Статьи - Никола Тесла

Он мог бы заставить планеты сталкиваться и создавать свои солнца и звезды, свою теплоту и свет. Он мог бы зарождать и развивать жизнь во всех ее бесконечных формах.

Создавать и уничтожать материальную субстанцию, заставлять ее собираться в формы в соответствии с его желанием было бы высшим проявлением могущества сознания Человека, его полным триумфом над физическим миром, венцом его подвигов, который дал бы ему место рядом с Творцом и осуществил бы его изначальное предназначение.

«New York American», 6 июля 1930 г.

Научные и технические статьи

7

Феномен переменных токов очень высокой частоты

Журналы по вопросам электричества становятся всё более интересными. Делаются обзоры явлений, и ежедневно возникают новые проблемы, заслуживающие внимания инженеров. За последнее время в нескольких английских журналах, главным образом в «Electrician», были подняты темы, привлекшие к себе повышенное внимание. Выступление профессора Уильяма Крукса оживило интерес к его превосходным и умело проведенным экспериментам; эффект, наблюдаемый в электрических сетях Ферранти, побудил выразить своё мнение нескольких ведущих английских специалистов-электротехников; г-н Суинберн обнародовал ряд интересных идей по поводу использования конденсаторов в цепи возбуждения динамо-машин.

Собственные познания пишущего эти строки убедили его рискнуть высказаться относительно этих и других вопросов в надежде, что они позволят читателю получить некоторую полезную информацию или совет.

Среди многих своих экспериментов профессор Крукс останавливается на тех, которые он провел с трубками без электродов, и его описания приводят к заключению, что результаты, полученные с помощью таких трубок, довольно необычны. Если это так, то автору приходится сожалеть, что профессор Крукс, чья замечательная работа вызывает восхищение многих исследователей, не воспользовался в опытах должным образом сконструированной машиной переменного тока, именно такой, которая способна давать, скажем, от 10 000 до 20 000 колебаний тока в секунду. Тогда его исследования этого трудного, но захватывающе интересного предмета были бы еще более полными. Действительно, при работе такой машины, соединенной с индукционной катушкой, утрачивается различие в свойствах электродов — желательное, если не обязательное во многих экспериментах, поскольку во многих случаях оба электрода ведут себя одинаково; а с другой стороны, это дает преимущество в возможности сколь угодно усиливать эффект. Использование вращающегося переключателя, или коллектора, приводит к ограничению тока в первичной обмотке. При увеличении скорости коллектора ток первичной обмотки уменьшается; если ток увеличить, то искрение, которое невозможно полностью преодолеть с помощью конденсатора, портит устройство. Таких ограничений нет в машине переменного тока, так как в первичной обмотке можно получать любую желаемую скорость изменений тока. Таким образом, при сравнительно малом токе в первичной обмотке возможно получение исключительно высокой электродвижущей силы во вторичной обмотке; более того, можно быть совершенно уверенным в безупречной работе устройства.

Пользуясь случаем, хотел бы, не вдаваясь в детали, сказать, что всякий, кто попытается построить такую машину в первый раз, непременно будет рассказывать повести, полные печали и скорби. Сначала он, само собой разумеется, приступит к изготовлению якоря с необходимым количеством полюсов. Затем он получит удовлетворение от создания машины, способной сопровождать своей работой оперу Вагнера от начала до конца. Она, возможно, будет обладать способностью почти идеальным способом превращать механическую энергию в тепловую. Если будет возможность перемены полярности полюсов, он будет получать теплоту непосредственно от машины; если перемены нет, нагрев будет меньше, однако желаемый эффект не будет достигнут. Затем он откажется от железа в якоре и будет метаться между Сциллой и Харибдой. Он будет искать одну помеху и находить другую, однако после нескольких тяжких испытаний, возможно, получит приблизительно то, что хотел.

Из многих экспериментов, которые можно проводить с такой машиной, весьма интересны опыты с индукционной катушкой, находящейся под высоким напряжением. Совершенно меняется характер разряда. Дуга имеет гораздо большую протяженность, и на нее с такой легкостью воздействует малейший поток воздуха, что она извивается самым причудливым образом. При этом она обычно издает ритмичный звук, свойственный исключительно дугам переменного тока, но есть любопытная особенность, состоящая в том, что можно услышать звук с частотой, намного превышающей десять тысяч колебаний в секунду, что многими считается почти пределом слухового восприятия. Во многих отношениях катушка ведет себя подобно электростатической машине. Контактный прерыватель значительно уменьшает искровой промежуток, электричество истекает свободно, а от провода, присоединенного к одной из клемм, исходят легкие потоки света, как если бы он был присоединен к полюсу мощной машины Теплера. Все эти явления возникают, конечно, в основном по причине достижения огромной разности потенциалов. Вследствие самоиндукции катушки, а также высокой частоты ток очень незначителен, в то же время происходит соответствующее увеличение напряжения. Электрический импульс той или иной силы, возникший в такой катушке, длится не менее четырех десятитысячных секунды. Так как это время превышает половину периода колебаний, возникает мысль, что во время прохождения тока появляется противодействующая электродвижущая сила. Вследствие этого возрастает напряжение, как это происходит в наполненной жидкостью трубке, которая быстро колеблется вокруг своей оси. Ток настолько мал, что, по мнению и невольному опыту автора, разряд даже очень большой катушки не может оказать опасного воздействия, в то время как пропущенный через ту же катушку ток более низкой частоты, даже если электродвижущая сила была бы гораздо меньшей, вызывает разряд, который будет очень опасен. Этот результат, однако, лишь отчасти обусловлен высокой частотой. Эксперименты, проведенные автором, доказывают, что чем выше частота, тем большее количество электрической энергии может пройти сквозь тело, не причинив больших неприятностей; следовательно, представляется достоверным, что ткани человеческого тела действуют как конденсаторы.

Вы не вполне подготовлены к работе с катушкой, соединенной с лейденской банкой. Вы, конечно, представляете, что из-за высокой частоты емкость банки должна быть небольшой. Следовательно, вы берете очень маленькую банку, размером примерно с небольшой винный бокал, но обнаруживаете, что даже с такой банкой катушка практически замкнута накоротко. Затем вы уменьшаете емкость до тех пор, пока не остановитесь на емкости, равной примерно двум сферам, скажем, десяти сантиметрам в диаметре и отстоящим на два-четыре сантиметра одна от другой. Тогда разряд принимает форму зубчатой ленты, в точности такой, как серия искр, наблюдаемая в быстро вращающемся зеркале; зубцы, конечно, соответствуют разрядам конденсатора. В этом случае вы можете наблюдать странное явление. Разряд начинается на ближайших выступах, постепенно нарастает, в некоторых местах ближе к вершинам сфер он прерывается, опять начинается снизу и так далее. Это происходит так быстро, что видны сразу несколько зазубренных лент. Это может озадачить вас на несколько минут, но объясняется достаточно просто. Разряд начинается и увлекает дугу вверх, пока она не прервется, возникая вновь на ближайших выступах и т. д. Поскольку ток свободно проходит сквозь конденсатор малой емкости, будет считаться вполне естественным, что присоединение лишь одной клеммы к телу такого же размера, при этом его изоляция не имеет значения, значительно уменьшает пробойное расстояние дуги.

Эксперименты с трубками Гейслера представляют особый интерес. Трубка без каких-либо электродов, из которой откачан воздух, будет светиться, находясь на некотором расстоянии от катушки. Если вакуумную трубку поместить рядом с катушкой, вся трубка засияет ярким светом. Лампа накаливания, поднесенная к катушке, засветится и ощутимо нагреется. Если одну из клемм лампы присоединить к клемме катушки и приблизить руку к колбе, то между стеклом и рукой произойдет очень необычный и весьма неприятный разряд, и нить накаливания может раскалиться добела. Разряд до некоторой степени похож на поток, исходящий из пластин силовой установки Теплера, но имеет несравнимо бóльшую величину. Лампа в этом случае действует как конденсатор, в котором разреженный газ образует одну обкладку, а рука оператора — другую. Если взять лампу в руку и приблизить ее к проводу, соединенному с катушкой, или коснуться его металлическими клеммами, электрод начнет ярко светиться, а стекло быстро нагреется. Работая со 100-вольтной лампой в 10 свечей, вы сможете, не испытывая больших неудобств, выдерживать ток такой величины, которая заставит лампу достаточно ярко светиться; но держать ее в руке можно только несколько минут, так как стекло нагревается за невероятно короткое время. Когда трубка, помещенная вблизи катушки, светится, можно добиться прекращения свечения, поставив металлическую пластину между катушкой и трубкой, но если металлическую пластину прикрепить к стеклянному стержню или изолировать другим способом, трубка может продолжать светиться, несмотря на вклинившуюся пластину, или яркость ее свечения может даже возрасти. Эффект зависит от положения пластины и трубки относительно катушки, и его всегда можно предсказать, допустив, что существует проводимость от одной клеммы катушки к другой. В зависимости от положения пластины она может или отводить ток от трубки или направлять его к ней.