Читать онлайн «Лекции». Страница 22

Для этого и подобных опытов подойдет масляный конденсатор небольшой емкости, состоящий из двух небольших подвижных металлических пластин. Я беру короткие провода и устанавливаю пластины конденсатора на максимальном расстоянии. Если потоки на проводах усиливаются по мере приближения пластин, то длина проводов в целом правильная; если же уменьшаются — провода слишком длинные для данной частоты и напряжения. Если в таких опытах с катушкой используется конденсатор, то это должен быть обязательно масляный, а не воздушный конденсатор, так как в последнем могут быть значительные потери энергии. Провода, идущие сквозь масло к пластинам, должны быть очень тонкими и изолированными с помощью какого-либо искусственного изолятора и прикрыты крышкой из токопроводяще-го материала, расположенной под поверхностью масла. Крышка не должна располагаться вблизи выводов, или концов провода, так как на них может происходить искрение. Эта крышка применяется для уменьшения потери энергии в воздух, поскольку является электростатическим экраном. Что же касается размеров сосуда для масла и размеров пластин, то экспериментатор после первой же попытки опыта получит приблизительное представление о них. Габариты пластин, расположенных в масле, однако, можно вычислить, поскольку диэлектрические потери очень малы.

Из ранее описанного опыта интересно было бы узнать, какое влияние количество испускаемого света оказывает на частоту и потенциал электрических импульсов? Я придерживаюсь мнения, что получаемое количество тепла и света должно быть пропорционально, если все исходные данные опыта остаются неизменными, произведению частоты и квадрата напряжения, но экспериментально доказать это положение было бы крайне трудно. Одно, по крайней мере, точно, а именно: увеличивая напряжение и частоту, мы резко усиливаем потоки; и поскольку прогноз весьма оптимистический, есть надежда, что мы можем создать практичный осветительный прибор в таких цепях. В таком случае мы бы использовали горелки или пламя, где не происходило бы никакого химического взаимодействия, не потреблялся бы никакой материал, но имело бы место лишь преобразование энергии и, по всей вероятности, получалось бы больше света и меньше тепла, чем от обычного пламени.

Яркость потоков, конечно, значительно больше, когда они сфокусированы на небольшой площади поверхности. Это можно продемонстрировать при помощи следующего опыта.

К одному из выводов катушки я присоединяю провод w (рисунок 8), скрученный в окружность диаметром примерно 30 см, а к другому выводу я присоединяю небольшой медный шар 5, причем площадь поверхности провода примерно равна площади поверхности шара, а центр последнего расположен на линии, проходящей под прямым углом к плоскости окружности провода и через ее центр. Когда мы при надлежащих условиях формируем разряд, образуется полый конус, и в темноте видно, что половина шара ярко освещена, как показано на рисунке.

При помощи разнообразных устройств легко концентрировать потоки на небольших площадях и получать сильные световые эффекты. Таким способом можно сделать так, чтобы два тонких провода ярко светились. Для большей интенсивности потоков провода должны быть тонкими и короткими; но, как и в описанном случае, их емкость будет слишком мала для катушки — по крайней мере, для нашей — и необходимо увеличить емкость до определенного значения, и в то же время оставить поверхность проводов небольшой. Этого можно добиться несколькими способами.

Рис. 9

Вот, например, две резиновые пластины RR (рисунок 9), на которые я наклеил два тонких провода ww в виде имени. Провода могут быть оголенными или наилучшим образом изолированными — для успеха опыта это значения не имеет. Лучше взять хорошо изолированные провода. На обратной стороне каждой пластины, в том месте, где штриховка, имеется фольга tt. Пластины расположены на одной линии на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы предотвратить пробой между проводами. Покрытия из фольги я соединил проводником С, а два провода сейчас соединяю с выводами катушки. Теперь легко, меняя силу и частоту тока в первичной обмотке, найти то значение, 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 не столь обильны, чем при работе с нашей катушкой. Этот опыт, однако, можно проводить и при низких частотах, но не так успешно.

Когда два провода, соединенные с выводами катушки, расположены на нужном расстоянии, потоки между ними могут быть настолько интенсивными, что образуется постоянное свечение. Для демонстрации этого явления я взял два провода в форме окружностей С и с (рисунок 10) из довольно толстого провода, одна окружность диаметром около 80, а другая около 30 см. Каждый провод я присоединил к одному из выводов катушки. Поддерживающие провода согнуты таким образом, что окружности располагаются в одной плоскости, насколько возможно точно. Когда свет в помещении гаснет и катушка начинает работать, вы видите, что всё пространство между окружностями равномерно заполнено потоками света, образуя светящийся диск, который виден на большом расстоянии, настолько потоки ярки. Внешнюю окружность можно сделать гораздо большей; работая с этой катушкой, я использовал гораздо большие по диаметру окружности, и мне удавалось получить ярко светящиеся полосы площадью более одного квадратного метра, что замечательно для такой небольшой катушки. Для того чтобы получить гарантированный результат, сейчас я взял окружность поменьше, и площадь свечения составляет 0,43 квадратных метра.

Частота собственных колебаний и быстрота последовательности искр между разрядными головками в определенной степени влияют на появление потоков. Когда частота очень низка, воздух пробивается более или менее одинаково, как и при постоянной разности потенциалов, а потоки состоят из отчетливых нитей, перемежающихся с искрами, которые, в свою очередь, видимо соответствуют последовательности разрядов между головками. Но когда частота очень высока, и дуга производит очень громкий, но ровный звук — то и другое говорит о том, что имеет место осцилляция, и искры проскакивают с огромной скоростью, — тогда образуемые светящиеся потоки однородны.

Для достижения такого результата следует применять очень маленькие катушки и банки небольшой емкости. Я беру две трубки, изготовленные из толстого богемского стекла диаметром 5 см и длиной 20 см. Внутрь каждой трубки помещаю первичную обмотку из толстого медного провода. Поверх трубок наматываю вторичную обмотку из гораздо более тонкого провода, изолированного гуттаперчей. Вторичные обмотки соединяю последовательно, а первичные лучше всего соединить параллельно. Затем трубки помещаю в стеклянный сосуд на расстоянии 10–15 см друг от друга на изолированные подставки, а сосуд заполняю олифой на дюйм выше трубок. Свободные концы вторичных обмоток вывожу из жидкости и располагаю параллельно на расстоянии около 10 см друг от друга. Зачищенные концы надо обмакнуть в олифу. Для разряда через первичную обмотку можно использовать две банки вместимостью 4 пинты каждая, соединенные последовательно. После того, как сделаны необходимые корректировки относительно длины проводов и выступа над поверхностью жидкости, формируется дуга и образуется светящаяся полоса между проводами; это полоса ровная и не имеет текстуры, словно обычный разряд в трубке, откуда почти полностью откачан воздух.

Я остановился на этом, казалось бы, незначительном эксперименте неслучайно. Во время таких опытов экспериментатор приходит к ошеломляющему заключению о том, что для того, чтобы посылать световые разряды сквозь газы, не нужно добиваться определенной степени вакуумирования, но газ может находиться под обычным давлением или немного выше. Чтобы добиться этого, необходима очень высокая частота; также требуется и высокий потенциал, но эта потребность второстепенна. Эти опыты учат нас тому, что в поисках новых способов производства света путем возбуждения атомов или молекул газа нам не следует ограничиваться вакуумными трубками, но мы можем серьезно заняться поиском методов получения света без применения какого-либо сосуда, когда воздух находится под обычным давлением.

Такие высокочастотные разряды, которые заставляют воздух светиться при обычном давлении, мы часто наблюдаем в природе. У меня нет сомнений в том, что, как многие полагают, северное сияние происходит вследствие внезапных космических возбуждений, таких, как вспышки на солнечной поверхности, которые заставляют электростатический заряд Земли очень быстро вибрировать, красное свечение не ограничивается верхними разреженными слоями атмосферы, но разряд пронизывает, по причине своей высокой частоты, также и плотные слои атмосферы в форме зарева, такого, какое мы обычно наблюдаем в трубке, откуда частично откачан воздух. Если бы частота была низкой, или более того, заряд совсем не вибрировал, плотный воздух бы разрывался, как при ударе молнии. Признаки такого разрыва низших слоев атмосферы несколько раз наблюдались при возникновении этого явления; но если такое происходит, то это можно отнести на счет фундаментальных возмущений, которые немногочисленны, ибо колебания, вызываемые ими, были бы слишком быстрыми для пробивного разряда. Именно первоначальные и неравномерные импульсы влияют на приборы; наложенные вибрации, видимо, остаются незамеченными.