Лекции

Принцип его работы может быть описан следующим образом. Вначале, когда контакты пружины сс (рисунок 8) замкнуты и конденсатор практически закорочен, через зарядную обмотку проходит ток большой силы, притягивая якорь, соединенный с пружиной, и размыкая контакты. После этого энергия, накопленная в обмотке, принимает формы высоковольтного разряда и устремляется в конденсатор, заряжая его до высокого потенциала. Сила тока, проходящего через обмотку, теперь падает и притяжение якоря ослабевает, поэтому пружина возвращается в исходное состояние и вновь замыкает контакты. После замыкания последних, конденсатор разряжается через первичный, или разрядный, контур, контакты которого подобраны таким образом, чтобы приводить к высоким колебаниям электромагнитную систему, включая конденсатор и первичную обмотку. Полученные таким способом высокочастотные токи индуцируют соответствующие токи высокого напряжения во вторичной обмотке. Однако в тот же самый момент когда разряжается конденсатор, ток от источника устремляется через зарядную обмотку и энергия накапливается для нового заряда конденсатора, и этот процесс повторяется с частотой замыкания и размыкания контактов пружины.

Хотя прибор и имеет все неотъемлемые черты обычной индукционной катушки, нетрудно увидеть, что работает он совершенно по-иному, а преимущества нового принципа над старым настолько велики, что вряд ли требуют долгих объяснений. Лишь для того, чтобы дать слушателям полную информацию, я упомяну только некоторые и наиболее важные из них. Возьмем, к примеру, экономичность. Описываемый прибор при том, что он питается от 110-вольтовой сети, потребляет всего, при соответствующей нагрузке и настройке, от 5 до 30 ватт. Он дает мощный поток искр длиной 6 дюймов, но при желании этот показатель нетрудно удвоить без увеличения потребляемой энергии; фактически я обнаружил, что можно- при помощи этого прибора добиться потока искр длиной один фут, при этом потребление энергии возрастет всего лишь до 10 ватт. Но в таком приборе, который предназначен для многоцелевого использования, следует отступить от конструкции, предназначенной для производства длинных искр. Из всей энергии, потребляемой устройством, добрые 80 процентов можно получить на вторичной обмотке. Вследствие небольшого количества потребляемой энергии и эффективности преобразования все части прибора остаются холодными при длительной работе за исключением контактов, которые, конечно, немного нагреваются. Последние подвергаются значительно меньшему износу, чем это бывает обычно, поскольку конденсатор очень мал, и, более того, ток, поступающий от него, в отличие от обычной катушки, не просто проходит через контакты и соединения, по пронизывает первичную обмотку, таким образом снижается сила тока и уменьшается эффект нагревания.

Теперь обратите внимание на отсутствие тонкого провода во вторичной обмотке. Вследствие высокой скорости колебаний первичных токов требуется сравнительно немного витков толстого провода для того, чтобы создать необходимое напряжение во вторичном контуре. Для того чтобы проиллюстрировать это свойство на практическом примере, я беру обычный картонный цилиндр с намотанным на него в один слой обычным обмоточным проводом, который образует вторичную обмотку. Несмотря на небольшое количество витков, получаем искры длиной несколько дюймов, когда обмотка включается в цепь или подносится к разрядной цепи прибора. Вторичная обмотка такой формы более всего подходит для получения длинных искр, но с ней не очень удобно работать.

Однако самые выгодные свойства таких приборов заключаются в качестве получаемых эффектов, а они есть результат скорости или внезапности разрядов. Для того чтобы оценить это свойство, нам надо представить себе, что для искры длиной, скажем, 6 дюймов, получаемой от прибора, дающего полмиллиона колебаний в секунду, требуется максимальное напряжение, которое, если его получить обычным способом, даст нам искру длинной несколько сот футов, так как электрическая сила, необходимая для возбуждения колебания определенного количества электричества, возрастает крайне быстро, то есть в квадрате по отношению к частоте колебаний. Следовательно, напряжения, которое мы имеем здесь, невозможно добиться при использовании обычных электростатических машин или катушек индуктивности.

Еще одну особенность более практического свойства я могу проиллюстрировать, осветив вакуумную трубку посредством прибора, выдающего ток с частотой колебаний более полумиллиона в секунду. Хотя трубка имеет в объеме не более двух с половиной дюймов, она дает больше света, чем трубка длиной 7 футов и полтора дюйма в диаметре, какую я уже демонстрировал (она больше ее в шестьдесят раз и потребляет соответствующее количество энергии). Эта маленькая трубка, не может светиться так же ярко при использовании обычных токов и не перегреться, и нельзя придумать лучшего испытания эффективности производства света, чем вызвав яркое свечение в такой маленькой лампе без ее перегрева.

Еще одной полезной и удобной особенностью такого прибора является его способность работать как от источника переменного тока, так и от муниципальной сети постоянного тока. Специально для того чтобы приборы могли наилучшим образом работать от источников переменного тока, я установил в некоторых моделях физические параметры таким образом, чтобы они идеально работали от источников с частотой тока 60 или 125 циклов в секунду.

Во время разработки и практического применения принципа, лежащего в основе такого рода устройств одной из серьезнейших проблем, с которыми я столкнулся, была изоляция вторичных обмоток и конденсаторов, в особенности последних. Энергия, накапливаемая в конденсаторах, имеет взрывной характер, и когда она внезапно высвобождается, как это происходит в подобных приборах, она приобретает многие черты взрывчатки, такой, как динамит, одновременно создавая напряжение, которое приводит слои диэлектрика в конденсаторе и вторичной обмотке до крайнего состояния. Вне зависимости от того, насколько качествен диэлектрик и какой толщины его слой, он не может выдержать такого напряжения, если только возникнет малейшая потеря на поглощение в напряженной части устройства. Обычный конденсатор, изолированный толстым слоем слюды, который легко выдерживает несколько тысяч вольт постоянного или медленно колеблющегося напряжения, пробивается неминуемо, и неудивительно, ибо при вибрациях в несколько сот тысяч раз в секунду такой конденсатор, содержащий пузырьки воздуха и лакуны разного рода, неизбежные при обычном способе производства, преобразует в тепло большую часть энергии, сообщенной ему. Исследовать переменный ток в катушке с цельным железным сердечником едва ли легче, чем изучать быстрые электрические колебания в конденсаторе, имеющем лакуны и воздушные пузырьки, или в котором воздух имеет доступ к сильно заряженным проводникам. В таком случае нельзя просчитать период колебания электромагнитной системы даже с приблизительной точностью, в то время как, если следовать надлежащей схеме конструирования устройства и избежать рассеивания энергии, экспериментальный результат близко соседствует с расчетным. Я создал электромагнитные системы, в которых медленные колебания, начавшись, продолжались минуту или более, таким образом показывая отсутствие фрикционных потерь. Вышеописанные факты важно принимать во внимание при работе со стандартными параметрами и измерительным инструментом. Типовой конденсатор, изготовленный из слюды и фольги, покажет точную расчетную емкость при работе с постоянным или медленно колеблющимся потенциалом, а при крайне высокой частоте изменения потенциала его расчетная емкость сильно возрастет. Подобным же образом электростатический вольтметр, крыльчатка которого окружена воздухом, является ценным измерительным прибором во время работы с обычными токами, но становится практически бесполезным для измерения разрядов конденсатора, частота которых несколько сот тысяч в секунду, так как его показания слишком низки.