Лекции

Эти соображения подсказывают, что этот идеальный способ освещения можно осуществить на практике, только используя электростатику. В таком случае нам понадобятся очень мощные проявления электростатической индукции, а аппаратура, следовательно, должна быть способной вырабатывать высокое напряжение, меняющее свое значение с предельной скоростью. Нам тем более нужны высокие частоты, раз мы хотим иметь низкое напряжение. Прибегая к помощи механических устройств, мы можем добиться только низких частот; следовательно, надо идти в обход, пользуясь другими средствами. Разряд конденсатора дает нам возможность получения гораздо более высокой частоты, чем получаемой механически, и я, естественно пользовался конденсаторами в вышеописанных опытах.

Когда выводы катушки высокого напряжения (рисунок 30) посредством дуги подключаются к лейденской банке и последняя отдельными разрядами разряжается в цепь, мы можем рассматривать дугу, имеющую место между выводами катушки, как источник переменного тока, и тогда нам приходится иметь дело с подобной системой, состоящей из генератора такого тока, и контура, соединенного с ним, и конденсатора, выполняющего роль моста. Конденсатор в таких случаях — самый настоящий преобразователь, и поскольку частота очень высока, можно получить любое соотношение токов в обеих частях системы. На самом деле, аналогия не так уж полна, ибо в пробивном разряде мы имеем в основе своей моментальное изменение относительно низкой частоты и наложенные гармонические колебания, а законы, управляющие течением тока, в них не тождественны.

Когда мы действуем таким способом, соотношение преобразования не должна быть слишком большим, так как потери в дуге возрастают пропорционально квадрату силы тока, а если банку разряжать через толстые и короткие проводники, чтобы получить очень быстрые колебания, значительная часть энергии теряется. С другой стороны, низкие скорости непрактичны по многим очевидным причинам.

Так как преобразованные токи текут по замкнутому контуру, электростатические эффекты обязательно малы и, следовательно, я преобразую их в токи и эффекты необходимого характера. Предпочтительная схема подключения показана на рисунке 31. Способ работы делает возможным при помощи небольших и дешевых устройств получать огромную разность потенциалов, которую ранее получали при помощи больших и дорогих катушек. Для этого надо взять обычную маленькую катушку, соединить ее с конденсатором и разрядным контуром, которая образует первичную обмотку дополнительной маленькой катушки, и преобразовывать в большую сторону. Так как индуктивность первичных цепей очень мала, вторичная обмотка не должна иметь много витков. При соответствующем выборе элементов, можно получить замечательные результаты.

В своих попытках получить необходимые электростатические эффекты таким образом я столкнулся со многими трудностями, которые постепенно преодолевал, но в данный момент я не готов к рассказу о своих изысканиях.

Полагаю, разряд конденсатора с помощью разрядника будет иметь в будущем большое значение. Ибо он предлагает огромные возможности не только для освещения теоретически, но и для других областей.

Многие годы изобретатели работали над проблемой получения электроэнергии при помощи термоэлемента. Было бы оскорбительно полагать, что лишь немногие знают, в чем проблема термоэлемента. Это не КПД или малая мощность — хотя и это серьезные недостатки, — но то, что у термоэлемента есть своя «филлоксера», т. е. при постоянном использовании он ухудшается, именно это и не позволяет использовать его в промышленном масштабе. Теперь, когда современные исследования, кажется, указали определенно на необходимость использования электричества высокого напряжения, многие должны задаться вопросом, можно ли практичным способом получать эту форму энергии из тепла. Мы привыкли смотреть на электростатическую машину как на игрушку, и так или иначе связываем ее с чем-то непрактичным и неэффективным. Но пришла пора начать мыслить по-иному, ибо теперь мы знаем, что везде вынуждены сталкиваться с теми же силами, и что заставить их работать нам во благо — только вопрос изобретения надлежащих устройств.

В существующих системах распределения электричества применение железа с его удивительными магнитными свойствами позволило нам значительно уменьшить габариты аппаратов, хотя они всё равно слишком громоздки. Чем дальше мы продвигаемся в изучении электричества и магнетизма, тем больше убеждаемся в том, что современным методам не суждена долгая жизнь. По крайней мере для производства света такая тяжеловесная аппаратура не нужна. Требуется небольшое количество энергии, и если свет можно получать так же эффективно, как показывает теория, устройства должны быть маломощными. Если предположить, что методы освещения в будущем будут подразумевать применение высокого напряжения, то желательно создать устройство, способное преобразовывать энергию тепла в энергию нужной формы. Не стоит говорить о том, что сделано в этом направлении, так как мысль о том, что электричество напряжением около 50 000 вольт или 100 000 вольт или более того, даже если его удастся получить, не будет полезно для практического применения, отвратила исследователей от работы в этом направлении.

На рисунке 30 показана схема подключения устройства, необходимого для преобразования токов высокого в токи низкого напряжения при помощи разрядника и конденсатора. Эта схема часто использовалась мной для подключения нескольких ламп накаливания в лаборатории. Некоторые трудности были при работе с дугой разряда, которые я в основном преодолел; кроме этого и настройки машин, других проблем не было, и было легко работать с обычными лампами и даже моторами. При наличии заземления со всеми проводами можно было работать совершенно безопасно, даже имея высокое напряжение на выводах конденсатора. Во время этих опытов применялась катушка высокого напряжения, запитанная от аккумулятора или от генератора переменного тока, для зарядки конденсатора; но катушку можно заменить на другое приспособление, способное выдавать ток высокого напряжения. Таким образом, постоянный и переменный ток можно было преобразовывать, получая импульсы необходимой частоты. Когда токи, заряжающие конденсатор, имеют одно и то же направление, необходимо, чтобы и преобразованные токи также имели одно и то же направление, надо, естественно, так подобрать сопротивление разрядного контура, чтобы не было колебаний.

При работе с приборами по вышеописанной схеме я наблюдал любопытные явления, связанные с сопротивлением, которые интересно описать.

Например, если согнуть толстый медный брусок, как на рисунке 32, и за-шунтировать при помощи ламп накаливания, то при разряде конденсатора через выводы катушки лампы засветятся, хотя они и закорочены. Когда применяется большая катушка, на поверхности бруска легко получить узлы, которые обнаруживаются по степени яркости ламп, как показано на рисунке 32. Узлы никогда не имеют четких очертаний — они представляют собой лишь пики и моменты падения напряжения по длине бруска. Это можно объяснить неравномерностью дуги между контактами. В общем, когда применяется указанная схема преобразования высокого напряжения в низкое, поведение пробойного разряда можно пристально пронаблюдать. Узлы можно изучить при помощи обычного вольтметра Кардью, который должен быть хорошо изолирован. Трубки Гейсслера также могут светиться возле точек согнутого бруска; в этом случае, конечно, надо применять меньшие мощности. Я обнаружил, что в данном случае удобно зажигать лампу, и даже трубку Гейсслера, замкнутую коротким тяжелым куском металла, результат, на первый взгляд, кажется очень любопытным. Фактически, чем толще брусок (рисунок 32), тем лучше для опытов и результаты их поразительны. Когда используются лампы с длинной тонкой нитью, часто заметно, что нити время от времени резко вибрируют, это действие уменьшается возле узловых точек. Видимо, эти вибрации объясняются электростатическим действием между нитью и стеклом колбы.