внимание, так как они не наблюдались ранее, когдаприменялась обычная аппаратура. Если очень легкий шарик из проводникаподвесить на крайне тонком проводе и зарядить до любого постоянного по-тенциала, пусть и очень высокого, шарик останется в покое. Даже если потен-циал будет быстро меняться, при условии, что небольшие частицы материи,молекулы и атомы, равномерно распределены, это не приведет к движениюшарика. Но если одну сторону шарика покрыть толстым слоем изоляции,удары частиц заставят его двигаться по неровной траектории (рисунок 8а).Таким же образом крыльчатка, изготовленная из тонкого металла и частичнопокрытая слоем изоляции, как описывалось ранее, соединенная с выводомкатушки, начинает вращаться.
Все эти явления, которые вы наблюдали, а также те, которые будут про-демонстрированы позже, имеют место благодаря присутствию такой среды,как воздух, и были бы невозможны в непрерывной среде. Действие воздухаеще лучше можно проиллюстрировать следующим опытом. Я беру стекляннуютрубку t (рисунок 9) диаметром, примерно, 1 дюйм, в нижнем конце которойнаходится запаянный в стекло платиновый провод, к которому присоединенатонкая нить накаливания f. Я соединяю провод с выводом катушки и вклю-чаю ее. Платиновый провод теперь электризуется попеременно положительнои отрицательно, и сам провод и воздух в трубке быстро нагреваются от ударовчастиц, которые могут быть настолько сильными, что нить быстро накаляется.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image101.jpeg" \* MERGEFORMATINET
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
185
Но если налить в трубку масло и как только оно покроет нить, всё действиемоментально прекращается, и признаков нагрева нет. Причина тому - масло,практически непрерывная среда. Смещение в такой среде при таких частотах,судя по всему, несравнимо меньше, чем в воздухе, поэтому работа, происхо-дящая в ней, незначительна. Но масло поведет себя совсем не так при частотево много раз выше, поскольку даже если смещение и меньше, а частота намно-го выше, работа, производимая в масле, будет соответственно больше.
Электростатические притяжения и отталкивания тел измеримых габа-ритов из всех проявлений этой силы - первые отмеченные так называемыеэлектрические явления. Но хотя мы знакомы с ними уже несколько столетий,точная природа механизма этих явлений нам до сих пор неизвестна, и небыла удовлетворительным образом объяснена. Что же это за механизм? Мыне можем не удивляться, когда видим два магнита, притягивающие и оттал-кивающие друг друга с силой в несколько сотен фунтов, а между тем меж-ду ними ничего нет. В наших промышленных динамо-машинах установленымагниты, способные удерживать в воздухе предметы весом в несколько тонн.Но что такое даже эти силы, действующие между магнитами, по сравнениюс гигантскими силами притяжения и отталкивания, производимыми электро-статической силой, интенсивность которой не имеет предела. Во время разря-дов молнии предметы часто заряжаются до неимоверного потенциала, такого,что их отбрасывает в сторону с непостижимой силой, разрывает на части илиразносит на куски. И всё же даже эти эффекты не сравнятся с притяжени-ями и отталкиваниями, которые существуют между молекулами и атомамии которых достаточно, чтобы направлять их движение со скоростью несколь-ко километров в секунду, так что под их яростными ударами предметы сильнораскаляются и испаряются. Особенно интересно для мыслителя, занятого ис-следованием природы этих сил, отметить, что в то время как действие междумолекулами и атомами происходит, кажется, при любых условиях, притяже-ние и отталкивание крупных тел подразумевает наличие среды, обладающейизолирующими свойствами. Так, если воздух, разреженный или нагретый,стал более или менее проводником, то это взаимодействие между двумя заря-женными телами практически прекращается, в то время как взаимодействиемежду атомами продолжает проявляться.
Тому примером может служить эксперимент, который вскроет и другиеинтересные особенности. Некоторое время назад я показывал, что нить нака-ливания или провод, помещенные в лампу и соединенные с выводом вторич-ной обмотки катушки высокого напряжения, начинают вращаться, причемверхний конец нити описывает круг. Эта вибрация была очень энергичной,когда воздух в колбе был под обычным давлением и становилась менее энер-гичной, когда его сильно сжимали. Она прекращалась, когда воздух откачи-вали до такой степени, что он становился хорошим проводником. В это времяя обнаружил, что колебаний не происходило, когда в колбе был высокий
186
Никола Тесла. Лекции
вакуум. Но я предположил, что вибрация, которую я приписывал электроста-тическому действию между стенками колбы и нитью, должно иметь место и ввысоком вакууме. Для проверки этого предположения в более благоприятныхусловиях была сконструирована лампа (рисунок 10). Она состояла из колбыЬ, в основание которой был запаян платиновый провод, несущий нить нака-ливания f. В нижнюю часть колбы была впаяна трубка t, окружающая нить.Воздух максимально откачан.
Эта лампа подтвердила мое предположение, так как нить начала вра-щаться при подаче тока и раскалилась. Была отмечена еще одна интереснаяособенность, имеющая отношение к предыдущим высказываниям, а именно:когда нить была раскаленной некоторое время, узкая трубка и пространствовнутри нее нагрелись и газ внутри стал проводником, электростатическое при-тяжение между стеклом и нитью прекратилось или сильно ослабло, и нитьостановилась. После остановки она светилась более интенсивно. Это, видимо,произошло потому, что нить заняла положение в центре трубки, где моле-кулярная бомбардировка наиболее сильна, а частично вследствие того, чтоотдельные удары были более сильными, и что энергия совсем не преобразовы-валась в механическое движение. Поэтому, согласно общепринятым взглядам,в данном эксперименте накаливание следует отнести к ударам частиц, моле-кул и атомов в нагретом пространстве, а эти частицы, следовательно, должныбыть независимыми носителями зарядов, помещенных в изолирующую среду;и всё же притяжение между стеклом и нитью отсутствует, так как простран-ство в трубке, в целом, - проводник.
В этой связи интересно отметить, хотя притяжение между двумя заря-женными телами может прекратиться вследствие уменьшения изолирующихсвойств среды, в которую их поместили, отталкивание между этими теламивсё же может наблюдаться. Это можно логично объяснить. Когда два телапомещают на некоем расстоянии друг от друга в слабо проводящую среду,такую, как теплый или разреженный воздух, и резко электризуют, передаваяим противоположные заряды, эти заряды более или менее компенсируют другдруга, протекая сквозь воздух. Но если телам переданы одинаковые заряды,то для такой утечки нет возможности, поэтому отталкивание, наблюдаемоев таких случаях, сильнее, чем притяжение. Отталкивание в газообразной сре-де, однако, как показал профессор Крукс, усиливается молекулярной бомбар-дировкой.
ТОК ИЛИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
До сих пор мои выступления были посвящены эффектам, вызваннымменяющейся электростатической силой в изолирующей среде, такой, как воз-дух. Когда такая сила действует в крупном проводнике, она вызывает в нем
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
187
или на его поверхности электрические деформации и порождает электриче-ский ток, а он приводит к иного рода явлениям, некоторые из которых я сей-час попытаюсь продемонстрировать. При представлении этой второй группыявлений, я обращусь к тем из них, которые можно показать, не пользуясьобратным контуром, в надежде заинтересовать вас новизной.
Сложилась давняя традиция, по причине недостатка опыта работыс колеблющимися токами, по которой считалось, что электрический ток - этонечто, циркулирующее в замкнутом проводящем контуре. Поразительным от-крытием стал тот факт, что ток может течь в контуре, даже если он разомкнут,и еще более удивительное, что иногда даже легче создать электрический токв таких условиях, чем в замкнутой цепи. Но эта старая идея постепенно от-ступает, даже среди практиков, и вскоре будет совсем забыта.
Если я соединю металлическую пластину Р (рисунок И) с одним извыводов Т катушки индуктивности, даже если пластина хорошо изолирова-на, по проводу течет ток, когда катушка включается. Во-первых, я хотелбы привести доказательства того, что по соединительному проводу течет ток.Самым очевидным доказательством будет, если мы включим в цепь междупластиной и выводом катушки тонкий провод w из платины или нейзильбераи доведем его до накала или расплавим. Для этого требуется довольно боль-шая пластина, либо ток высокого потенциала и частоты. Можно сделать и по-другому: взять катушку С из тонкого изолированного провода (рисунок 11)и включить ее последовательно между пластиной и выводом. Когда я соеди-няю концы этой катушки с пластиной Р , а другой с выводом Г/ катушкииндуктивности и включаю ее, через катушку С течет ток и его существова-ние можно продемонстрировать разными способами. Например, я вставляюв катушку железный сердечник i. Так как ток высокой частоты, хоть и не-большой силы, вскоре сердечник ощутимо нагревается, так как наблюдаетсязапаздывание фазы, и при такой высокой частоте потери тока значительны.Можно взять сердечник определенного размера, составной или нет, неважно,
Рис. 11
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image102.jpeg" \* MERGEFORMATINET

188
Никола Тесла. Лекции
но обычный железный провод толщиной \/1(. или '/ дюйма вполне сгодится. Вовремя работы катушки ток пронизывает включенную в цепь вторую катушкуи нескольких мгновений достаточно для того, чтобы размягчить воск s и сде-лать так, чтобы картонная прокладка р выпала. Но при помощи той аппара-туры, что есть у меня здесь, можно провести более интересную демонстрацию.У меня имеется вторичная обмотка 5 из грубого провода (рисунок 12), намо-танная на катушку, подобную первой. В предыдущем опыте сила тока в ка-тушке С (рисунок 11), была мала, но вследствие большого числа витков темне менее достигался эффект сильного нагрева. Если бы я пропустил такой токчерез проводник, чтобы продемонстрировать его нагрев, желаемого эффектаможно было бы и не достигнуть. Но с такой катушкой, имеющей подобнуювторичную обмотку, я могу преобразовывать слабенький ток высокого напря-жения, который проходит через первичную обмотку Р, в сильный вторичныйток низкого напряжения, и этот ток сделает то, что я от него хочу. В стеклян-ную трубку t (рисунок 12) я поместил витой платиновый провод w для того,чтобы защитить его. С обоих концов трубки в нее запаяны выводы толстогопровода, к которым присоединены концы платинового провода. Я соединяювыводы вторичной обмотки с этими выводами и включаю первичную обмоткур между изолированной пластиной Р и выводом Т катушки индуктивности,как и прежде. Когда катушка включается, платиновый провод моментальнонакаляется и может расплавиться, даже если он толстый.
Вместо платинового провода теперь беру обычную 50-вольтовую лам-пу в 16 свечей. Когда я включаю катушку, нить накаливания лампы момен-тально нагревается. Однако нет необходимости использовать изолированнуюпластину, так как лампа / (рисунок 13) накаляется, даже если пластина Ротсоединена. Вторичную обмотку можно соединить с первичной, как показа-но пунктиром на рисунке 13, для того чтобы исключить электростатическуюиндукцию или другим образом изменить работу устройства.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image103.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 12
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
189
Рис. 13
Здесь можно обратить внимание на несколько интересных моментов ка-сательно лампы. Во-первых, я отсоединяю один из выводов лампы от вторич-ной обмотки s. Во время работы катушки индуктивности заметно свечение, на-полняющее всю лампу. Это свечение возникает благодаря электростатическойиндукции. Оно усиливается, если лампу взять в руку, добавив таким образомемкость человеческого тела ко вторичной цепи. Вторичная обмотка по свое-му действию приравнивается к металлическому кожуху, помещенному рядомс первичной обмоткой. Если бы вторичная обмотка, или ее эквивалент - кожух,размещались симметрично по отношению к первичной, то электростатическаяиндукция была бы равна нулю при обычных условиях, то есть, когда исполь-зуется первичная обратная цепь, так как обе половины нейтрализуют действиедруг друга. Вторичная обмотка фактически расположена симметрично по отно-шению к первичной, но действие обеих половин последней, когда только одиниз ее выводов соединен с катушкой индуктивности, неравномерно; поэтомуимеет место электростатическая индукция, а отсюда свечение в лампе. Я могууравновесить действие обеих половин первичной обмотки, присоединив другой,свободный вывод ее к изолированной пластине, как в предыдущем опыте. Присоединении пластины свечение пропадает, если присоединить пластину помень-ше, то свечение пропадает не полностью и способствует яркости накала нити,когда вторичная обмотка замкнута, нагревая воздух в колбе.
Для демонстрации еще одной интересной особенности я использовал двекатушки, настроенные особенным способом. Сначала я соединяю оба выводалампы со вторичной обмоткой, когда один конец обмотки соединен с выводомТ1 катушки индуктивности, а другой - с изолированной пластиной Рр каки ранее. Когда подается ток, лампа светится ярко, как показано на рисунке146, где С - это обмотка из тонкого провода, а 5 - обмотка из грубого прово-да, намотанная на нее. Если отсоединить изолированную пластину Рг и один
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image104.jpeg" \* MERGEFORMATINET
190
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image105.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 14а и 146Рис. 15а и 15б
из концов провода а остается изолированным, нить гаснет или светится нетак ярко (рисунок 14а). Присоединяя пластину Р и повышая частоту тока,я гашу нить, или могу сделать так, чтобы она была едва красной (рисунок156). Отсоединю пластину еще раз. Можно предположить, что при отсоеди-нении пластины сила тока в первичной обмотке уменьшится и, следователь-но, эдс во вторичной обмотке s упадет, уменьшив накал нити. Так, вероятно,и результата можно добиться, настроив катушки, равно как и изменив частотуи потенциал тока. Но, возможно, еще более интересно то, что яркость лампывозрастает, когда пластина отсоединена (рисунок 15а). В данном случае всяэнергия, которую получает первичная обмотка, передается в лампу, как зарядбатареи океанскому кабелю, но большая ее часть восстанавливается вторичнойобмоткой и служит накалу лампы. Ток, пронизывающий первичную обмотку,сильнее всего на конце Ь, соединенном с выводом Tf катушки индуктивностии сила его уменьшается по мере приближения к концу а. Но динамическаяиндукция во вторичной обмотке 5 сейчас сильнее, чем раньше, когда пластинабыла соединена с первичной обмоткой. Такие результаты могут порождатьсянесколькими причинами. Например, при присоединении пластины Р катушкаС может отреагировать, уменьшив потенциал на выводе Т1 катутттки индук-тивности, а следовательно, и ослабив ток в первичной обмотке катушки С.Или, отсоединив пластину, мы можем уменьшить емкость первичной обмотки
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
191
таким образом, что сила тока падает, хотя потенциал на выводе Т1 катушкииндуктивности может оставаться неизменным или даже вырасти. Либо такойрезультат мог быть достигнут благодаря изменению фазы тока в первичнойи вторичной обмотках и соответствующей реакции. Но основополагающимфактором всё же является соотношение между самоиндукцией и емкостьюкатушки С и пластины Р и частотой тока. Повышенная яркость нити на ри-сунке 15а, однако, частично объясняется нагревом разреженного газа в лампе,вызванном электростатической индукцией, как указывалось ранее, котораяувеличивается при отсоединении пластины.
Я могу представить вашему вниманию еще один интересный момент.Когда пластина отсоединена от вторичной обмотки и конец ее свободен, мыможем поднести к нему небольшой предмет и заметим слабое искрение, чтоуказывает на то, что в данном случае электростатическая индукция мала. Ноесли вторичная обмотка замкнута на себя или через лампу, нить горит ярко,и вторичная обмотка дает обильное искрение. Электростатическая индукцияв данном случае гораздо сильнее, так как замкнутая вторичная обмотка под-разумевает более сильный ток через первичную обмотку, а именно через туее часть, что соединена с катушкой индуктивности. Если теперь взять лампув руку, то емкость вторичной обмотки в соотношении с первичной допол-нится емкостью тела экспериментатора и яркость нити увеличится, причемнакал увеличится частично вследствие более сильного тока в нити, а частичновследствие молекулярной бомбардировки разреженного газа в колбе.
Предыдущие опыты готовят нас к следующим интересным результа-там, полученным в ходе дальнейших изысканий. Поскольку я могу добитьсяпоявления тока в изолированном проводе, просто соединив один его конецс источником электрической энергии, и с помощью этого тока могу индуцироватьдругой ток, намагнитить железный сердечник, или, выражаясь короче, прово-дить все действия так, будто использую обратную цепь, очевидно, могу и завестимотор при помощи только одного провода. В прошлый раз я описал вариантпростого мотора, состоящего из одной обмотки, железного сердечника и диска.На рисунке 16 показана модифицированная модель мотора переменного тока,
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image106.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 16
192
Никола Тесла. Лекции
работающего от одного питающего провода, а также несколько вариантов це-пей для управления определенным классом моторов, чье действие основанона разнофазных токах. В связи с настоящим положением дел в этой облас-ти представляется возможным лишь вкратце описать их. Схема на рисунке16 II изображает первичную обмотку Р, соединенную с питающей линиейL, соединенную с высоковольтным трансформатором Тv С первичной обмот-кой индуктивно соединена вторичная обмотка 5 из проволоки, соединеннаяпараллельно с обмоткой С. Токи, индуцированные во вторичной обмотке,электризуют железный сердечник г, который предпочтительно, но не обя-зательно, имеет составную конструкцию, и вращают металлический диск d.Такой мотор Му как показан на рисунке 16 II, называется «двигателем маг-нитного запаздывания», но такое наименование может быть оспорено теми,кто приписывает вращение диска действию вихревых токов, циркулирующихпо коротким цепям, когда сердечник i окончательно разделен. Для того чтобымотор эффективно работал по указанной схеме, надо, чтобы токи не имелислишком высокой частоты, не более четырех или пяти тысяч, хотя вращениедостигается даже при десяти тысячах в секунду или более.
На рисунке 16 1 показан мотор М; с двумя цепями питания А и В . ЦепьА соединена с питающей линией L, последовательно с ней включена первичнаяобмотка Р, свободный конец которой может быть соединен с изолированнойпластиной Рг возможность такого соединения показана пунктиром. Другаяцепь мотора В соединена со вторичной обмоткой s, индуктивно соединеннойс первичной обмоткой Р. Когда на вывод трансформатора Tf подается перемен-ный ток, токи пронизывают открытую линию L, а также цепь А и первичнуюобмотку Р. Токи в последней индуцируют вторичные токи в цепи А, которыепроходят через электризующую обмотку В мотора. Токи во вторичной обмоткеАйв первичной обмотке Р различаются по фазе на 90 градусов или около того,и способны вращать ротор, индуктивно соединенный с цепями А и В.
На рисунке 16 III показан подобный мотор М3 с цепями возбуждения А1и Вг Первичная обмотка Р соединена одним концом с питающим проводом Lи имеет вторичную обмотку А, которую желательно намотать так, чтобы по-лучить умеренную эдс, и к которой присоединены обе возбуждающие цепимотора: одна напрямую к концам вторичной обмотки, а вторая - через кон-денсатор, действие которого позволяет добиться сдвига по фазе токов в цепяхА1 и Bt
Рисунок 16 IV - еще одна схема. Здесь две первичные обмотки Р и Pfсоединены с питающим проводом, одна через конденсатор С небольшой ем-кости, а вторая - напрямую. Первичные обмотки имеют вторичные А, и А,,последовательно соединенные с возбуждающими цепями П, и В., и моторомМу причем конденсатор С вновь служит для создания необходимого сдвигапо фазе токов в цепях мотора. Поскольку такие фазовые моторы уже широкоизвестны в данной отрасли, здесь они были показаны схематически. Эксплу-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
193
атация мотора подобным образом не представляет никакой трудности; и хотятакие эксперименты до сегодняшнего дня представляли исключительно науч-ный интерес, в скором времени они будут ставиться с вполне практическимицелями.
Мне кажется, будет не лишним, если я приведу несколько своих мыслейкасательно работы электрических устройств от одного провода. Представляет-ся очевидным, что при использовании высокочастотных токов заземление - покрайней мере, когда эдс токов высока, - лучше, чем обратная цепь. С этимможно поспорить, когда используются низкочастотные и постоянные токи попричине их разрушительного химического воздействия, а также помех, которыеони создают для окружающих электроприборов; но в случае с высокочастотны-ми токами эти факторы практически отсутствуют. И всё же, даже заземлениестановится излишним, когда эдс достаточно высока, так как вскоре будетдостигнут рубеж, когда ток можно будет более экономично передавать по разо-мкнутой, а не замкнутой цепи.
Какой бы отдаленной ни казалась возможность промышленного исполь-зования такого способа передачи тому, кто не опытен в экспериментах такогорода, она не покажется таковой тому, кто посвятил некоторое время исследо-ваниям в данном направлении. И в самом деле, я не понимаю, почему такаясхема может показаться непрактичной. Не вижу также, зачем обязательно надоприменять токи высокой частоты, ибо если достичь потенциала в 30 000 В, пе-редача через один провод может осуществляться и при низкой частоте, мноюпроводились опыты в этом направлении.
Когда частота очень высока, в лабораторных условиях оказалось до-вольно легко регулировать эффекты так, как показано на рисунке 17. Здесьмы имеем две первичные обмотки Р и Р , каждая из которых одним концомсоединена с проводом заземления L, а другим - с пластинами конденсатораС и С соответственно. Рядом с ними помещаются другие пластины конден-сатора С1 и Cf, причем первая соединена с проводом L, а вторая с большойизолированной пластиной Р . На первичные обмотки намотаны вторичныеиз проволоки S и Sr соединенные с устройствами d и / соответственно. Приизменении расстояния между пластинами С и С1 и С и Cf меняется сила
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image107.jpeg" \* MERGEFORMATINET
194
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image108.jpeg" \* MERGEFORMATINET
тока на обмотках S и Sr Интересна большая чувствительность устройства,при малейшем изменении расстояния пластин конденсатора сила тока в об-мотках значительно меняется. Чувствительность можно довести до крайнегозначения, так настроив частоту, что сама первичная обмотка, когда ничегоне соединено с ее свободным концом, удовлетворяет, совместно с замкнутойвторичной, условиям резонанса. При таких условиях даже небольшое измене-ние емкости свободного вывода приводит к большим изменениям. Например,мне удалось так настроить устройство, что простое приближение человекак катушкам производит значительное изменение яркости накала ламп, со-единенных со вторичной обмоткой. Такие наблюдения и опыты в настоящеевремя, конечно, имеют чисто научный интерес, но вскоре они смогут иметьи практическую пользу.
Очень высокие частоты, конечно, непрактичны для использования вмоторах, так как требуют применения железного сердечника. Но можно ис-пользовать броски низкой частоты и так добиться преимущества применениявысокочастотных токов, когда железный сердечник не перестанет чувствоватьизменения и это не повлечет значительных затрат энергии в нем. Я обнаружил,что вполне практично при помощи таких низкочастотных бросковых разрядовэксплуатировать моторы переменного тока. Группа таких моторов была раз-работана мной несколько лет назад, они содержат замкнутые вторичные цепии вращаются довольно резво, когда разряды направлены через возбуждающиекатушки. Одной из причин, почему такой мотор хорошо работает при такихразрядах, является сдвиг по фазе между первичными и вторичными конту-рами в 90 градусов, чего не бывает при гармонических колебаниях низкочас-тотных токов. Мне кажется, будет небезынтересно продемонстрировать опытс простым мотором такого типа, поскольку, по всеобщему убеждению, разря-ды не годятся для этих целей. Мотор показан на рисунке 18. Он состоит изжелезного сердечника i, имеющего пазы, в которые жестко вставлены медныешайбы СС. На небольшом расстоянии от сердечника расположен свободновращающийся диск D. Сердечник имеет первичную возбуждающую обмоткуСф концы которой а и Ъ соединены с выводами вторичной обмотки S обыч-ного трансформатора, где первичная обмотка Р соединена с генератором Gпеременного тока низкой или умеренно низкой частоты. Выводы вторичной
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
195
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image109.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 19а
Рис. 196
Рис. 19в
196
Никола Тесла. Лекции
обмотки S соединены с конденсатором С, который разряжается через искро-вой промежуток dd, который в свою очередь можно включить последователь-но или параллельно с обмоткой Сг Если настройки произведены верно, дискD вращается со значительным усилием и сердечник i не сильно нагревается.Если ток получается от генератора высокой частоты, напротив, сердечниквскоре сильно нагревается, а диск не развивает достаточного усилия. Для пра-вильного проведения опыта следует удостовериться в том, что диск D не вра-щается до тех пор, пока не произойдет разряд в промежутке dd. Желательноприменять большой железный сердечник и конденсатор большой емкости, длятого чтобы ослабить наложенные колебания или вовсе избавиться от них.Я обнаружил, что при соблюдении определенных элементарных правил оченьпрактичным является использование последовательных или параллельныхмоторов постоянного тока, где применяются такие разряды, и это можно де-лать, используя или не используя обратный провод.
ЯВЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯСреди явлений, вызванных электрическим током, возможно, наиболееинтересными являются те, что порождены сопротивлением проводника тока-ми, меняющимися с высокой скоростью. В моей первой лекции, прочитаннойв Американском институте электроинженеров, я описал несколько поразитель-ных явлений такого характера. Так, я показал, что, когда такие токи или раз-ряды пропускаются через толстый металлический брусок, на его поверхностимогут возникнуть точки на расстоянии лишь нескольких дюймов друг от дру-га, между которыми имеется достаточная разница потенциалов, необходимаядля поддержания яркого накала обычной нити лампы. Я также описывал лю-бопытное поведение разреженного газа, окружающего проводник, вследствиетаких внезапных бросков тока. Эти явления с той поры были изучены болеетщательно, и несколько опытов было бы полезно привести сейчас.
На рисунке 19а В и Вt - толстые медные бруски, нижние концы кото-рых соединены с пластинами конденсатора С и С1 соответственно, пластиныконденсатора в свою очередь соединены с выводами вторичной обмотки Sтрансформатора высокого напряжения, первичная обмотка которого Р запи-тана от низковольтной динамо-машины G или обычной сети. Конденсатор,как обычно, разряжается через промежуток dd. Установив быстрые колеба-ния, мне удалось провести следующий любопытный эксперимент. Бруски Ви В сверху соединялись низковольтной лампой /,; немного ниже помещаласьна клеммах СС еще одна 50-вольтовая лампа 12; а еще ниже - 100-вольтоваялампа lt; и, наконец, на некотором расстоянии ниже вакуумная трубка Т.После тщательной выверки положения всех устройств стало возможным под-держивать в них соответствующий уровень свечения. И всё же они все были
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
197
параллельно соединены многочисленными дугами с медными брусками и тре-бовали разного напряжения. Этот эксперимент требует, конечно, тщательнойнастройки, но после этого его вполне легко поставить.
На рисунках 196 и 19в показаны два других опыта, не требующие стольтщательной настройки параметров. На рисунке 196 показаны две лампы //и 12, первая - на 100 вольт, а вторая - на 50, размещенные на определен-ном расстоянии одна над другой, причем 100-вольтовая лампа располагаетсяниже. Когда в искровом промежутке формируется дуга и через бруски ВВ1подаются броски тока, 50-вольтовая лампа, как правило, горит с максималь-ной яркостью, или, по крайней мере, этого нетрудно добиться, в то времякак 100-вольтовая остается темной (рисунок 196). Теперь можно соединитьбруски В В] толстым поперечным бруском В, сверху и становится возможнымподдерживать полный накал в 100-вольтовой лампе, а 50-вольтовая остаетсятемной (рисунок 19в). Результаты не стоит приписывать полностью частоте,но скорее скорости изменения колебаний, которая может быть высокой дажепри низкой частоте. Таким образом, можно получить много интересных ре-зультатов, в особенности для тех, кто привык работать только с постояннымтоком, и эти результаты дают ценные ключи к разгадке многих секретов элек-трического тока.
В предыдущих опытах я имел возможность показать некоторые свето-вые явления и теперь было бы правильным исследовать их детально; но чтобысделать эти исследования наиболее полными, я полагаю необходимым вначалевысказаться относительно электрического резонанса, поскольку это явлениевсегда наблюдается во время таких опытов.
ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РЕЗОНАНСЕ
Эффекты, порождаемые резонансом, всё чаще замечаются инженерамии приобретают всё большую важность при работе с любой аппаратурой пере-менного тока. Следовательно, надо сделать несколько замечаний по поводуэтих эффектов. Ясно, если нам удастся практически использовать эффектыэлектрического резонанса при эксплуатации электроприборов, обратный про-вод, само собой, станет бесполезным, так как электрические колебания можнопередавать при помощи одного провода так же хорошо, как и при помощидвух. Значит, сначала надо ответить на вопрос: «А можно ли производитьтакие эффекты?» Теория и эксперименты показывают, что в природе это не-возможно, так как по мере возрастания колебаний потери в колеблющемсятеле и окружающей его среде быстро растут и обязательно останавливаютколебания, которые иначе могли бы вырасти бесконечно. Это большая удача,что резонанс в чистом виде получить нельзя, ибо, если бы это было возмож-но, трудно было бы предугадать, какие опасности поджидали бы бедного
198
Никола Тесла. Лекции
экспериментатора. Но до определенной степени резонанс получить возможно,причем степень его проявлений ограничена несовершенством проводника, не-достаточной эластичностью среды, или, говоря в общем, фрикционными по-терями. Чем меньше эти потери, тем более впечатляют его проявления. То жесамое происходит и при механических колебаниях. Толстый металлическийбрусок может колебаться под воздействием падающих на него с определенныминтервалом капель воды; а в случае со стеклом, которое еще более эластично,проявления резонанса еще более значительны, ведь стеклянный бокал можноразбить, если пропеть в него ноту определенного тона. Электрический резо-нанс получается тем сильнее, чем меньше сопротивление участка цепи и чемлучше изолирующие свойства диэлектрика. При разрядах лейденской бан-ки через толстый многожильный провод с тонкими жилами эти требованияудовлетворены наилучшим образом, и резонанс проявляется наиболее выпук-ло. Так не происходит, однако, в динамо-машинах, цепях трансформатораили в целом в коммерческих устройствах, где наличие сердечника затрудняетпроявление резонанса или делает его вовсе невозможным. Что же касаетсялейденских банок, при помощи которых эффекты резонанса часто демонстри-руются, я бы сказал, что они часто приписываются действию резонанса, а неявляются его следствием, ибо в этом случае очень легко допустить ошибку.Это убедительно можно проиллюстрировать следующим опытом. Возьмем,к примеру, две изолированные металлические пластины или два шара А я В,расположим на определенном небольшом расстоянии друг от друга и заря-дим их при помощи фрикционной машины или электрофорного генераторадо такого потенциала, что даже небольшое его изменение вызывает пробойвоздушной подушки или изоляции между телами. Этого легко добиться путемпредварительных попыток. Теперь, если еще одну пластину, - закрепленнуюна изолирующей рукоятке и соединенную с одним из выводов вторичной об-мотки катушки индуктивности высокого напряжения, которую питает генера-тор (желательно высокочастотный), - поднести к одному из заряженных телА или В, причем ближе к одному из них, между ними обязательно произойдетразряд; по крайней мере, он произойдет, если потенциал пластины достаточновысок. Это явление легко объясняется тем фактом, что поднесенная пласти-на индуктивно воздействует на заряженные предметы А и В, вызывая искрумежду ними. Когда возникает эта искра, заряды, которые были ранее переда-ны предметам, должны теряться, так как между ними устанавливается связьчерез сформированную дугу. Итак, эта дуга образуется вне зависимости оттого, есть резонанс или нет. Но даже если искра не образуется, всё же меж-ду предметами имеет место эдс, когда пластину подносят; следовательно,приближение пластины, даже если фактически и не вызовет, то, во всякомслучае, будет иметь тенденцию к пробою промежутка вследствие индуктив-ного воздействия. Вместо пластин или шаров А я В мы можем с таким жеуспехом взять пластины лейденской банки, а вместо машины - желательно,
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
199
чтобы это был высокочастотный генератор, так как он лучше подходит дляпроведения опыта или для его обоснования, - мы можем взять еще одну лей-денскую банку или несколько. Когда такие банки разряжаются через цепьнизкого сопротивления, ее пронизывают токи очень высокой частоты. Те-перь внешнюю пластину можно соединить с одной из пластин второй банки,и когда ее подносят ближе к первой банке, заряженной перед этим до высоко-го потенциала при помощи электрофорного генератора, результат получаетсятот же, что и ранее, и первая банка разряжается через узкий промежуток,когда на вторую банку оказывается воздействие. Но обе банки и не требуетсяприближать на расстояние, более близкое, чем самая низкая басовая нота поотношению к писку комара, так как в промежутке уже возникнут небольшиеискры или, по крайней мере, воздух в промежутке будет значительно на-пряжен вследствие возникшей благодаря индукции эдс в тот момент, когдаодна из банок начинает разряжаться. Может быть допущена и другая ошиб-ка подобного свойства. Если цепи двух банок установлены параллельно иблизко друг от друга, и экспериментатор разряжает одну из них при помощивторой, а после добавления к одной из цепей витого провода опыт не удается,вывод о том, что цепи не настроены, будет далек от истины. Так как эти кон-туры работают, как конденсатор, а добавление витков провода эквивалентнозамыканию его в месте включения витков небольшим конденсатором, а онв свою очередь, не дает произойти пробою, уменьшая эдс, действующуюв искровом промежутке. Можно привести и многие другие замечания, но,дабы не углубляться в обсуждение, далекое от нашего предмета, с вашегопозволения, не прозвучат; эти же сделаны лишь для того, чтобы предостеречьничего не подозревающего исследователя от того, чтобы у него не сформи-ровалось неверное мнение о его способностях, когда он увидит, что каждыйего опыт удачен; эти замечания ни в коем случае не претендуют на новизнув глазах опытных экспериментаторов.
Для получения надежных результатов при наблюдении резонанса же-лательно, да и необходимо, применять генератор, подающий гармоническиеколебания, так как при разрядном токе результатам наблюдений не всегдаможно доверять, поскольку многие явления, которые зависят от скоростиизменений, можно получать при различных частотах. Даже при исполь-зовании такого генератора можно допустить ошибку. Когда контур соеди-нен с генератором, мы имеем бесконечно большое число значений емкостии самоиндукции, которые в различных соотношениях отвечают условиям ре-зонанса. Как и в механике может быть бесконечное множество камертонов,которые отзываются на ноту определенного тона, или нагруженных пружин,имеющих определенную амплитуду колебаний. Но резонанса можно опре-деленно добиться в том случае, когда движение происходит с наибольшейсвободой. Итак, в механике, когда речь идет о колебаниях в обычной сре-де, то есть в воздухе, большой разницы нет, имеет ли один камертон размер

200
Никола Тесла. Лекции
больше, чем другой, поскольку потери в воздухе незначительны. Можно,конечно, поместить камертон в вакуумный сосуд и, таким образом сведяк минимуму потери от трения о воздух, добиться наибольшего резонанса.И всё же разница будет невелика. Но она будет огромной, если камертонпоместить в ртуть. При электрических колебаниях очень важно обеспечитьнаибольшую свободу движения. Количественный показатель резонанса,в остальном при одинаковых условиях, зависит от количества электриче-ства, приведенного в действие, или от силы тока, движущегося в цепи. Ноцепь сопротивляется прохождению тока по причине ее импеданса и, следо-вательно, для получения наилучшего результата надо свести сопротивлениек минимуму. Невозможно избавиться от него совсем, но частично возможно.Когда же частота импульсов очень высока, протекание тока практическиопределяется самоиндукцией. Самоиндукцию можно преодолеть, связав еес емкостью. Если соотношение между ними таково, что они гасят друг друга,то есть имеют такие значения, что они удовлетворяют условиям резонан-са, и через внешнюю цепь протекает наибольшее количество электричества,мы имеем наилучший результат. Проще всего и надежнее, когда конденса-тор включен в цепь последовательно с индуктивностью. Конечно, ясно, чтов таких сочетаниях, при определенной частоте, и учитывая только базовыеколебания, мы будем иметь наилучшие значения, когда конденсатор вклю-чен с катушкой самоиндукции параллельно, и таких значений будет больше,чем при последовательном включении. Но выбор определяется требованиямипрактики. В последнем случае при проведении опыта можно взять небольшуюкатушку и большую емкость или большую катушку и маленькую емкость,но последнее более предпочтительно, так как неудобно настраивать большуюемкость мелкими шагами. Если взять катушку с очень большой самоиндук-цией, то критическая емкость падает до очень малого значения, и емкостисамой катушки может быть достаточно. Нетрудно, при помощи некоторыхприспособлений, намотать катушку, которая понизит импеданс до омическогосопротивления и для каждой катушки, естественно, существует частота, при
L
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image110.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 20
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
201
которой через нее протекает максимальный ток. Соблюдение соотношениямежду самоиндукцией, емкостью и частотой становится особенно важным приэксплуатации устройств переменного тока, таких, как трансформаторы илимоторы, поскольку при опытной настройке частей аппаратуры применениедорогостоящего конденсатора становится необязательным. Так, при обычныхусловиях через обмотку мотора переменного тока можно пропускать ток нуж-ной силы с низкой эдс и полностью избавиться от ложных токов, и чем боль-ше мотор, тем проще это практически сделать, но для этого надо использоватьтоки высокого потенциала и частоты.
На рисунке 20 I показана схема, которая применялась при исследованииявления резонанса с помощью высокочастотного генератора. С1 ~ это мно-говитковая катушка, которая поделена на небольшие участки для удобстванастройки. Окончательная настройка производилась при помощи несколькихтонких железных проводов (хотя это и не всегда желательно) или при помощизамкнутой вторичной обмотки. Катушка С одним концом замкнута на проводL, ведущий к генератору G, а другим - на одну из пластин конденсатора СС,причем пластина его соединена с еще большей пластиной Р. Таким способоми емкость, и индуктивность настраивались на частоту динамо-машины.
Что касается повышения потенциала через резонансное действие, конечнотеоретически, то он может подняться до любого значения, поскольку зависитот индуктивности и сопротивления, а эти величины могут иметь какое угоднозначение. Но на практике величина ограничена, и, кроме того, есть и другиефакторы. Можно начать, скажем, с 1 000 вольт и увеличить величину эдсв 50 раз, но нельзя начать с 100 000 вольт и поднять эту цифру в 10 раз, так какпотери в окружающей среде высоки, особенно при высокой частоте. Должнобыть возможно, например, начать с двух вольт в контуре высокой или низкойчастоты динамо-машины и поднять эдс в несколько сотен раз. Так, катушкинадлежащих габаритов можно соединить одним концом с питающим проводоммашины с низкой эдс, и хотя контур машины не будет замкнут в обычномпонимании этого термина, она может сгореть, если мы получим нужный ре-зонанс. Мне не удавалось получить и не удавалось наблюдать при токах,полученных от динамо-машины, такого скачка потенциала. Возможно илидаже вероятно, что при токах, полученных от машин, содержащих железныйсердечник, возмущающее действие последнего и есть причина, что теоретиче-ски существующие возможности не реализуются на практике. Но если так,то я отношу это единственно к запаздыванию фаз и к потерям от токов Фуков сердечнике. Обычно приходилось работать на повышение, когда эдс быланизка, и применялась обычная катушка, но иногда было удобно использоватьсхему, показанную на рисунке 20 II. В данном случае катушка С разбита наочень много участков, некоторые из них служат первичной обмоткой. Такимобразом, и первичная и вторичная обмотки поддаются настройке. Один ко-нец катушки соединен с проводом L, идущим к генератору переменного тока,
202
Никола Тесла. Лекции
а другой провод L соединен со средней частью катушки. Такая катушка, с на-страиваемой первичной и вторичной обмотками, также может быть удобна вовремя опытов с разрядами. Когда достигается настоящий резонанс, пик волныдолжен, конечно, находиться на свободном конце катушки, или, например, навыводе люминесцентной лампы В. Это легко подтвердить, измерив потенциална конце провода w возле катушки.
В связи с проявлениями резонанса и проблемой передачи энергии поодному проводу, о которой говорилось ранее, я бы хотел сказать несколькослов о предмете, который постоянно занимает меня и который касается бла-гополучия всех людей. Я имею в виду передачу четких сигналов, а можетбыть и энергии, на любое расстояние без помощи проводов. С каждым днемя убеждаюсь в реальности такого плана; и хотя я полностью отдаю себе отчетв том, что абсолютное большинство ученых не поверят, что такого результатаможно добиться на практике в короткий срок, всё же думаю, что объем работв этой области свидетельствует о том, что необходимо поощрять исследованияи эксперименты в этом направлении. Мое убеждение настолько укрепилось,что я больше не рассматриваю такой способ передачи энергии или разумныхсигналов лишь как теоретически возможный, но как серьезную инженернуюзадачу, которая должна быть однажды решена. Идея передачи информациибез проводов есть результат последних исследований в области электриче-ства. Некоторые энтузиасты выражают убежденность в том, что передача те-лефонного сигнала на любое расстояние при помощи индукции по воздухувозможна. Мое воображение не простирается так далеко, но я твердо верю,что практически возможно при помощи мощных машин возбуждать элект-ростатическое поле Земли и так передавать информацию или, может быть,энергию. На самом деле, что же может помешать воплощению такого плана?Теперь мы знаем, что электрические колебания можно передавать по одномупроводу. Почему же не попытаться использовать для этого Землю? Не стоитпугаться расстояний. Для усталого путника, считающего верстовые столбы,Земля может показаться очень большой, но для счастливейшего из людей,для астронома, который смотрит на звезды и по их состоянию вычисляетразмеры земного шара, он может показаться очень небольшим. Таким же ондолжен казаться и электрику, ибо, когда он думает о скорости электрическогосигнала, с которой он пронизывает Землю, все его представления о расстоя-нии должны испариться.
Во-первых, очень важно было бы узнать, какова емкость Земли? И ка-кой заряд она содержит при электризации? Хотя у нас нет положительныхсвидетельств тому, что рядом в пространстве есть другие тела, заряженныепротивоположным образом, вполне возможно, что Земля именно такое тело,ибо каков бы ни был процесс, результатом которого явилось отделение Зем-ли - а именно таковы сегодня общепринятые взгляды на ее происхожде-ние, - она должна была сохранить заряд, как это происходит во всех про-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
203
цессах механического деления. Если это заряженное тело, изолированноев пространстве, то его емкость должна быть крайне мала, менее одной ты-сячной фарады. Но верхние слои атмосферы - проводники, такой же можетявляться и среда за пределами атмосферы, а она может иметь противопо-ложный заряд. Тогда емкость может быть несравнимо выше. В любом слу-чае очень важно понять, какое количество электричества содержит Земля.Трудно сказать, получим ли мы когда-нибудь такие знания, но надеюсь, чтополучим, и именно при помощи электрического резонанса. Если мы когда-либо сможем установить, каков период колебаний Земли при возбужденииее заряда по отношению к противоположно заряженному контуру, мы полу-чим факт, скорее всего наиболее важный для благополучия всего человече-ства. Я предлагаю искать этот период при помощи электрического осцилля-тора, или источника переменного тока. Один из выводов, например, будетсоединен с землей, или городским водопроводом, а другой с изолированнымпредметом больших размеров. Возможно, что верхние слои атмосферы илиоткрытый космос, имеют противоположный заряд и вместе с Землей образу-ют конденсатор огромной емкости. В таком случае период колебаний можетбыть очень небольшим, и динамо-машина переменного тока могла бы отвечатьцелям эксперимента. Затем я бы преобразовал ток так, чтобы получить мак-симально возможный потенциал и соединил концы вторичной обмотки высо-кого напряжения с землей и изолированным телом. Варьируя частоту токаи тщательно выдерживая потенциал изолированного тела, а также наблюдаяза возмущениями в различных соседних точках земной поверхности, можнообнаружить резонанс. Если, как и полагают большинство ученых, периоддостаточно мал, то динамо-машина не подойдет и придется построить соответ-ствующий электрический осциллятор, и, возможно, такие быстрые колебанияполучить невозможно. Но возможно это или нет, имеет Земля заряд или нет,и каков бы ни был период ее колебаний, абсолютно точно возможно - и томумы имеем свидетельства - произвести некие электрические возмущения, до-статочно мощные для того, чтобы их зарегистрировали в любой точке земнойповерхности при помощи соответствующих приборов.
Предположим, что источник переменного тока соединен, как на рисунке21, одним из своих выводов с землей (удобнее всего заземлить конец на водо-провод), а другим - с предметом большой площади Р. Когда устанавливаютсяэлектрические колебания, электричество будет двигаться в обоих направле-ниях через предмет Р, а переменные токи будут проходить через землю, рас-ходясь или сходясь в точке С, где сделано заземление. Таким образом будут
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image111.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 21
204
Никола Тесла. Лекции
возмущаться соседние точки на земной поверхности, расположенные в кругес неким радиусом. Но возмущение будет ослабевать по мере удаления, и рас-стояние, на котором этот эффект всё еще можно будет зарегистрировать, будетзависеть от количества электричества, приведенного в действие. Посколькупредмет Р изолирован, для того чтобы привести в движение значительное ко-личество электричества, потенциал источника должен быть крайне высоким,так как площадь поверхности предмета Р ограничена. Параметры устройстваможно настроить так, что источник S будет порождать такое же движениеэлектричества, как если бы его цепь была замкнута. Так, конечно, практи-чески возможно наложить электрические колебания определенного низкогопериода на Землю при помощи надлежащей аппаратуры. На каком расстоя-нии эти колебания можно принять, можно только предполагать. По другомуповоду мне пришлось поразмышлять над тем, как Земля может реагироватьна электрические возмущения. Нет никакого сомнения в том, что во время та-кого эксперимента электрическая плотность у поверхности может быть оченьмала, учитывая размеры Земли, и воздух не будет выступать как возмущаю-щий фактор, а также не будет больших потерь энергии в воздухе, как моглобыть, если бы плотность была высокой. Тогда теоретически не потребуетсяогромного количества энергии для производства возмущений, которые можнопрочитать на очень большом расстоянии, если не по всему земному шару.Итак, совершенно очевидно, что в любой точке в пределах определенногокруга, центром которого служит источник S, можно при помощи резонансазаставить работать прибор индуктивности и емкости. Но можно сделать нетолько это, но включить еще один источник S. (рисунок 21), подобный источ-нику S, или любое количество источников, работающих синхронно с первым,и таким образом усилить вибрацию и распространить ее на большой площади,или получить электрический ток из источника или к источнику S , если егофаза будет противоположной фазе источника S. Не сомневаюсь, можно экс-плуатировать электрические приборы по всему городу через заземление илисистему водоснабжения при помощи резонанса от одного электроосциллятора,установленного в центральной точке. Но практическое решение этой задачибудет несравнимо менее важным для человека, чем передача информации илиэнергии на любое расстояние через Землю или окружающую ее среду. Еслиэто вообще возможно, то расстояние не имеет значения. Для начала надо по-строить надлежащие приборы, с помощью которых попытаться решить зада-чу, и я довольно долго над этим размышлял. Я твердо уверен в том, что этоможно сделать, и мы доживем до того момента, когда это будет сделано.
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
205
О СВЕТОВЫХ ЯВЛЕНИЯХ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ помощи
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТОКОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ,
И ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ЭТОМУ ВОПРОСУ
Возвращаясь теперь к световым явлениям, которые были основнымпредметом исследований, хотелось бы заметить, что все эти явления можноразделить на четыре класса: 1. Накал твердого вещества. 2. Фосфоресценция.3. Накаливание или фосфоресценция разреженного газа. 4. Свечение газа приобычном давлении. Первый вопрос таков: как получаются эти световые эффек-ты? Для того чтобы ответить на этот вопрос, удовлетворяя всем современнымтребованиям и учитывая приобретенный мной опыт, а также для того, чтобысделать демонстрацию интересной, я расскажу о некоей особенности, кото-рой придаю огромное значение, поскольку она обещает, кроме всего прочего,пролить больше света на природу явлений, произведенных высокочастотнымиэлектрическими токами. Как-то я уже указывал на важность присутствия раз-реженного газа, или атомарной среды в целом, вокруг проводника, через ко-торый протекает переменный ток высокой частоты, когда речь идет о нагревепроводника протекающим током. Мои опыты, описанные ранее, показали, чточем выше частота и разность потенциалов тока, тем более важным становитсягаз, в который помещен проводник, для его нагрева. Однако разность потен-циалов, как я тогда указывал, элемент более важный, чем частота. Когда обаэти параметра достаточно высоки, нагрев может происходить целиком за счетприсутствия разреженного газа. Следующие эксперименты продемонстрируютважность разреженного газа, газа при обычном или ином давлении для нака-ливания или иных световых эффектов, производимых токами этого типа.
Я беру две одинаковые 50-вольтовые лампы по 16 свечей, которые оди-наковы во всём, за исключением того, что одна лампа была вскрыта сверху,и ее заполнил воздух, а вторая находится в обычном состоянии вакуума,как обычные коммерческие лампы. Когда я присоединяю вакуумную лам-пу к выводу индукционной катушки, которую я уже использовал в опытах,проиллюстрированных на рисунке 15а, и включаю ток, нить, как вы ужене раз убеждались, сильно накаляется. Когда я присоединяю вторую лампу,наполненную воздухом, нить всё же светится, но не так ярко. Этот экспери-мент только частично демонстрирует истинность предыдущих высказываний.Важность того, что нить помещена в разреженный газ, наглядно показана, ноне так отчетливо, как хотелось бы. Причина тому - вторичная обмотка этойкатушки рассчитана на низкое напряжение и имеет всего лишь 150 витков,следовательно, разность потенциалов на выводах лампы мала. Если бы я взялдругую катушку с большим количеством витков, результат был бы виден бо-лее рельефно, так как он частично зависит от напряжения, как указывалосьранее. Е1о так как он таким же образом зависит и от частоты, то правильнеебыло бы сказать, что он зависит от периода изменения разности потенциалов.
206
Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image112.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 22аРис. 22бРис. 22в
Чем больше это изменение, тем важнее становится газ как фактор нагрева.Я могу воспроизвести и гораздо большую скорость изменений, но по-иному,и этот способ, к слову сказать, имеет то преимущество, что после него врядли возникнут возражения, которые могли появиться после демонстрации пре-дыдущего эксперимента, даже если обе лампы включить последовательно илипараллельно, а именно: исходя из реакции между первичной и вторичнойобмотками, сделанные выводы ненадежны. Такого результата я добиваюсь,заряжая батарею конденсаторов от обычного трансформатора, запитанного отподстанции переменного тока, и разряжаю их прямо через контур с неболь-шой самоиндукцией, как показано на рисунках 19а, 196 и 19в.
На рисунках 22а, 226 и 22в тяжелые медные бруски соединеныс противоположными пластинами батареи конденсаторов, или, в целом, такимобразом, что внезапные разряды высокой частоты пронизывают их. Сначалая присоединяю к брускам при помощи клемм С С обычную 50-вольтовую лам-пу. Когда через лампу проходят разряды, нить накаливается, хотя сила токаочень мала и при обычных условиях ее бы не хватило для свечения лампы.Теперь вместо нее я присоединяю другую лампу, такую же, как и первая, ноее герметичность нарушена и она заполнена воздухом при обычном давлении.Когда нить пронизывают разряды, она не накаляется. Но этот результат всеже можно отнести к действию одного из факторов. Тогда я включаю обе лам-пы параллельно, как показано на рисунке 22а. При пропускании разрядовчерез нити накаливания наблюдаем, что нить в вакуумной лампе / ярко горит,в то время как нить негерметичной лампы остается темной. Но не следуетполагать, будто эта лампа потребляет только малую часть энергии, напротив,она может потреблять значительную ее часть и стать даже очень горячей, го-рячее, чем другая нить, которая горит ярко. Во время данного экспериментаразность потенциалов на выводах ламп меняет знак, теоретически, три иличетыре миллиона раз в секунду. Концы нитей заряжаются соответственно,

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
207
и газ в колбах сильно возбуждается, а большая часть энергии, подаваемой нанити, переходит в тепло. В негерметичной лампе, где количество молекул газав несколько миллионов раз больше, чем в вакуумной, бомбардировка, наибо-лее сильная на концах нити в горловине колбы, забирает большую часть энер-гии, не производя видимого эффекта. Причиной тому - большое число мо-лекул, когда бомбардировка количественно более значительна, но удары нетакие сильные вследствие невозможности разгона. В вакуумной колбе, напро-тив, скорости частиц огромны и удары их сильны, а следовательно, произво-дят соответствующий эффект. Кроме того, конвекционная теплоотдача в пер-вой лампе больше. В обеих лампах сила тока, пронизывающего нити, оченьмала, несравнимо меньше, чем им понадобилось бы при обычных условияхв низкочастотном контуре. Разность потенциалов, однако, на концах нитейочень велика и может равняться 20 000 вольт или более, если бы нити былипрямыми и концы их расходились далеко. В обычной лампе обычно проска-кивает искра между концами нити или внешнего платинового провода задолгодо того, как будет достигнуто такое напряжение.
Могут возникнуть предположения, что во время опыта вакуумная лампамогла потреблять ток большей силы и полученный результат можно отнестине только к действию газа в лампах. Такие соображения поутихнут, еслия соединю с тем же успехом лампы последовательно. Сделав это, пропуска-ем заряды через нити и вновь отмечаем, что нить в негерметичной лампе
остается темной, в то время как ввакуумной / светится даже силь-нее, чем при нормальных услови-ях (рисунок 226). В соответствии собщепринятыми взглядами, силатока в нитях сейчас должна былабы быть одинаковой, если бы неизменилась под воздействием газав колбах.
На этом этапе лекции мнебы хотелось коснуться еще однойинтересной особенности, котораядемонстрирует эффект скоростиизменения потенциала тока. Те-перь я оставлю лампы соединен-ными последовательно с брускамиВВГ как и в предыдущем опыте(рисунок 226), но значительнопонижу частоту тока, которая впредыдущем опыте была оченьвысокой. Этого я могу добиться,
qw-
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image113.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 23
Рис. 24
208
Никола Тесла. Лекции
включив последовательно в цепь разряда катушку индуктивности или нарас-тив емкость конденсаторов. Когда я теперь пропускаю низкочастотные зарядычерез нити, вакуумная лампа светится, как и прежде, но заметно, что негер-метичная лампа тоже светится, хотя и не так ярко, как первая. Уменьшивсилу тока в лампах, я могу заставить нить в негерметичной лампе быть тусклокрасной, и, хотя нить в вакуумной лампе светится ярко (рисунок 22в), сте-пень накала уже гораздо меньше, чем на рисунке 226, когда ток был гораздобольшей частоты.
Поведение газа в этих опытах характеризуется двояко, когда определяетстепень накала нити, то есть при конвекции и бомбардировке. Чем выше часто-та и потенциал тока, тем важнее становится бомбардировка. Конвекция, наобо-рот, должна быть тем меньше, чем выше частота. При постоянном токе, бомбар-дировки практически нет, и следовательно, конвекция сильно влияет на накалнити и дает результат, подобный наблюдавшемуся. Так, если две одинаковыелампы, вакуумная и негерметичная, соединены последовательно или парал-лельно и питаются постоянным током, то нить негерметичной лампы потребуетзначительно большей силы тока для накаливания. Это происходит целикоми полностью вследствие конвекции, и результат тем отчетливее, чем тоньшенить. Профессор Эртон и м-р Килгор недавно опубликовали количественныерезультаты исследований термальной эмиссионной способности при излуче-нии и конвекции, в которых эффект тонкого провода явно прослеживался.Этот эффект можно продемонстрировать, взяв несколько маленьких короткихстеклянных трубок, в каждой из которых вдоль ее оси располагается тончай-ший платиновый провод. Если из всех трубок откачать воздух, то несколькоиз них можно соединить параллельно и подключить к источнику постоянноготока, при этом все нити можно накалить с помощью меньшей силы тока, чемпотребовалось бы для накаливания одной! нити в негерметичной трубке. Еслибы вакуум в трубках можно было довести до такой степени, что конвекцияравнялась бы нулю, то относительное количество теплоты, выделенное приконвекции и излучении, можно было без труда определить, прибегнув к коли-чественным измерениям тепловых характеристик. Если применить источникэлектрических импульсов высокой частоты и потенциала, можно включитьеще большее количество трубок, и нити в них будут накаливаться при помощитока такой силы, что ее было бы недостаточно для ощутимого нагрева проводатакого же размера, помещенного в воздух при обычном давлении, и при этомпередаваемой энергии хватило бы всем трубкам.
Хочу привести результат, которого добился благодаря наблюдениям вовремя этих опытов, и который очень интересен. Я заметил, что небольшиеразличия в плотности воздуха приводили к серьезной разнице в степени на-кала нитей, и подумал: так как в трубке, через которую проходит световойразряд, плотность газа неоднородна, то очень тонкий провод, помещенныйвнутрь, может накаляться в местах меньшей плотности газа и в то же вре-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
209
мя оставаться темным в местах большей плотности, где конвекция сильнее,а бомбардировка менее интенсивна. В соответствии с этой мыслью была приго-товлена трубка t, как показано на рисунке 23, через центр которой проходилочень тонкий платиновый провод т. Из трубки был частично откачан воздух,и было обнаружено, что когда ее соединяли с выводом высокочастотной ка-тушки, платиновый провод и в самом деле накалялся участками, как показанона рисунке 23. Позже было изготовлено несколько таких трубок с одним илинесколькими проводами, и каждая из них показывала одинаковый результат.Этот эффект был особенно заметен, когда появлялся полосчатый разряд, нотакже имел место, когда полосы не были заметны, что говорило о том, чтоплотность газа в трубке неоднородна. Полосы обычно располагались так, чтоместа наибольшего разрежения соответствовали участкам наибольшего накалаили большей яркости свечения провода w. Но через несколько мгновений ста-новилось заметным, что яркие участки провода покрыты плотными полосамиразряда, как показано буквами //на рисунке 23, хотя это явление и было труд-норазличимо. Это логично объяснялось, если предположить, что конвекцияне сильно различалась на плотных и разреженных участках, а бомбардировкабыла сильнее на плотных участках полосчатого разряда. В лампах, на самомделе, можно часто наблюдать такую картину, когда тонкий провод накаляетсясильнее, если газ не сильно разрежен. Так случается, когда потенциал катуш-ки недостаточен для вакуума, но такой результат можно объяснить разнымипричинами. Во всяком случае, это любопытное явление накаливания исчезает,когда трубка, или, скорее, провод в трубке равномерно нагревается.
Независимо от корректировки, которую вносит конвекция, есть два ос-новных фактора, которые определяют накал провода или нити при перемен-ном токе, - ток проводимости и бомбардировка. В случае с постоянным токомнам приходится иметь дело только с первым из этих факторов, и нагрев приэтом минимален, поскольку при постоянном токе сопротивление наименьшее.Когда ток переменный, сопротивление возрастает и усиливается нагрев. Так,если скорость колебания тока очень высока, то сопротивление может вырастидо такого значения, что нить можно накалить при помощи ничтожно малойсилы тока, и мы можем взять короткий и толстый кусочек углерода или иногоматериала и накалить его при помощи силы тока, несравнимо меньшей, чемта, что требуется для той же степени накала нити от постоянного или низко-частотного тока. Этот эффект очень важен, так как показывает, как быстроменяются наши взгляды на этот предмет, и как быстро расширяется областьнаших знаний. Рассмотрим только один аспект проблемы осветительных при-боров. Мы знаем, что для достижения практического успеха, как принятосчитать, нить должна быть тонкой и иметь высокое сопротивление. Но теперьмы знаем, что сопротивление нити постоянному току ничего не значит; нитьможет с таким же успехом быть толстой и короткой; ибо если ее поместитьв разреженный газ, она накалится при токе малой силы. Всё это зависит от
210
Никола Тесла. Лекции
частоты и потенциала тока. Из всего сказанного мож-но сделать вывод, что для освещения нужно исполь-зовать высокую частоту, ибо это позволит применитькороткую и толстую нить и ток меньшей силы.
Если нить поместить в однородную среду, весьнагрев будет происходить за счет тока проводимости,но если это будет вакуумный сосуд, то условия будутабсолютно другими. Здесь начинает работать газ инагрев от тока проводимости, как показывают многиеэксперименты, может быть незначительным по срав-нению с эффектом от бомбардировки. Это несомненнотак, когда контур не замкнут, а потенциал, конечно,высок. Предположим, что тонкая нить помещена в ва-куумный сосуд и один ее конец соединен с катушкойвысокого напряжения, а другой - с большой изолиро-ванной пластиной. Хотя цепь не замкнута, нить, какя уже показывал, сильно накаляется. Если частота ипотенциал сравнительно малы, то нить накаляется отпроходящего через нее тока. Если частоту и потенциал,последнее важнее, повысить, то пластина может бытьнебольшой, или ее может не быть совсем; и всё же нитьнакалена, так как весь накал происходит от бомбар-дировки. Практически совместить эффекты тока про-водимости и бомбардировки можно так, как показанона рисунке 24, где обычная лампа имеет тонкую нить,один конец которой соединен с абажуром, играющимроль пластины, а второй - с источником тока высоко-го напряжения. Не следует думать, будто для нагре-вания проводника переменным током важен толькоразреженный газ, газ при обычном давлении тоже мо-жет играть важную роль, если разность потенциалов
рис. 25и частота крайне высоки. По этому поводу я уже
заявлял, что когда проводник плавится под удароммолнии, ток, протекающий через него, может бытькрайне мал, его может быть даже недостаточно, чтобы нагреть провод, еслитот помещен в однородную среду.
Из всего вышесказанного становится ясно: когда проводник высокогосопротивления присоединяют к выводам источника тока высокой частотыи потенциала, может происходить значительное рассеивание энергии, бо-лее всего на концах провода, вследствие действия газа, окружающего про-водник. Благодаря этому сила тока на участке, что находится посерединепровода, может быть значительно меньше, чем сила тока на участке, кото-
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image114.jpeg" \* MERGEFORMATINET

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
211
рый ближе к концу. Более того, ток течетв основном через внешние участки про-вода, но этот эффект не следует путатьс поверхностным эффектом, как его обыч-но трактуют, ибо последний имеет мес-то, или должен иметь место в непрерыв-ной несжимаемой среде. Если много лампнакаливания последовательно соединитьс источником такого тока, то лампы по краямцепи могут гореть ярко, а те, что посереди-не, останутся темными. Это в основном про-исходит вследствие бомбардировки, как ужеговорилось ранее. Но даже при постоянномтоке, если потенциал очень велик, лампы покраям цепи будут гореть ярче тех, что посе-редине. В таком случае нет ритмичной бом-бардировки, и эффект достигается благодаряутечке. Эта утечка, или рассеивание, когда на-пряжение очень высокое, значительно во вре-
мя использования ламп накаливания, а особенно, во время работы дуги, ибо ду-га - это то же пламя. А в целом, конечно, рассеивание не так значительно припостоянном токе по сравнению с переменным.
Я разработал и поставил эксперимент, который достаточно интересно де-монстрирует боковую диффузию. Если очень длинную трубку присоединить квыводу высокочастотной катушки, то яркость наиболее высока возле выводаи постепенно падает по направлению к дальнему концу. Это особенно замет-
но, если трубка узкая.
Небольшая трубка диаметромпримерно полдюйма и длиной две-надцать дюймов (рисунок 25) име-ет тонкий вытянутый полностьюстеклянный конец длиной околотрех дюймов. Трубка помещаетсяв медном гнезде Т, которое можноприкрепить к выводу Т1 индукци-онной катушки. Разряд, проходя-щий через трубку, сначала освеща-ет нижнюю часть, сечение которойдовольно велико; но он не можетпройти сквозь стекло наверху.
Но постепенно разреженный газв трубке нагревается и становится
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image115.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 21
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image116.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 26
Рис. 28
212Никола Тесла. Лекции
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image117.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 29Рис. 30Рис. 31
проводником и разряд пронизывает стекло. Он распространяется настолькомедленно, что может пройти полминуты, пока он дойдет до верхнего кончика,и становится похожим на тонкое светящееся волокно. Путем настройки по-тенциала можно заставить свет двигаться вверх с любой скоростью. Однакокогда волокна стекла нагреты, разряд распространяется по всей длине мгно-венно. Интересно то, что чем выше частота тока, или, иными словами, чемотносительно выше боковая диффузия, тем с меньшей скоростью свет можетраспространяться сквозь волокно. Этот опыт лучше всего ставить с хорошооткачанной и новой трубкой. Если трубку уже несколько раз использовали,опыт часто не удается. Возможно, тому виной постепенное медленное ухуд-шение вакуума. Это медленное распространение заряда сквозь узкую стеклян-ную трубку в точности повторяет распространение тепла в бруске, нагретомс одного конца. Чем скорее тепло уносится в сторону, тем больше временипонадобится, чтобы нагреть противоположный конец бруска. Когда ток отнизкочастотной катушки проходит сквозь волокно, боковая диффузия малаи разряд мгновенно распространяется по всей длине без исключения.
После всех этих опытов и наблюдений, которые показывают важностьпрерывистости или атомарной структуры среды, и которые должны объяс-нить, частично, по крайней мере, природу четырех типов световых эффектов,
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
213
получаемых при помощи тока такого типа, я могу продемонстрировать вамэти эффекты. Для интереса я могу сделать это таким способом, который длямногих из вас будет новым. Вы уже видели, что мы можем передать телуколебания при помощи одного провода или любого проводника. Так как телочеловека - проводник, я могу передать колебания своему телу.
Сначала, как и в предыдущих опытах, я соединяю свое тело с одним извыводов высоковольтного трансформатора и беру в руку вакуумную лампу,в которой помещается небольшая углеродная головка, размещенная на кон-це платинового провода, идущего наружу, и головка накаляется, как толькотрансформатор включают (рисунок 26). Сверху на лампу я могу положитьабажур из проводника для усиления действия, но это необязательно, необя-зательно также, чтобы головка накаливания была соединена с рукой посред-ством провода, идущего наружу сквозь стекло, так как достаточное количествоэнергии для накаливания головки можно передать сквозь стекло при помощииндукции. Затем я беру лампу с сильным вакуумом, в которой находится фос-форесцирующееся тело, поверх которого размещается небольшая алюминие-вая пластина на платиновом проводе, ведущем наружу, и ток, проходящийсквозь мое тело возбуждает сильное свечение в лампе (рисунок 27). Теперья вновь беру в руку простую вакуумную трубку, и вновь точно так же газ внут-ри трубки начинает светиться (рисунок 28). И наконец, я беру в руку провод,неважно, оголенный или изолированный: электрические вибрации настолькосильны, что покрывают провод светящейся пленкой (рисунок 29).
Несколько слов надо сказать о каждом из этих явлений. Во-первых,о накаливании головки и вообще твердого вещества приведу несколько фак-тов, равно относящихся ко всем этим явлениям. Ранее указывалось, что когдатонкий проводник, такой, как нить накаливания например, одним концомсоединяют с выводом трансформатора высокого напряжения, нить накаляетсячастично вследствие тока проводимости, а частично вследствие бомбардиров-ки. Чем толще и короче нить, тем большую важность приобретает последнийфактор, и в конце концов, если нить превращается в головку, то весь нагревпроисходит вследствие бомбардировки. Так и в последнем опыте головканакаляется от ритмических ударов свободно движущихся частиц в колбе. Эти-ми частицами могут быть молекулы остатков газа, частицы пыли или кус-ки электрода; чем бы они ни были, совершенно точно, что нагрев головкив первую очередь связан с давлением таких свободно движущихся частиц,или атомной структурой в трубке. Нагрев тем больше, чем больше количествоударов в секунду, и чем выше энергия каждого удара. И всё же головка такженакалится, если ее соединить с источником постоянного потенциала. В такомслучае электричество будет уноситься от головки свободно движущимися вок-руг частицами, и количества электричества, таким образом унесенного, будетдостаточно для накала головки, так как оно сначала проходит через послед-нюю. Но в данном случае бомбардировка не имеет особого значения. По этой
214
Никола Тесла. Лекции
причине требуется подавать на головку значительное количество энергии, длятого чтобы поддерживать ее накал при постоянном потенциале. Чем выше час-тота электрических импульсов, тем экономичнее можно поддерживать накалголовки. Одной из основных причин этого является то, что если импульсыимеют очень высокую частоту, то вокруг электрода происходит меньший об-мен свободно движущихся зарядов и это означает, что внутри лампы нагре-тое вещество лучше сконцентрировано вокруг головки. Если сделать двойнуюлампу, как показано на рисунке 30, состоящую из большой колбы В и ма-ленькой Ь, каждая из которых имеет нить f на платиновом проводе w и wv тообнаружится, что если бы нити ff были идентичны, то меньше энергии пона-добилось бы для поддержания нити в колбе b в определенной степени накала,чем такой же нити в колбе В. Причиной тому лучшая концентрация частиц.В этом случае можно также добиться меньшего износа нити в колбе Ь, еслиопределенное время поддерживать ту же степень накала. Это обязательноеследствие того, что газ в маленькой колбе сильно нагревается и становится хо-рошим проводником, и на головку оказывается меньшее воздействие, так какбомбардировка становится менее интенсивной по мере возрастания проводи-мости газа. В такой конструкции, конечно, маленькая колба становится оченьгорячей, и когда она достигает определенной степени нагрева, усиливаютсяконвекция и излучение снаружи. По другому поводу я показывал лампы,в которых этот недостаток был в значительной степени преодолен. Примеромтому может служить конструкция, когда очень маленькая лампа, содержащаятугоплавкий электрод в виде головки, помещалась в большую колбу, и воз-дух из промежутка откачивался. Внешняя большая колба в таких конструк-циях оставалась практически прохладной. Если большая колба оставаласьсоединенной с насосом и вакуум между стенками благодаря этому постоянноподдерживался, колба оставалась совсем холодной, а головка в маленькойлампе была раскалена. Но после герметизации, когда головка какое-то времябыла раскалена, большая колба тоже нагревалась. Из этого я могу сделатьвывод о том (как отмечает профессор Дьюар), что данное явление происходитвследствие нашего быстрого движения сквозь космос, или, говоря в общем,вследствие движения среды относительно нас, ибо постоянное состояние нель-зя поддерживать, если среда не обновляется постоянно. Вакуум нельзя, судяпо всему, поддерживать вокруг горячего тела.
В конструкциях маленькая лампа внутри, по крайней мере на первыхпорах, препятствовала бомбардировке внешней колбы. Мне пришла мысльпроверить, как поведет себя в таких условиях металлическое сито, и я приго-товил для этого несколько ламп, которые показаны на рисунке 31. В колбе bбыла расположена тонкая нить f (или головка) на платиновом проводе, про-ходящем сквозь стеклянную ножку и ведущем наружу. Нить /'была окруженаситом 5. Экспериментально было обнаружено, что в таких колбах сито с круп-ными ячейками ни в коей мере не препятствовало бомбардировке колбы Ь.
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
215
Когда был достигнут высокий вакуум, тень от сита была ясно видна на колбеи она скоро нагрелась. В некоторых лампах сито s было соединено с плати-новым проводом, запаянным в стекло. Когда этот провод соединяли с другимвыводом катушки индуктивности (эдс в таких случаях была небольшой),или с изолированной пластиной, бомбардировка колбы b уменьшалась. Ноесли взять сито с мелкими ячейками, то бомбардировка колбы тоже уменьша-ется, но даже если вакуум очень высокий, и потенциал трансформатора боль-шой, колба b бомбардируется и нагревается очень быстро; хотя не видно ре-шетки от сита из-за того, что ячейки очень мелкие.
Если же вокруг нити размещается стеклянная трубка или иное непре-рывное тело, то бомбардировка полностью прекращается на некоторое времяи колба b остается абсолютно холодной. Конечно, когда стеклянная труб-ка достаточно нагревается, бомбардировка внешней колбы моментально ста-новится заметной. Эксперименты с этими колбами показали, что скоростибомбардирующих молекул и частиц должны быть значительными (хотя и несравнимы со скоростью света), в ином случае было бы трудно понять, как онимогут пронизывать тонкую металлическую решетку без всяких последствий,если только не обнаружится, что на такие маленькие частицы влияние можетоказываться напрямую с определенного расстояния. Что касается скоростибомбардирующих атомов, то лорд Кельвин недавно высказал предположение,что она может составлять примерно один километр в секунду в обычной лампеКрукса. Поскольку потенциал, получаемый от катушки с разрядником, значи-тельно выше, чем тот, что получается от обычной катушки, скорости должныбыть, конечно, гораздо выше, когда лампа питается от такой катушки. Пред-положим, что скорость движения частицы в вакууме пять километров в секун-ду и она постоянна по всей траектории, как и должно быть в вакуумном со-суде, тогда, если скорость изменения заряда электрода равна пяти миллионамв секунду, то частица может удалиться от электрода не более чем на милли-метр, если на этом расстоянии на нее оказывается прямое воздействие, тогдамолекулярный или атомный обмен будет очень медленным, и колба почти небудет подвергаться бомбардировке. По крайней мере, это должно быть так,если только воздействие электрода на атомы остаточного газа подобно воз-действию заряженного тела на предметы, которые мы можем воспринимать.Горячее тело, помещенное в вакуумный сосуд, также приводит к бомбарди-ровке, но просто горячее тело не колеблется в определенном ритме, так какмолекулы его производят разные вибрации.
Если из колбы, содержащей головку или нить накаливания, откачатьвоздух, насколько это возможно при помощи самых лучших приспособлений,то часто можно наблюдать, что разряд не может поначалу пройти, но по про-шествии некоторого времени, видимо, вследствие каких-либо изменений внут-ри колбы, разряд проходит и головка или нить накаляется. На самом деле,чем выше степень откачки воздуха, тем легче добиться накала. По-видимому,
216
Никола Тесла. Лекции
нет иных причин для накаливания в таких случаях, за исключением бомбар-дировки или подобного воздействия остатков газа или частиц вещества. Ноесли мы создали очень высокий вакуум, могут ли они иметь большое значе-ние? Предположим, что мы получили совершенный вакуум, тогда очень ин-тересно ответить на вопрос: Та среда, которая пронизывает всё пространство,она непрерывна или состоит из частиц? Если состоит из частиц, тогда нагревпроводника или нити в вакуумном сосуде может происходить вследствие бом-бардировки эфиром, и тогда вообще нагрев проводника, через который про-пущен ток высокой частоты и потенциала, должен подвергаться изменениямэтой среды; тогда поверхностный эффект, очевидный рост омического сопро-тивления и т.д., по крайней мере частично, поддаются иному объяснению.
Разумеется, учитывая многие явления, связанные с высокочастотнымитоками, конечно, говорят о том, что весь космос скорее наполнен свободнымиатомами, а не лишен их. Будь так, он был бы темным и холодным, заполненоднородной субстанцией, в которой не может быть ни тепла, ни света. Какв этом случае передается энергия: независимыми носителями или вибрациейоднородной субстанции? Этот важный вопрос до сих пор остается без ответа.Но многие из тех эффектов, что демонстрировались здесь сегодня, в особен-ности световые, накаливание и свечение, подразумевают наличие свободныхатомов, без которых эти эффекты были бы невозможны.
Что касается накаливания тугоплавкой головки (или нити) в вакуумномсосуде, что и было темой нашего исследования, то основные выводы, которыемогут служить инструкцией для создания таких ламп, можно сформулироватьследующим образом: 1. Головка должна быть как можно меньше, сфериче-ской формы, полированная или гладкая, изготовлена из тугоплавкого мате-риала, который выдерживает испарение. 2. Опора должна быть очень тонкойи защищена слоем алюминия и слюды, как я уже указывал ранее. 3. Воздухследует откачивать, насколько это возможно. 4. Частота должна быть прак-тически самая высокая. 5. Ток должен колебаться гармонически, без внезап-ных прерываний. 6. Тепло следует концентрировать вокруг головки, помещаявнутрь лампы небольшую колбу, или иным способом. 7. Из пространствамежду внешней и внутренней колбами воздух должен быть откачан.
Большинство соображений, высказанных по поводу накаливания твер-дого тела, применимы и к фосфоресценции. И в самом деле, в вакуумномсосуде фосфоресцентность, как правило, в первую очередь вызывается по-током атомов, испускаемых электродом и ударяющихся о фосфоресцентноетело. Даже в тех случаях, когда нет свидетельств такой бомбардировки, я по-лагаю, что фосфоресценция вызывается сильными ударами атомов, которыене обязательно испускаются электродом, но находятся под его индуктивнымвоздействием через среду или через другие атомы. То, что эти механическиеудары играют важную роль в возбуждении свечения в лампе, можно проде-монстрировать в следующем эксперименте. Если взять лампу, как показано
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
217
на рисунке 10, и максимально откачать из нее воздух настолько, что разрядне сможет пройти, то нить f будет индуктивно воздействовать на трубку tи заставит ее вибрировать. Если трубка о будет достаточно толстой, примернодюйм шириной, то нить может колебаться настолько сильно, что каждый раз,когда она будет прикасаться к стеклу, она будет вызывать фосфоресценцию.Но свечение прекращается, когда нить успокаивается. Вибрацию можно пре-кратить и опять начать путем изменения частоты тока. Итак, нить имеет свойпериод колебаний, и если частота тока такова, что происходит резонанс, тоона снова начинает колебаться, даже если потенциал невелик. Я часто стано-вился свидетелем того, как нить в лампе разрушалась от такого механическогорезонанса. Нить колеблется обычно так быстро, что это невозможно увидеть,и экспериментатор поначалу может быть озадачен. Когда опыт, подобныйприведенному, тщательно организован, потенциал тока должен быть крайнемал, и на основании этого я делаю вывод о том, что свечение происходитвследствие механического удара нити о стекло, так же, как это происходит,когда ножом бьют по большому куску сахара. Механический удар от отра-женных атомов легко заметить, когда лампу с помещенной в ней головкойнакаливания берут в руку, а потом внезапно включают ток. Я полагаю, чтолампа разобьется на куски, если возникнет необходимость соблюсти условия,при которых возникает резонанс.
В предыдущем эксперименте, конечно, вопрос остается открытым, дей-ствительно ли стеклянная трубка сохраняет тот или иной заряд после контактас нитью. Теперь если нить снова касается стекла в том же самом месте, когдаона заряжена противоположно, заряды компенсируют друг друга под воздей-ствием света. Но такое объяснение не имеет значения. Без сомнения, первона-чальные заряды атомов или стекла играют какую-то роль в возбуждении фос-форесценции. Так, например, если фосфоресцентную лампу сначала соединитьс одним выводом высокочастотной катушки и отметить степень свечения ее,а затем лампе передать мощный заряд от машины Хольца, причем желательносоединить ее с положительным выводом машины, обнаружится, если лампувновь соединить с выводом высокочастотной катушки, свечение будет гораздоболее интенсивным. Во время другого опыта я изучал возможность проявленияфосфоресцентности в лампах, когда она вызвана накаливанием бесконечно тон-кого поверхностного слоя светящегося тела. Удары атомов достаточно сильны,чтобы своим воздействием вызвать накал, поскольку они своими ударами на-каляют тело значительных размеров. Если такие эффекты имеют место, то на-илучшее приспособление для получения фосфоресценции в лампе, которое нампока известно, - это катушка с разрядником, выдающая огромный потенциалпри небольшом количестве базовых разрядов, скажем 25-30 в секунду, доста-точных, чтобы глаз их не воспринимал. Это факт, что такая катушка вызываетсвечение почти при любых условиях и при любой степени вакуумирования,и я был свидетелем случаев, когда эффекты фосфоресценции проявлялись
218
Никола Тесла. Лекции
даже при атмосферном давлении, когда потенциал был крайне высок. Но еслифосфоресценция достигается за счет компенсации зарядов атомов (что бы этов конечном итоге ни значило), тогда, чем выше частота импульсов переменныхзарядов, тем экономичнее производство света. Уже давно и хорошо известно,что все фосфоресрентные тела - плохие проводники электричества и тепла,и что все тела перестают светиться, когда достигаю определенной температуры.Проводники, напротив, этим качеством не обладают. И из этого правила естьлишь несколько исключений. Углерод - одно из них. Беккерель заметил, чтоуглерод светится при определенной повышенной температуре, предшествующейего переходу в тускло-красное состояние. Это можно наблюдать в лампах, име-ющих достаточно большой углеродный электрод (скажем, шарик диаметром6 мм). После включения тока, через несколько секунд, электрод покрываетснежно-белая пленка, как раз перед тем, как он станет темно-красным. Заме-чено, что подобные явления происходят и с другими проводниками, но многиеученые скорее всего не отнесут их к истинным проявлениям фосфоресценции.Правда ли, что настоящее накаливание имеет отношение к фосфоресценции,возбуждаемой ударами атомов или механическими ударами, предстоит ещерешить, но фактом является то, что при любых условиях, когда есть тенден-ция к локализации и усилению нагрева в точке столкновения, эти условия на-иболее благоприятны для возникновения фосфоресценции. Итак, если элек-трод очень мал, можно сказать, что плотность очень высока; если потенциалочень высок, а газ сильно разрежен, все эти условия подразумевают высокуюскорость бомбардирующих атомов, или частиц вещества, а следовательно,интенсивные удары, - и фосфоресценция очень интенсивна. Если в колбупоместить большой и маленький электроды и соединить их с индукционнойкатушкой, то маленький электрод начнет светиться, в то время как большойможет и не светиться, так как чем меньше электрическая плотность, тем мень-ше скорость атомов. Лампу с большим электродом внутри, соединенным с ка-тушкой, можно взять рукой и электрод может не засветиться; но если вместоэтого лампы коснуться заостренным проводом, свечение моментально запол-нит всю лампу, вследствие высокой плотности в месте контакта. Видимо, принизких частотах газы с большим атомным весом вызывают большую фосфо-ресценцию, чем газы с меньшим атомным весом, как, например, водород. Привысоких частотах, наблюдений недостаточно, чтобы сделать надежный вывод.Кислород, как известно, дает очень сильные эффекты, но это частью можнообъяснить химической реакцией. Кажется, что лампа, заполненная остаткамиводорода, возбуждается наиболее легко. Электроды, разрушающиеся наибо-лее легко, дают наибольшее свечение в лампах, но это состояние недолговечновследствие нарушения вакуума и осаждения частиц электрода на светящихсяповерхностях. Некоторые жидкости, как, например, масло, дают блестящийэффект фосфоресценции (или флюоресцентности?), но он длится всего не-сколько секунд. Так, если на стенках колбы есть следы масла и включается

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
219
ток, то свечение продолжается всего несколько мгновений, до тех пор, покамасло не улетучится. Из всех опробованных веществ, кажется, только суль-фид цинка наиболее поддается фосфоресценции. Некоторые образцы этогоматериала, полученные благодаря любезности профессора Анри из Парижа,испытывались в данных лампах. Одним из недостатков этого сульфида яв-ляется то, что он теряет свойство излучать свет после того, как его нагреютдо температуры, которую никак нельзя назвать высокой. Следовательно, егоможно использовать только при очень низкой интенсивности. Следует отме-тить то немаловажное его свойство, что при интенсивной бомбардировке изалюминиевого электрода, он приобретает черный цвет, но что характерно,возвращается в исходное состояние при остывании.
Самый важный вывод, к которому я пришел, проводя данные исследо-вания, это то, что в любом случае для возбуждения фосфоресценции с ми-нимальными затратами энергии, требуется соблюдать определенные условия.А именно: всегда, независимо от частоты тока и степени вакуума в лампе,есть определенный потенциал (если лампа соединена с одним выводом) илиразность потенциалов (если лампа соединена с двумя потенциалами), кото-рые дают наиболее экономичный результат. Если потенциал повышен, многоэнергии тратится, а света больше не становится, и напротив, если потенциалпонизить, производство света всё равно не так экономично. Точные харак-теристики, при которых получается наилучший результат, видимо, зависятот разнородных причин, и их должны еще исследовать экспериментаторы,но совершенно точно их следует придерживаться для получения наилучшихрезультатов.
Переходя теперь к наиболее интересным из этих явлений, накалива-нию, или свечению, газов при пониженном или атмосферном давлении, дол-жен сказать, что нам надо искать ключ к разгадке этих явлений в тех же
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image118.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 32
Рис. 33
220
Никола Тесла. Лекции
первоначальных причинах, то есть, в ударах, или столкновениях, атомов.Когда молекулы или атомы, ударяясь о твердое тело, возбуждают его све-чение, или накаливание, при столкновениях друг с другом они порождаютте же явления. Но это недостаточное объяснение и оно содержит толькомеханизм действия. Свет порождается колебаниями, которые происходятс почти непостижимой скоростью. Если при помощи энергии, содержащейсяв форме известных излучений в замкнутом пространстве, мы станем вычис-лять силу, необходимую для возбуждения таких быстрых колебаний, мыобнаружим, что хотя плотность эфира несравнимо мала, и меньше плотностивсех известных нам веществ, например водорода, всё же сила превосходитнаше понимание. Что же это за сила, что в механическом эквиваленте пре-восходит значение нескольких тысяч тонн на квадратный дюйм? Это элект-ростатическая сила в свете современных воззрений. Невозможно понять, кактело измеримых размеров можно зарядить до такого потенциала, что этойсилы будет достаточно для производства таких вибраций. Задолго до того,как телу будет передан такой заряд, его просто разорвет на атомы. Солнцеизлучает свет и тепло, то же самое делает обычное пламя или нить накали-вания, но ни в том, ни в другом нельзя объяснить действие этой силы, еслисвязать ее с телом, как с целым. Мы можем объяснить ее только в одном слу-чае, если свяжем ее с атомом. Атом настолько мал, что если бы он заряжалсяпосле контакта с заряженным телом, и можно было предположить, что зарядследует тем же законам, что и в случае с заряженным телом, измеримых раз-меров, то он должен бы был сохранять количество электричества, которое быполностью объясняло наличие этих сил и скорость вибраций. Но атом в такомсостоянии ведет себя иначе - он всегда берет тот же самый «заряд».
Скорее всего резонансные колебания играют особо важную роль в про-явлениях энергии в природе. Везде в пространстве вся материя колеблется,и в ней представлены все скорости колебания - от самых низких музыкаль-ных нот, до самого высокого тона химических излучений, следовательно, иатом, или скопление атомов, независимо от периода, должны найти колебания,с которыми они в резонансе. Когда мы думаем об огромной скорости свето-вых колебаний, мы понимаем, что невозможно воспроизвести такие колебаниянапрямую, используя аппаратуру измеримых размеров, и мы вынуждены ис-пользовать единственное оставшееся у нас средство получить световые волныэкономно и при помощи электричества, то есть воздействовать на молекулыили атомы газа, заставить их соударяться и вибрировать. Тогда мы должнызадать себе вопрос: Как можем мы воздействовать на молекулы и атомы?
Ясно, что на них можно воздействовать при помощи электростатиче-ской силы, как следует из всех этих опытов. Меняя электростатическую силу,мы можем возбудить атомы, заставить их соударяться, что сопровождаетсявыделением тепла и света. Вне всякого сомнения, никто еще не продемон-стрировал, как можно на них воздействовать иначе. Если через закрытую ва-

О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
221
куумную трубку пропустить световой разряд, то последуют ли атомы в сво-ей организации какой-либо другой силе, кроме электростатической, котораядействует напрямую, от атома к атому? Совсем недавно я исследовал взаи-модействие двух контуров с крайней степенью вибрации. Когда батарея изнескольких банок (ccctcv рисунок 32) разряжается через первичную обмоткуР низкого сопротивления (соединения такие, как показаны на рисунках 19а,196, 19в, а частота колебаний составляет несколько миллионов, в точках напервичной обмотке, отстоящих друг от друга всего на несколько дюймов, воз-никает огромная разность потенциалов. Эта разность может составлять 10 000вольт на дюйм, если не более, принимая максимальное значение эдс. Навторичную обмотку S, следовательно, действует электростатическая индук-ция, которая в крайних случаях гораздо важнее, чем электродинамическая.Для таких резких импульсов первичная обмотка, как и вторичная, плохиепроводники, следовательно, огромная разность потенциалов может порож-даться электростатической индукцией между соседними точками вторичнойобмотки. Затем между проводами могут проскакивать искры и в темноте ста-нут видимы потоки, если не допустить через промежуток dd разряда. Теперь,если мы заменим вторичную обмотку S герметичной вакуумной трубкой, то
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image119.jpeg" \* MERGEFORMATINET
222
Никола Тесла. Лекции
разности потенциалов в трубке, созданной электростатической индукцией,сполна хватит, чтобы возбудить некоторые ее участки; но так как точкиопределенной разности потенциалов в первичной обмотке не фиксированы,а постоянно меняют положение, в трубке появляется светящаяся полоса,которая очевидно не касается стекла, хотя и должна была бы, если бы точ-ки минимума и максимума потенциала имели фиксированное положение напервичной обмотке. Я не исключаю возможности того, что эта трубка воз-буждается исключительно благодаря электродинамической индукции, пос-кольку этого взгляда придерживаются очень опытные физики; но, по моемумнению, еще нет положительных доказательств того, что атомы газа в закры-той трубке могли расположиться в такие цепочки под действием электродви-жущего импульса, порожденного электродинамической индукцией в трубке.Мне еще не удавалось пока получить полосы в трубке, какой бы длиннойона ни была, и какой бы вакуум в ней ни был создан, то есть полосы подпрямым углом к предполагаемому направлению разряда или оси трубки; ноотчетливо наблюдал в большой колбе, где широкая светящаяся полоса по-являлась после разряда батареи через провод, опутывающий лампу, слабыйсветовой круг между двумя полосами, одна из которых была интенсивнеедругой. Более того, мой опыт говорит мне, что такой газовый разряд в за-крытой трубке не может вибрировать, то есть вибрировать как единое целое.Я убежден, что ни один разряд, проходящий в газе, не может вибрировать.Атомы газа ведут себя очень любопытно по отношению к внезапным электри-ческим импульсам. Видимо, газ не обладает ощутимой инерцией по отноше-нию к таким импульсам, ибо на самом деле, чем выше частота импульсов, темсвободнее заряд проходит сквозь газ. Если газ не обладает инерцией, то онне может вибрировать, так как некоторая инерция необходима для свободныхколебаний. Из этого я делаю вывод о том, что если между двумя тучами слу-чится разряд молнии, то не возникнет никакой осцилляции, учитывая емкостьоблаков. Но если разряд молнии ударит в землю, вибрация возникает всегда- в земле, а не в облаке. При разряде сквозь газ каждый атом газа колеблетсяс собственной скоростью, но нет колебания проводящей газообразной средыкак целого. Это очень важное соображение при решении великой проблемыэкономичного производства света, ибо оно учит нас тому, что этого результатаможно добиться, если использовать импульсы высокой частоты и обязательновысокого потенциала. Факт, что кислород дает более интенсивное свечениев трубке. Не потому ли, что атомы кислорода обладают некоторой инерцией,и колебания не затухают мгновенно? Но тогда азот должен вести себя также, а хлор и испарения некоторых веществ должны быть еще лучше, чемкислород, если только в игру не вступают магнитные свойства последнего.А может, процесс в трубке имеет электролитическую природу? В пользу этогосвидетельствуют многие наблюдения, а самое важное то, что электрод всегдаиспускает частицы вещества, и вакуум в трубке нельзя поддерживать посто-
О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ
223
янно. Если такой процесс имеет место на самом деле, тогда опять мы должныприбегнуть к высоким частотам, ибо с их помощью электролитическое воз-действие можно свести к минимуму, а то и вовсе от него избавиться. Нельзяотрицать тот факт, что при использовании высоких частот, если только им-пульсы гармоничны, как те, что получаются от генератора переменного тока,износ меньше и вакуум более долговечен. При работе пробойной катушкипотенциал резко меняется и вакуум быстрее нарушается, так как электродыбыстрее изнашиваются. Было замечено, что в некоторых больших трубках,которые содержали тяжелые углеродные бруски ВВр соединенные с провода-ми ww (как показано на рисунке 33), применявшиеся во время опытов с про-бойными катушками вместо обычного искрового промежутка, частицы углеро-да под действием мощного магнитного поля, в которое была помещена трубка,располагались в виде прямых тонких линий в центре трубки, как показанона рисунке. Появление этих линий относили к отклонению или искривлениюразряда под воздействием магнитного поля, но почему их скопление возниклоименно там, где поле было наиболее сильным, было непонятно. Интересно за-метить, что наличие сильного магнитного поля увеличивает износ электродов,возможно, потому, что оно производит быстрые прерывания, когда междуэлектродами возникает более высокая эдс.
Многое еще можно сказать о световых эффектах, которые дают газыпри низком или обычном давлении. После просмотра всех опытов мы не мо-жем сказать, что природа этих прекрасных явлений достаточно изучена. Ноисследования в этом направлении ведутся с особенным рвением. Каждая от-расль науки по-своему захватывает, но исследования в области электричества,видимо, обладают особой притягательной силой, ибо каждый опыт, каждоенаблюдение в этой области находят в нас неповторимый отклик. И всё жемне кажется, что из всех чудес, которые мы наблюдаем, вакуумная трубка,возбужденная электрическим импульсом от удаленного источника, вспыхива-ющая в темноте и освещающая помещение, самое прекрасное явление, котороедоступно нашему взору. Еще более интересное для меня - понизить частотубазовых разрядов в искровом промежутке, и, размахивая трубкой, получатьразные формы линий. Так, для развлечения, я беру прямую длинную трубку,или квадратную, или квадрат, соединенный с длинной прямой, и поворачи-вая их быстро, имитирую вращение колеса и спиц, обмотку Грамма, барабан,обмотку мотора переменного тока и т.д. (рисунок 34). Если смотреть изда-ли, эффект слабый, и красота его теряется, но вблизи, и если трубка в ру-ке, - вряд ли кто-то устоит перед этим завораживающим зрелищем.
Представляя сегодня эти незначительные достижения, я не пытался рас-положить их так, как это следует делать в процессе чисто научного поиска,когда каждый итог есть логическое следствие предыдущего, и когда его можетпредугадать внимательный читатель или слушатель. Я предпочел направитьсвои усилия на выдвижение новинок и идей, которые могли бы предложить
224
Никола Тесла. Лекции
нечто остальным, и это может служить извинением отсутствию гармониив моем выступлении. Объяснения явлений давались добросовестно, в духестудента, готового понять, что допустимы требования и более полных объяс-нений. Не будет большого вреда, если студент воспримет неверные взгляды,но когда ошибаются великие умы, мир дорого платит за их ошибки.
5ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ И ИНЫХ ЦЕЛЕЙ
Некоторые теоретические возможности токов очень высокой частоты,а также наблюдения, которые я сделал мимоходом, когда экспериментиро-вал с переменным током, равно как и благотворное влияние трудов Герцаи смелых взглядов Оливера Лоджа, подвигли меня в 1889 году начать сис-тематическое исследование высокочастотных явлений, и результаты, кото-рых я вскоре достиг, оправдали мои усилия по оборудованию лабораториинекоторыми особо эффективными устройствами и оказались весьма продук-тивными: разработаны генераторы переменного тока особой конструкции,усовершенствованы преобразователи обычного тока в ток высокой частоты,и оба эти достижения были в свое время описаны и теперь, я полагаю, всемизвестны.
Одной из особенностей токов высокой частоты, замеченной на раннихстадиях экспериментов, довольно необычной и представляющей интерес дляврачей, является то, что они очевидно безвредны, и это позволяет пропус-кать через тело человека довольно значительное количество электрическойэнергии, не причиняя ему боли или большого неудобства. Эта особенность,к которой, совместно с другими неожиданными свойствами этих токов, я имелчесть привлечь внимание научной общественности сначала в статье, поме-щенной в техническом журнале в феврале 1891 года, а затем в последующихвыступлениях в научных обществах, очевидно доказала, что эти токи будуточень полезны, для целей электротерапии в особенности.
Что касается воздействия электричества было разумным предположить,что влияние на физиологию, каким бы оно ни было сложным, можно разде-лить на три аспекта. Во-первых, статический, то есть, тот, что в основномзависит от величины электрического потенциала; во-вторых, динамический,который в целом зависит от качества движения электричества или силы тока,проходящего сквозь тело; и, в-третьих, эффекты, имеющие ярко выражен-ную волновую или колебательную природу, то есть импульсы, в которых
Лекция прочитана на Восьмом ежегодном собрании Американской электротерапевтическойассоциации в Буффало 13-15 сентября 1898 года.
226
Никола Тесла. Лекции
электрическая энергия попеременно, с большей или меньшей частотой, меняетформу со статической на динамическую.
Обычно на практике эти аспекты сосуществуют, но при правильном вы-боре аппаратуры и соблюдении условий опыта экспериментатор может заста-вить один из них доминировать. Так, он может пропускать сквозь тело, иличасть его, токи сравнительно большой величины при малом электрическомнапряжении, либо он может подвергнуть тело большому электрическому на-пряжению, в то время, как ток будет крайне мал, или может, по желанию,подвергнуть пациента воздействию электрических волн, передаваемых на зна-чительное расстояние.
В то время как на усмотрение врача оставался вопрос об исследованииспецифического воздействия тока на организм и определения надлежащихметодов лечения, различные варианты воздействия тока на пациента былиочевидны для электрика. Поскольку невозможно переусердствовать в точно-сти описания этого предмета, я полагаю полезным привести наглядные при-меры некоторых способов построения цепей, которые, впрочем, очевидны длябольшинства.
Первый и самый простой метод применения тока - соединить тело па-циента с выводами генератора, будь то динамо-машина или индукционнаякатушка. Рисунок 1 иллюстрирует данный случай. Генератор G может бытьтаким, что способен производить от пяти до десяти тысяч полных колебанийв секунду, эта цифра практически достижима. Электродвижущая сила, изме-ряемая при помощи прибора тепловой системы, может составлять от пятидеся-ти до ста вольт. Для того чтобы сквозь ткани проходил сильный ток, выводыТТ, контактирующие с телом пациента, должны быть, конечно, большой пло-щади и покрыты материей, пропитанной раствором электролита, безопасногодля кожи, либо контакт осуществляется погружением. Регулирование силытока производится через ванночку А, снабженную двумя металлическими вы-водами Т’Т', имеющими значительную площадь, один из которых должен быть
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image120.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 1
Рис. 2
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
227
подвижным. Ванночка наполняется водой, а к ней добавляется раствор элект-ролита до тех пор, пока не будет достигнут нужный уровень проводимости.
При необходимости использования тока небольшой силы и высокогонапряжения, можно прибегнуть к помощи вторичной обмотки, как показанона рисунке 2. С самого начала я нашел удобным отойти от обычного методанамотки, когда имеется большое количество малых витков. По многим причи-нам врач сочтет более удобным взять большой обод Н, диаметром не менее,скажем, трех футов, желательно и более, и намотать на него несколько витковтолстого кабеля Р. Вторичную обмотку S легко изготовить, взяв два деревян-ных обода hh и соединив их плотным картоном. Одного слоя обычного обмо-точного провода, не слишком тонкого, будет вполне достаточно, а количествовитков, необходимое именно для такого типа катушки, легко установить посленекоторых опытных включений. Две пластины большой площади, образу-ющие регулируемый конденсатор, можно использовать для синхронизациипервичного и вторичного контуров, но в целом необходимости в этом нет.Таким образом, получаем недорогую катушку, которая противостоит пробою.Дополнительные ее преимущества, однако, обнаруживаются при идеальнойрегулировке, каковая достигается простым изменением расстояния между пер-вичной и вторичной обмотками, для чего возможность такого изменения надосразу предусмотреть и, кроме того, в случае появления гармоник, которыеболее ярко выражены в катушках с таким толстым проводом, находящихся нанекотором расстоянии от первичной обмотки.
Вышеописанные конструкции можно также использовать при работес переменными или пульсирующими токами низкой частоты, по некоторыеособенности токов высокой частоты позволяют применять последние такимспособом, который абсолютно не подходит для первых.
Одной из наиболее важных особенностей токов высокой частоты, или,выражаясь обще, быстро меняющихся токов, является то, что они с трудомпроходят по толстым проводникам с большой самоиндукцией. Препятствие,которое представляет собой самоиндукция для прохождения этих токов, на-столько велико, что оказалось практически возможным, как обнаружено вовремя ранних опытов и о чем уже говорилось, поддерживать разность по-тенциалов в несколько тысяч вольт между точками - на расстоянии не болеенескольких дюймов друг от друга - на толстом медном бруске, имеющемничтожно малое сопротивление. Такое наблюдение, естественно, привелок созданию конструкции, показанной на рисунке 3. Источником высокочастот-ных импульсов в данном случае служит уже известный нам трансформатор,питающийся от генератора G, подающего обычный постоянный или перемен-ный ток. Трансформатор включает в себя первичную обмотку Р, вторичнуюобмотку S, два конденсатора СС, соединенных последовательно, петлю иливиток очень толстого провода L и прерыватель b. С петли L ток отводитсядвумя контактами сс', один из которых или оба могут перемещаться вдоль

228
Никола Тесла. Лекции
провода L. Путем изменения расстояния между этими клеммами, можно полу-чить на выводах или рукоятках ТТ разность потенциалов от нескольких вольтдо многих тысяч. Такой метод работы с током полностью безопасен и крайнеудобен, но он требует стабильной работы прерывателя Ь, задействованногопри заряде и разряде конденсатора.
Еще одно не менее замечательное свойство высокочастотных импульсовбыло обнаружено в устройстве, при помощи которого они передаются че-рез конденсаторы, причем для прохождения большого объема тока требуетсяумеренная эдс и очень небольшая емкость. Такое наблюдение дало возмож-ность прибегнуть к схеме, показанной на рисунке 4. Здесь схема соединенияпримерно та же, что и на рисунке 3, за исключением того, что конденсаторыС С соединены параллельно. Это понижает частоту тока, но позволяет рабо-тать со значительно меньшим напряжением на выводах вторичной обмоткиS. Поскольку последняя - это наивысшая расходная статья в подобных уст-ройствах и стоимость ее резко возрастает с каждым витком, экспериментаторувидит, что гораздо дешевле пожертвовать частотой, которой, однако, вполнедостаточно для проведения большинства опытов. Однако для получения тойже частоты ему лишь нужно пропорционально уменьшить количество витковлибо увеличить длину первичной обмотки р, но поступая так, он потеряетв экономичности преобразования, да и прерыватель b потребует к себе большевнимания. Вторичная обмотка S' высокой частоты соединена своими вывода-ми с металлическими пластинами tt большой площади, и используемый токснимается с подобных пластин t't’, расположенных поблизости. Напряжениеи количество тока, снимаемого с выводов ТТ, можно легко регулировать,причем постоянно, просто меняя расстояние между двумя парами пластин ttи t't' соответственно.
Такая схема также дает возможность повышать или понижать потенци-ал одного из выводов Т, независимо от изменений, достигнутых на другом
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image121.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 3
Рис. 4
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
229
выводе, таким образом можно добиться более сильного воздействия на ту илииную часть тела пациента.
Врач по тем или иным причинам может счесть удобным изменить схе-мы, показанные на рисунках 2, 3 или 4, заземлив один из высокочастотныхвыводов источника. Эффект будет во многом схожим, но в каждом конкрет-ном случае будут иметь место особенности. При заземлении имеет значение,какой из выводов вторичной обмотки замкнут на землю, так как при высо-кочастотных разрядах обычно превалируют импульсы какого-либо одногонаправления.
Среди замечательных свойств таких токов есть одно, которое в особен-ности полезно. Это - способность передавать большое количество электриче-ской энергии телам, которые полностью изолированы в пространстве. Прак-тичность этого способа передачи энергии, который уже успешно применяетсяи обещает приобрести особую важность в будущем, уже помогла отброситьустаревшее представление о том, что для передачи значительного количестваэлектрической энергии требуется обратная цепь. При помощи новейшей аппа-ратуры мы имеем возможность по проводу, изолированному с одного конца,пропускать достаточной силы ток для того, чтобы оплавить его, либо по этомупроводу передавать изолированному телу любое количество энергии. Этотспособ применения высокочастотных токов для медицинских целей, кажетсямне, предоставляет самые широкие возможности врачам. Эффекты, получае-мые таким образом, обладают свойствами, полностью отличными от тех, ког-да токи применялись одним из указанных выше способов.
Схема подключения, используемая обычно, показана на рисунке 5, ко-торый, если учесть предыдущие рисунки, не требует объяснения. Конденса-торы С С соединены последовательно, заряжать и предпочтительно от по-вышающего трансформатора, но с большим или меньшим успехом можнотакже использовать высокочастотный генератор переменного тока, электро-статическую машину или генератор постоянного тока. Первичная обмотка р,через которую проходят высокочастотные разряды конденсаторов, состоит из
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image122.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 5
Рис. 6
230
Никола Тесла. Лекции
нескольких витков кабеля очень маленького сопротивления, а вторичная об-мотка s, желательно, чтобы она находилась на некотором расстоянии от пер-вичной для того, чтобы обеспечить свободные колебания, одним концом - тоесть тем, что ближе к первичной обмотке, - замкнута на землю, в то времякак второй конец ее соединен с изолированным выводом Т, соединенным,в свою очередь, с телом пациента. В данном случае важно добиться синхрон-ности колебаний в первичном и вторичном контурах р и 5 соответственно. Какправило, этого легче всего достичь путем изменения самоиндукции схемы,включив в нее первичную петлю или обмотку р, для чего предназначена регу-лируемая обмотка /; но в тех случаях, когда эдс генератора исключительновысока, например при использовании электростатической машины, конден-сатор, состоящий всего лишь из двух пластин, имеет достаточную емкость,и проще достичь поставленной цели, меняя расстояние между пластинами.
Когда первичные и вторичные колебания максимально синхронны, точ-ки наивысшего потенциала будут находиться на выводе Т, и потреблениеэнергии будет по большей части происходить там. Присоединение тела па-циента к выводу в большинстве случаев значительно влияет на период ко-лебаний во вторичном контуре, делая его длиннее, и поэтому в каждом слу-чае требуется перенастройка первичной цепи для того, чтобы приспособитьсяк емкости тела, соединенного с выводом Т. Следует всегда поддерживать син-хронность, а интенсивность воздействия достигается перемещением вторич-ной обмотки ближе или дальше по отношению к первичной, по желанию.Я не знаю ни одной методики, которая позволяла бы подвергать человеческоетело такому крайнему электрическому напряжению, которое практически до-стигается указанным способом, и ни одной методики, которая позволяла быпередавать телу и получать от него без серьезного ущерба такие количестваэнергии, которые хотя бы приближались к тем, которые практически возмож-но использовать, как описано выше. Это происходит от того, что воздействиев основном поверхностное, причем по большей части оно касается передачитока или, скажем более корректно, энергии. Если быстро и хорошо работаетпрерыватель, я полагаю вполне возможным передать человеческому телу и от-дать в пространство энергию в несколько лошадиных сил, причем совершеннобезнаказанно, в то время как даже небольшая часть этой энергии, переданнаядругим методом, несомненно, причинит вред.
Когда человек подвергается воздействию такой катушки, а все настрой-ки сделаны верно, в темноте заметно, как все части его тела испускают свето-вые потоки. Эти потоки коротки и имеют тонкую текстуру, когда количествопрерываний велико и прибор Ь, показанный на рисунке 5, работает без сбоев,но когда количество прерываний мало или прибор работает со сбоями, появ-ляются длинные и шумные потоки, которые причиняют некоторые неудоб-ства. Физиологическое воздействие этой аппаратуры может варьироваться отедва заметного, когда вторичная обмотка расположена далеко от первичной,
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
231
до наиболее интенсивного, когда обе они размещены близко друг к другу.В последнем случае уже через несколько секунд по всему телу разливаетсятепло, а затем человек обильно потеет. Я много раз, во время показа друзь-ям, подвергал себя воздействию колебаний гораздо дольше, и каждый раз,по прошествии примерно часа, меня охватывала огромная усталость, кото-рую трудно передать словами. Она была сильнее, чем та, что я испытывалво время наивысшего физического напряжения. Я не мог сделать ни шагуи с трудом открывал глаза. После этого я крепко спал, из чего следует, чтовоздействие, несомненно, благотворно, но «лекарство» это слишком сильное,чтобы принимать его часто.
Следует быть очень осторожным при проведении таких опытов по рядупричин. На поверхности кожи или недалеко от нее, там, где происходит на-иболее интенсивное воздействие, образуются различные химические вещества,в основном озон и азотистые соединения. Первый из них сам по себе обладаетогромным разрушительным действием, и примером тому служит распад рези-новой изоляции провода так быстро, что ее применение очень непрактично.Азотистые соединения, при наличии влаги, - это в основном азотная кислота,которая в больших количествах может повредить кожу. До настоящего вре-мени я не заметил ран, которые можно было бы прямо отнести к этому об-стоятельству, хотя в некоторых случаях появлялись ожоги, очень похожие нате, которые наблюдались и объяснялись воздействием рентгеновских лучей.Это мнение, по-видимому, игнорируется, так как оно не подтверждено экс-периментально, равно как и мнение о том, что эти лучи есть поперечные ко-лебания. Но до тех пор, как исследования встанут на путь, который кажетсясегодня верным, ученые предоставлены сами себе. Это положение дел замед-ляет прогресс и продвижение физиков в этих неизведанных районах, и делаети без того нелегкую задачу врачей еще более трудной и неопределенной.
Одно или два наблюдения, которые я сделал во время экспериментовс описанной аппаратурой, могут оказаться заслуживающими упоминания. Какуже ранее указывалось, когда колебания в первичной и вторичной обмоткахсинхронны, точки наивысшего потенциала находятся в определенной частивывода Т. Если синхронность совершенная и длина вторичной обмотки равначетверти длины волны, то эти точки располагаются точно на свободном кон-це вывода Т, то есть на том, что далее всего от конца провода, соединенногос этим выводом. Если это условие соблюдено и если теперь сократить периодколебаний в первичной обмотке, точки наивысшего потенциала переместятсяближе ко вторичной обмотке, так как длина волны сократилась, и так какзаземление вторичной обмотки теперь определяет положение узловых точек,то есть точек низкого потенциала. Так, меняя период колебаний в первич-ном контуре любым способом, точки наивысшего потенциала могут сдвигатьсявдоль оси вывода Т, который умышленно изображен длинным. Такое же яв-ление, конечно, имеет место, если тело пациента служит выводом, и ассистент
232
Никола Тесла. Лекции
может движением рукоятки перемещать точки наивысшего потенциала вдольтела с желаемой скоростью. Когда действие катушки наиболее интенсивно,район расположения точек можно легко установить, испытывая неудобствоили же боль, которые они причиняют, и очень любопытно ощущать, как боле-вое пятно движется вдоль тела или иногда поперек, от руки к руке, если ка-тушка соединена соответствующим образом, точно повинуясь рукоятке, конт-ролирующей колебания. Хотя я не обнаружил особого воздействия во времяподобных опытов, всегда чувствовал, что этот эффект можно использоватьв электротерапии.
Еще одно многообещающее наблюдение заключается в следующем. Какуже ранее говорилось, приняв на вооружение описанную методику, тело че-ловека можно без вреда подвергнуть воздействию электрического напряже-ния, во много раз превосходящее то, что достигается при помощи обычныхустройств, ибо оно может исчисляться несколькими миллионами вольт, какбыло доказано практикой. Итак, когда проводящее тело электризуется дотакой степени, небольшие частицы, которые крепко удерживаются на егоповерхности, отрываются с огромной силой и отбрасываются на расстояния,о которых можно только догадываться. Я обнаружил, что не только плотноприлегающие вещества, как, например, краска, отрываются от поверхности,но даже и частицы самых твердых металлов. Считалось, что такое дей-ствие имеет место только в вакууме, но оно происходит и в обычной атмос-фере. Упомянутые факты дают основания ожидать, что такой необычныйэффект тоже найдет применение в электротерапии таким образом, какойя уже с пользой применял. Постоянное совершенствование устройств и изу-чение этого явления могут вскоре привести к разработке новейшего способагигиенической обработки, которая обеспечит моментальное очищение кожичеловека путем простого подключения его, а возможно, и просто помещениявблизи источника интенсивных электрических колебаний, таким методомпомогая добиться эффекта отрывания в мгновение ока пыли или инородныхчастиц, приставших к телу. Практическая разработка такой методики, безсомнения, будет очень полезной для гигиены и позволит сэкономить времяпринятия ванн, а в особенности будет оценена теми, кто находит удовлетво-рение в том, чтобы браться за большее, чем то, чего они могут достичь.
Высокочастотные импульсы дают мощный эффект индукции и в этомсвете могут быть использованы физиотерапевтами. Эти индуктивные эф-фекты либо электростатические, либо электродинамические. Первые зату-хают гораздо быстрее с увеличением расстояния - в квадрате, а вторые -в обычной пропорции к расстоянию. С другой стороны, первые усиливаютсяв квадрате по отношению к росту мощности источника, а вторые - прямопропорционально мощности. Оба эти эффекта можно использовать для фор-мирования сильнодействующего поля, простирающегося на значительное рас-стояние, например в большом зале, подобное устройство можно разместить

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ..
233
в больнице или подобного рода заведении, где желательно лечить сразунесколько пациентов.
На рисунке 6 показано, как образуется электростатическое поле. Наэтом рисунке G - это генератор тока очень высокой частоты, С - это конден-сатор, компенсирующий самоиндукцию цепи, которая состоит из первичнойобмотки Р индукционной катушки, где вторичная обмотка S соединена конца-ми с пластинами tt большой площади. При соблюдении всех известных пара-метров настройки, в промежутке между пластинами возникает очень сильноедействие, и тело человека подвергается быстрой смене потенциала и воздей-ствию возникающих токов, что, даже на большом расстоянии, дает значитель-ный физиологический эффект. В своих первых опытах я пользовался двумяметаллическими пластинами, но затем я обнаружил, что лучше заменить ихдвумя полыми медными шарами, на два дюйма покрытыми воском. Кабели,ведущие к выводам вторичной обмотки, были покрыты тем же составом, такчто к ним можно было подносить руку, не боясь пробоя. Таким способомпредотвращались неприятные удары током, которым был подвержен экспе-риментатор.
На рисунке 7 показана схема применения динамической индукции высо-кочастотного тока. Поскольку частота, получаемая от генератора, недостаточ-но высока, мы прибегли к помощи конденсаторов. После соответствующегообъяснения выше, рисунок очень просто понять. Нужно только отметить, чтопервичная обмотка р, через которую разряжаются конденсаторы, изготовленаиз толстого многожильного кабеля низкой индуктивности и сопротивления,и он проходит по всему залу. Можно включить любое количество вторичныхобмоток sss, каждая из которых может состоять из одного слоя довольнотолстого провода. Я обнаружил, что с практической точки зрения удобнее
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image123.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7
Рис. 8
234
Никола Тесла. Лекции
использовать целых сто, причем каждая настраивалась на определенный пе-риод и отвечала на определенное колебание в первичной обмотке. Такую ус-тановку я имел в лаборатории с 1892 года и она оказалась очень полезной,а мои посетители проявляли к ней большой интерес. В последний раз я имелудовольствие принимать членов вашей Ассоциации и развлекать их подобны-ми экспериментами, и я не могу не воспользоваться случаем, чтобы выразитьсвою благодарность за их визит ко мне, а также поблагодарить Ассоциацию запредоставленную возможность выступить. С той поры моя аппаратура былазначительно усовершенствована, и теперь я способен создать в лабораторииполе с такой индукцией, что катушка диаметром в три фута, при правильнойнастройке, будет отдавать энергию со скоростью не менее четверти лошадинойсилы, при этом неважно, где ее поместить в пределах колец первичной обмот-ки. В пределах этого пространства при помощи катушки легко получить длин-ные искры, потоки и остальные эффекты, и такие катушки, хотя они и не со-единены ни с чем, можно использовать наравне с обычными, и что еще болеезамечательно, они даже более эффективны. В течение последних несколькихлет я был вынужден демонстрировать опыты на публике, подчиняясь такимпросьбам, но напряженная работа сделала это невозможным. Эти достиженияесть результат медленного усовершенствования деталей устройств, которыея надеюсь описать в ближайшем будущем.
Какими бы ни были замечательными электродинамические индуктивныеэффекты, они всё же могут быть усилены путем концентрации их действияна небольшой площади. Очевидно, как ранее указывалось, удается поддер-живать эдс в несколько тысяч вольт между двумя точками проводящегобруска или цепи длиной несколько дюймов, сила примерно той же величинывозникает и в проводниках, расположенных рядом. И действительно, я обна-ружил, что практически возможно таким способом пропускать разряд черезвакуумную трубку, несмотря на то что эдс, потребная для такого действия,составляет десять или двадцать тысяч вольт, и в течение длительного времения проводил опыты в этом направлении с целью добиться освещения новыми экономичным способом. Но испытания показали однозначно, что такой ме-тод освещения сопровождается огромным потреблением энергии, по крайнеймере с той аппаратурой, которая была в моем распоряжении на тот момент, и,обнаружив новый способ, который обещал большую экономию при преобразо-вании, я направил свои усилия в этом новом направлении. Вскоре после этого(примерно в июне 1891 года) профессор Дж. Дж. Томсон описал опыты, ко-торые, несомненно, являлись результатом долгих исследований, и в процессеописания сообщил много новой интересной информации; это подвигло менявернуться к моим прежним экспериментам с еще большим рвением. Вскоремои усилия были сконцентрированы на задаче получения наибольшего индук-тивного действия в небольшом участке пространства, и постепенно совершен-ствуя материальную часть, я добился поразительных результатов. Например,
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
235
если конец тяжелого металлического бруска поместить в петлеобразную цепь,которая сильно электризована, достаточно нескольких мгновений, чтобы бру-сок сильно разогрелся. Даже тяжелые куски других металлов нагревались такбыстро, как будто их поместили в печь. Когда длинная непрерывная полоса,вырезанная из листа жести, помещалась внутрь кольца проводника, металлмоментально плавился, причем это было похоже на взрыв, и не удивительно,ведь фрикционные потери накапливались в нем с интенсивностью примерно10 лошадиных сил. Массивы слабо проводящих материалов вели себя подоб-ным же образом, а когда внутрь кольца поместили вакуумную трубку, стеклонагрелось почти до точки плавления за несколько секунд.
Когда я впервые наблюдал эти потрясающие эффекты, мне стало инте-ресно проверить, как они воздействуют на живые ткани. Как вы догадывае-тесь, я работал со всей осторожностью, еще бы, ведь я был свидетелем того,что в витке диаметром несколько дюймов работала эдс, измеряемая болеечем десятком тысяч вольт, а такое высокое напряжение может вызвать в тка-ни разрушительные токи. Это тем более очевидно, что предметы, обладавшиеменьшей проводимостью, быстро нагревались и частично разрушались. Мож-но представить мое изумление, когда выяснилось, что я могу поместить рукуили иную часть тела внутрь кольца и держать ее там невредимой. Не одинраз, движимый желанием сделать какое-либо новое и полезное наблюдение,я по собственной воле или по неосторожности производил опыты, сопряжен-ные с огромным риском, причем этого нельзя избежать в лабораторных усло-виях, но я всегда верил и верю теперь в то, что я никогда не предпринималничего более опасного, по моим оценкам, для здоровья, чем когда я поместилголову в то место, где работали эти крайне разрушительные силы. И всё жея это сделал и не один раз, и ничего не почувствовал. Но я твердо убежденв том, что такие эксперименты связаны с огромным риском, и некто, ктозайдет хотя бы на один шаг далее, чем я, может мгновенно погибнуть. Ибоусловия могут напоминать те, что сопутствовали опыту с вакуумной трубкой.Ее можно поместить внутрь сильно электризованного кольца, и до тех пор,пока нет цепи для прохождения тока, она останется прохладной, и практиче-ски не будет потреблять энергию. Но в тот момент, как сформируется первыйслабенький ток, большая часть энергии колебаний устремится в точку по-требления. Если в результате какого-либо действия в живой ткани или костяхчерепа сформируется проводящий участок, то это приведет к немедленномуразрушению таковых и гибели безрассудного экспериментатора. Такой методубийства, если его применить на практике, был бы абсолютно безболезнен-ным. Итак, почему же в том месте, где происходит такая яростная буря, живаяткань не повреждается? Можно предположить, что это происходит вследствиеиндуктивности, вызванной большой проводящей массой. Но этого не можетбыть, поскольку кусок металла обладает еще большей индуктивностью и всёже нагревается. Можно выдвинуть довод о том, что ткани обладают слишком
236
Никола Тесла. Лекции
большим сопротивлением. Но и это неправда, поскольку мы имеем свидетель-ства того, что ткани являются достаточно хорошими проводниками, к тому жепредметы примерно той же сопротивляемости нагревались довольно сильно.Можно отнести этот факт к высокой удельной теплоемкости живой ткани, нодаже приблизительный подсчет результатов опытов с другими телами пока-зывает несостоятельность этого довода. Единственно логичное объяснение,к которому я пришел на настоящий момент, это то, что живые ткани - конден-саторы. Только оно может объяснить неповреждаемость ткани. Причем, кактолько возникает неоднородная цепь, если, например взять в руки металли-ческий брусок и таким способом сформировать замкнутый контур, прохожде-ние тока через руки сразу ощущается, заметны и остальные физиологическиеэффекты. Наиболее сильное действие, конечно, достигается, если возбужда-ющее кольцо состоит только из одного витка, если соединения не составляютнаибольшую часть длины цепи, в этом случае экспериментатор должен оста-новиться на наименьшем количестве витков, тщательно просчитывая: что онтеряет, увеличивая число витков, и что приобретает, используя таким образомбольшую часть длины цепи. Следует всегда помнить, что когда возбужда-ющая катушка состоит из большого числа витков и имеет большую длину,в ней могут доминировать эффекты электростатической индукции, посколькуможет наблюдаться существенная разность потенциалов - сто тысяч вольти более - между первым и последним витками. Однако упомянутые эффектывсегда имеют место, даже когда виток всего один.
Если человека поместить внутрь такого кольца, любой металлическийпредмет, даже крайне малый, ощутимо нагревается. Без сомнения, металлтакже будет нагреваться - в особенности, если это железо, - при его внедре-нии в живую ткань, что открывает возможность для хирургического лечениятаким способом. Могут стать возможными стерилизация ран, обнаружениеили даже удаление металлических предметов из тела, а также хирургическиеоперации разного рода при помощи совершенно новой методики.
Большинство из перечисленных результатов и других, еще более за-мечательных, можно добиться только при использовании конденсаторов.Вполне возможно, что немногие - даже из тех, кто работает в том же на-правлении, - понимают, какой чудесный это прибор. Позвольте мне развитьсвою идею. Можно взять конденсатор, небольшой, такой, что умещаетсяв жилетном кармане, и, правильно его применяя, создать такое электриче-ское напряжение, что оно превзойдет - в сотни раз, если потребуется, - лю-бое напряжение, которое можно получить от самой большой электростати-ческой машины, которую когда-либо строили. Либо, применяя тот же самыйконденсатор иным способом, можно получить ток такой силы, что сварочныйагрегат покажется ничтожным. Те, кто придерживается распространенногомнения о напряжении электростатической машины или тока, полученногоот коммерческого трансформатора, будут поражены этим высказыванием -
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
237
и всё же истинность его легко проверить. Таких результатов легко добиться,поскольку конденсатор может отдать накопленную энергию за непостижимокороткий промежуток времени. Физическая наука не знает ничего, что обла-дало бы таким свойством. Сжатая пружина, или аккумулятор, или иное уст-ройство, способное накапливать энергию, не могут сделать этого; если бы онимогли, то с их помощью можно было совершить нечто, доселе невиданное.Приблизиться по действию к конденсатору может только взрывчатка, такая,как динамит. Но даже самый мощный взрыв такого вещества не идет в срав-нение со взрывом или разрядом конденсатора. Ибо в то время, как давление,которое может создать детонация химического вещества, достигает десятковтонн на квадратный дюйм, давление, которое может создать разряд конденса-тора, достигает тысяч тонн на квадратный дюйм, и если бы удалось создатьвзрывчатку, которая детонирует так же быстро, как разряжается конденсаторпри условиях, которые вполне можно реализовать на практике, - одной ун-ции ее хватило бы, чтобы вывести из строя линкор.
То, что прибор, обладающий такими идеальными свойствами, найдетширокое практическое применение, я знаю давно, но я также давно убежденв том, что нам придется преодолеть много трудностей, чтобы заменить менеесовершенные устройства, используемые в настоящее время повсеместно дляразнообразных задач преобразования электрической энергии. Таких трудно-стей множество. Сами конденсаторы, в том виде, в каком они выпускаются,неэффективны, проводники неэкономичны, самая лучшая изоляция не удов-летворяет требованиям, а параметры наиболее эффективного преобразованиятрудно определить и соблюдать. Одна из трудностей, однако, наиболее се-рьезная из всех, и к которой я привлекал внимание, когда впервые описы-вал эту систему преобразования тока, обнаружилась в устройствах, которыеобязательно используются для контроля заряда и разряда конденсатора. Онистрадали неэффективностью и ненадежностью и угрожали доказать полнуюнепригодность системы, серьезно ограничивая область ее применения и лишаямногих ценных качеств. Несколько лет я пытался решить эту проблему, про-водя опыты с огромным количеством таких устройств. Многие из них обещалиуспех, но в конце обязательно проваливались. С неохотой я вернулся к идее,над которой работал очень давно. Она заключалась в том, чтобы заменитьобычные щетки и сегменты коллектора t жидкими контактами. Тогда я столк-нулся с трудностями, но годы, проведенные в лаборатории, не прошли даром,и я добился прорыва. Вначале надо было добиться циркуляции жидкости, нопрокачивание ее насосом оказалось непрактичным. Тогда мне явилась сча-стливая мысль сделать насос составной частью прерывателя цепи и помес-тить оба устройства в резервуар для предотвращения окисления. Затем былиразработаны некоторые способы поддержания циркуляции, как, например,вращение ртутного тела. Потом я научился избегать износа, который всё жеимел место. Боюсь, эти высказывания, которые показывают, сколько усилий
238
Никола Тесла. Лекции
было потрачено на эти, казалось бы, незначительные детали, не откроют вамвысокого значения опыта, который я приобрел. Но должен признаться, чтомое терпение подверглось огромному испытанию. В конце концов, к моемуудовольствию, я создал приборы, простые и надежные в работе, не требую-щие особого внимания и способные преобразовывать значительные количе-ства энергии с приличной степенью экономичности. Они не самые лучшие изтех, что можно было сделать, это верно, но они вполне удовлетворительны,и я чувствую, что самое трудное позади.
Врачи теперь смогут получить прибор, отвечающий всем требованиям,и применять его в электротерапии любым из указанных способов. У них теперьпоявится возможность получить такую катушку, которая нужна им для вы-полнения конкретной задачи. Она даст любую силу тока и любое напряжение,которое им требуется. Такие катушки состоят из небольшого числа витков,и затраты на их изготовление будут крайне незначительными. Этот прибордаст врачу возможность генерировать рентгеновские лучи значительно боль-шей мощности, чем та, на которую способны обычные устройства. Произво-дители, правда, должны изготовить трубку, стойкую к износу и позволяющуюконцентрировать большее количество энергии на электродах. Когда это будетсделано, ничто не будет стоять на пути использования этого прекрасного от-крытия, которое в конце концов докажет свою ценность не только в рукаххирурга, но также и физиотерапевта и, что еще более важно, бактериолога.
Для того чтобы дать понятие об этом приборе, в котором воплощены всеусовершенствования, я обращусь к рисунку 9, на котором показан вид сбокуи вертикальный разрез. Расположение частей здесь такое же, как и в том при-боре, который демонстрировался ранее, с той лишь разницей, что возбуждаю-щая катушка с вибрирующим прерывателем заменена усовершенствованнымипрерывателями, о которых уже упоминалось.
Этот прибор состоит из литой формы А, имеющей выступающий рукавВ, во втулке которого свободно вращается вал а. Последний несет на себеякорь, вращающийся в поле стационарного магнита М, а сверху размещаетсяполый железный блок D, в котором расположен сам прерыватель. Внутривала а, соосно ему, расположен меньший вал Ь, вращающийся на шариковыхподшипниках и несущий эксцентрик Е. Так как этот эксцентрик находитсяна одной стороне, а валы а и Ь расположены вертикально, он остается не-подвижным во время вращения блока. К эксцентрику Е крепится устройствоR в форме лотка с тонкими стенками, узкого на конце, ближайшем к блоку,и расширяющегося на другом конце. Небольшое количество ртути помещенов блок, и когда он вращается со стороны узкой части лотка, часть жидкостизабирается и тонким широким слоем отбрасывается к центру блока. Верхняячасть блока герметично закрыта железной шайбой, как показано, причем эташайба крепится на стальном стержне L, а диск F из того же металла имеетнесколько контактных лопаток К. Стержень L изолирован от блока шайбами
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ...
239
N, а для удобства налива ртути предусмотрен небольшой винт о. СтерженьL, образующий один вывод прерывателя, медной лентой соединен с первич-ной обмоткой р. Другой конец первичной обмотки р ведет к конденсаторуС, помещенному в отсек короба А, другой отсек которого предназначен дляпереключателя S и контактных выводов прибора. Другой вывод конденсато-ра соединен с литой формой А и через нее с блоком D. При вращении блокаконтактные лопатки К с большой скоростью замыкают и размыкают контактсо ртутью, таким образом очень быстро замыкая и размыкая цепь. Применяятакой прибор, очень просто получить десять тысяч прерываний в секундуи более. Вторичная обмотка а состоит из двух отдельных катушек, располо-женных так, что их можно вынуть, а металлическая полоса посередине соеди-няет обмотку с первичной. Это сделано для того, чтобы предотвратить пробойвторичной обмотки при перегрузке на одном из контактов, как это часто слу-чается при работе с рентгеновскими трубками. Катушка такой конфигурациивыдержит разность потенциалов значительно большую, чем выдерживают ка-тушки обычной конструкции.
INCLUDEPICTURE "D:\\Влад\\media\\image124.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 9
240
Никола Тесла. Лекции
Мотор имеет пластинчатые ротор и статор для того, чтобы позволитьему работать от источника переменного и постоянного тока, а валы располо-жены как можно более вертикально для удобства смазки. Так, единственное,что требует какого-то внимания, - это коллектор мотора, но там, где всегдадоступен источник переменного тока, эта проблема не стоит.
Электрическая схема прибора уже демонстрировалась, а режимы егоработы описаны в периодических изданиях. Обычный способ подключенияпоказан на рисунке 8, где Эу4, - это контактные выводы цепи питания /' ,а также имеется катушка индуктивности для повышения напряжения, кото-рая соединена последовательно с конденсатором С и первичной обмоткой РР.Остальные буквы обозначают части прибора и, соответственно, отмечены нарисунке 9, из которого ясно их назначение.
6ЛЕКЦИЯ, ПРОЧИТАННАЯ В НЬЮ-ЙОРКСКОЙАКАДЕМИИ НАУК 6 АПРЕЛЯ 1897 ГОДАУважаемые дамы и господа!
Вы все, несомненно, помните, какое воодушевление год тому назад вы-звало заявление об открытиях, сделанных профессором Рентгеном. Внезапно,безо всякой подготовки, Рентген удивил мир двумя замечательными дости-жениями. Он показал нам, как можно получить фотографическое изобра-жение предмета, невидимого глазу, и, что еще более необычно, он предоста-вил нам возможность при помощи светящегося экрана - ныне известного какфлюороскоп - увидеть своими глазами очертания предмета. Мы живем в векнеобычайной интеллектуальной активности, когда часто происходят крайневажные открытия, но эти открытия стоят в одном ряду с изобретением теле-скопа и микроскопа, а такие открытия случаются не чаще одного или двух разв столетие. Вряд ли кто-либо из нас может надеяться еще раз за свою жизньстать свидетелем события, представляющего такой огромный научный и обще-ственный интерес. Желание видеть вещи, которые навсегда скрыты от взора,живо в каждом разумном существе, оно охватывает весь спектр чувств: отпраздного любопытства непросвещенных до всепоглощающей тяги к знаниямученых мужей, и это само по себе не могло не возбудить всеобщего внимания;но и помимо этого, эти открытия принесли надежду на облегчение бесконеч-ному числу страждущих, и по всему миру зазвучали струны гуманности. Врядли мне нужно говорить вам о том, что нервное возбуждение овладело и мной,но мой случай особый, очень серьезный, и я не избавился от по