Читать онлайн «Лекции». Страница 16

Рис. 28

Она не светится потому, что в центре обе половины нейтрализуют друг друга и потенциал равен нулю. Если бы действие было электромагнитным, то трубка ярче всего светилась бы именно в плоскости, проходящей через середину катушки, так как электромагнитный эффект здесь максимальный. Когда между контактами катушки устанавливается дуга, все лампы вокруг гаснут, но зажигаются вновь, когда дуга исчезает по причине повышения напряжения. Хотя электромагнитный эффект должен быть практически таким же в обоих случаях.

Размещая трубку на расстоянии от катушки и ближе к одному из выводов — предпочтительнее в точке на оси катушки, — можно осветить ее, дотронувшись до дальнего вывода катушки изолированным предметом или рукой, таким образом повысив напряжение на выводе рядом с трубкой. Если трубку приблизить к катушке настолько, что она засветится от действия ближнего контакта, то погасить ее можно, удерживая на изолированной подставке конец провода, соединенный с дальним выводом, вблизи ближнего вывода, таким образом компенсируя воздействие последнего на трубку. Эти явления явно электростатические. Подобным же образом, когда трубку помещают на значительном расстоянии от катушки, наблюдатель, стоя на изолированной подставке между катушкой и трубкой, может осветить последнюю, поднеся к ней руку; либо он может заставить ее светиться, просто встав между ней и катушкой. При электромагнитном действии это невозможно, ибо тело наблюдателя играет роль экрана.

Когда катушка получает энергию от крайне малых токов, экспериментатор может, прикоснувшись к одному из выводов катушки трубкой, погасить последнюю и снова зажечь ее, разорвав контакт с выводом и позволив образоваться небольшой дуге. Это происходит явно по причине соответствующего понижения и повышения потенциала на выводе. В описанном выше опыте, когда трубка освещается через небольшую дугу, она может погаснуть при ее исчезновении, так как электростатическая индукция сама по себе очень слаба, хотя напряжение может быть велико; но когда устанавливается дуга, электризация одного конца трубки гораздо сильнее и он постепенно освещается.

Если держать конец трубки правой рукой, она будет ярко светиться, но перехватив трубку в середине левой рукой, можно погасить участок трубки, находящийся между руками. Удивительный эффект прекращения свечения трубки можно получить, проведя рукой вдоль трубки и в тоже время плавно убирая ее от катушки, правильно угадав расстояние, чтобы трубка и после этого оставалась темной.

Если первичную обмотку катушки расположить сбоку, как показано на рисунке 166, например, и вакуумную трубку вводить с другого конца внутрь, трубка будет интенсивно светиться, так как увеличивается конденсаторный эффект, и в этом положении очень четко видны полоски. Во всех описанных опытах и многих других действие явно электростатическое.

Эффект экранирования также указывает на электростатическую природу этих явлений и демонстрирует кое-что в плане электризации на расстоянии. Например, если трубку поместить в направлении оси катушки и отделить их друг от друга металлической пластиной с изолятором, трубка в целом засветится ярче, а если трубка будет находиться слишком далеко от катушки, ее всё же можно заставить светиться, поместив между ней и катушкой такую пластину. Сила эффекта в некоторой степени зависит от размеров пластины. Но если пластину заземлить, это промежуточное положение всегда будет гасить трубку, даже если она будет находиться недалеко от катушки. В целом, промежуточное положение предмета между трубкой и катушкой увеличивает или уменьшает яркость свечения трубки или ее способность загораться, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается электризация. При экспериментах с изолированной пластиной она не должна быть слишком большой, в противном случае она будет оказывать ослабляющее действие, так как обладает способностью отдавать энергию окружающей среде.

Если трубку зажечь на каком-то расстоянии от катушки, и поместить между ними резиновую или другую изолирующую пластину, трубка может погаснуть. Промежуточное положение диэлектрика в данном случае немного повышает индукцию, но сильно ослабляет электризацию сквозь воздух.

Тогда во всех случаях, когда мы возбуждаем свечение вакуумных трубок при помощи такой катушки, это явление происходит вследствие быстро меняющегося электростатического потенциала; и более того, оно может относиться на счет гармонических колебаний, производимых непосредственно самой машиной, а не наложениями колебаний, которые, как полагают, присутствуют. Такие наложенные колебания невозможны, когда мы используем машину переменного тока. Если пружину постепенно сжимать и отпускать, она не совершает самостоятельных колебаний; для этого ее надо внезапно отпустить. То же самое происходит и с переменными токами в динамо-машине; среда гармонично подвергается напряжению и расслаблению, вырабатывая только один тип волн; внезапное замыкание или обрыв, или внезапный пробой диэлектрика, как при разряде лейденских банок, необходим для получения наложенных волн.

Во всех только что описанных опытах можно использовать безэлектродные трубки, и с их помощью нетрудно получить достаточное освещение для чтения. Световой эффект, однако, значительно усиливается, если применять фосфоресцирующие материалы, такие, как иттрий, урановое стекло, и т. д. Здесь можно столкнуться с трудностями, так как эти материалы при мощных воздействиях постепенно уменьшаются в количестве, и предпочтительнее работать с твердым веществом.

Чтобы не зависеть от эффекта индукции на расстоянии, зажечь трубку можно при помощи внешнего — или, если есть желание, и внутреннего — слоя конденсатора, подвесив трубку в любом месте в комнате на проводе, соединенном с одним выводом катушки. Таким способом можно добиться мягкого освещения. Однако идеальным освещением комнаты было бы создание таких условий, когда осветительный прибор можно передвигать куда угодно и он загорался бы везде и его не надо было бы подключать. Мне удалось этого достичь, создав в комнате мощное высокочастотное электростатическое поле.

С этой целью я подвесил лист металла на расстоянии от потолка на изолирующих шнурах и соединил его с одним из выводов катушки, другой же вывод заземлил. Я подвешивал и два листа, как показано на рисунке 29, каждый из них соединен с одним из выводов катушки и их размеры тщательно рассчитаны. Вакуумную трубку теперь можно держать в руке в любом месте между этими листами, даже немного за их пределами, — она всегда светится. Рис. 29

В таком электростатическом поле проявляются интересные явления, особенно если частота низкая, а потенциал высокий. Кроме указанных световых эффектов можно наблюдать, что любой изолированный проводник искрит, если к нему поднести руку или другой предмет, и искры довольно мощные. Когда большой проводник укреплен на изолирующей подставке и к нему поднести руку, чувствуется вибрация, вызванная движением молекул воздуха, можно также наблюдать светящиеся потоки, если руку поднести к какому-либо выступу. Если прикоснуться одним или двумя контактами телефонной трубки изолированного проводника некоторых размеров, телефон издаёт громкий звук; он также гудит, когда провод определенной длины прикасается к одному или обоим выводам, а при мощных полях звук имеет место даже без провода.

Насколько эти принципы применимы практически, покажет будущее. Может возникнуть мнение, что электростатические явления непригодны для работы на расстоянии. Напротив, проявления электромагнитной индукции, если их применять для производства света, более пригодны. Правда, электростатические явления теряют силу в кубе по мере удаления от катушки, в то время как электромагнитная индукция просто уменьшается на расстоянии. Но если мы установим принудительное электростатическое поле, всё будет по-другому, так как вместо разностного воздействия выводов мы имеем их совокупное действие. Кроме того, я бы обратил ваше внимание на то, что в переменном электростатическом поле проводник, такой, как вакуумная трубка, например, имеет тенденцию в основном поглощать энергию, в то время как в электромагнитном переменном поле проводник поглощает наименьшее количество энергии, а волны отражаются с наименьшими потерями. Это одна из причин, по которой трудно возбудить вакуумную трубку на расстоянии при помощи электромагнитной индукции. Я наматывал катушки большого диаметра и с большим количеством витков и подключал трубку Гейсслера к выводам катушки с целью зажечь трубку на расстоянии; но даже при помощи мощных индуктивных воздействий, получаемых при помощи разряда лейденской банки, трубка не светилась, если была далеко от катушки, хотя это позволило мне сделать кое-какие выводы относительно габаритов последней. Я также заметил, что даже самые мощные разряды лейденской банки способны создать лишь слабенькое освещение в запаянной вакуумной трубке, и даже эти явления после тщательного изучения я вынужден был отнести к электростатическим.