Читать онлайн «Лекции». Страница 25

В колбе, имеющей проводящий вывод, даже если он алюминиевый, кистевой разряд недолговечен, и, к сожалению, даже в том случае, если из колбы удалить электрод. При исследовании одного явления, несомненно, следует пользоваться колбой, в которой нет подводящего провода. Я выяснил, что лучше всего пользоваться такими колбами, какие показаны на рисунках 12 и 13.

На рисунке 12 лампа состоит из колбы L, в основание которой запаяна трубка барометра Ь, конец которой запаян в форме небольшого шара s.

Эта сфера должна быть как можно лучше запаяна в центре большой колбы. Перед запайкой тонкую трубку t, изготовленную из алюминиевого листа, можно поместить внутрь трубки барометра, но это не принципиально. Небольшой полый шар s заполняется порошком проводника, а в горловине w укрепляется провод, соединяющий порошок с генератором.

Конструкция на рисунке 13 была выбрана с целью удалить из кисти любой проводник, могущий оказать на нее воздействие. Лампа в данном случае состоит из колбы L, у которой имеется горловина п с трубкой Ь и небольшим шаром s, припаянным к ней так, чтобы образовать две отдельных емкости, как показано на рисунке. Когда лампа работает, горловина п, покрытая фольгой, которая соединена с генератором и действует индуктивно в относительно разреженном и токопроводящем газе, содержащемся в ней. Оттуда ток поступает через трубку Ь в небольшой шар $, чтобы индуктивно воздействовать на газ, содержащийся в колбе L. Лучше всего сделать трубку t очень толстой, отверстие в ней очень маленьким, а шар 5 выдуть тонким. Крайне важно поместить шар 5 точно в центр колбы L.

На рисунках 14, 15 и 16 показаны разные формы, или стадии, кисти. На рисунке 14 показано, как разряд возникает в колбе, имеющей проводящий вывод: но поскольку в такой колбе он очень скоро исчезает — часто за несколько минут, — я продолжу описывать это явление так, как оно видится в колбе, где нет электрода. Оно наблюдается при следующих условиях: Когда из колбы L (рисунок 12 и 13) максимально откачан воздух, обычно она не возбуждается при соединении провода w (рисунок 12) или фольги (рисунок 13) с выводом катушки. Для возбуждения обычно достаточно дотронуться рукой до колбы L. Тогда поначалу в колбе возникает интенсивное свечение а затем оно уступает место белому туманному свету. Вскоре после этого можно заметить, что освещенность в колбе распределяется неравномерно, а после прохождения тока в течение како- го-то времени лампа принимает вид как на рисунке 15. После этого явление переходит в фазу, показанную на рисунке 16, т. е. через несколько минут, часов, дней или недель, в зависимости от того, как эксплуатируется лампа. Нагревание лампы или увеличение напряжения ускоряет этот переход.

Когда кисть принимает форму, показанную на рисунке 16, она может стать очень чувствительной к электростатическому и магнитному воздействию. Если лампа висит на прямом проводе и все предметы удалены от нее, а к ней приблизится на несколько шагов наблюдатель, то это заставит разряд переместиться на другую сторону, а если наблюдатель будет ходить вокруг нее, то разряд всегда будет находиться на противоположной стороне. Он может начать вращение вокруг вывода задолго до того, как достигнет этой чувствительной фазы. Когда начинается вращение, да и несколько раньше тоже, на него оказывает влияние магнит, а на определенной стадии он становится крайне восприимчивым к его влиянию. Небольшой постоянный магнит, полюса которого отстоят друг от друга на расстоянии двух сантиметров не более, зримо воздействует на кисть на расстоянии двух метров, замедляя или ускоряя ее вращение в зависимости от того, как он расположен по отношению к ней. Мне кажется, я заметил, что в тот момент, когда кисть наиболее чувствительна к магнитному воздействию, она не так подвержена влиянию электростатического поля. Мое объяснение таково: электростатическое притяжение между кистью и стеклом колбы, которое задерживает вращение, растет гораздо быстрее, чем магнитное воздействие, когда возрастает интенсивность потока.

Когда лампочка висит на проводе колбой L вниз, вращение всегда по часовой стрелке. В южном полушарии вращение произойдет в обратную сторону, а на экваторе его не будет вовсе. Вращение может быть реверсировано при помощи магнита, если его держать на некотором расстоянии. Кисть, кажется, вращается лучше всего, когда она находится под прямым углом к действию сил притяжения Земли. На максимальной скорости она скорее всего вращается синхронно с колебаниями тока, скажем, 10 000 раз в секунду. Вращение можно замедлить или ускорить при приближении или удалении наблюдателя или любого проводника, но его нельзя начать в противоположную сторону, переместив колбу. Когда разряд находится на пике чувствительности и потенциал или частота меняются, чувствительность падает. Даже небольшое изменение любого из этих параметров прекращает вращение. Чувствительность также подвержена влиянию температурных изменений. Для достижения наибольшей чувствительности требуется, чтобы небольшой шар s был в центре колбы L, так как в противном случае электростатическое воздействие стеклянной колбы будет препятствовать вращению. Шар s должен быть небольшим и одной толщины; его асимметричность, конечно, приведет к потере чувствительности.

Тот факт, что кисть вращается в постоянном магнитном поле в определенном направлении показывает, что в переменном токе высокой частоты положительные и отрицательные импульсы не равны, но один всегда больше другого.

Конечно, вращение в одном направлении может быть вызвано действием двух составляющих тока друг на друга, или действием поля, произведенного одним из элементов, на другое поле, как в сериесном моторе, причем необязательно, чтобы один импульс был сильнее другого. Тот факт, что кисть вращается в любом положении, говорит в пользу этого мнения. В таком случае она будет вращаться в любой точке земной поверхности. Но, с другой стороны, трудно объяснить, почему постоянный магнит реверсирует ее вращение, и приходится согласиться с мнением о преобладании импульсов одного вида.

Что же касается самого формирования кисти или потока, полагаю, это происходит вследствие электростатического воздействия колбы и асимметрии частей. Если бы маленькая колба s и большая колба L были абсолютно концентрическими сферами, а стекло имело во всех точках одинаковую толщину и качество, думаю, кисть не формировалась бы, так как со всех сторон имелась бы одинаковая тенденция к прохождению разряда. То, что создание потока объясняется неравномерностью, очевидно, следует из того факта, что он имеет тенденцию оставаться в одном положении, а вращение происходит только тогда, когда его выводят из равновесия под воздействием электростатического или магнитного поля. Когда, достигнув максимальной чувствительности, он находится в одном положении, с ним можно проводить любопытные опыты. Например, экспериментатор может, выбрав правильное положение, поднести руку на достаточно значительном расстоянии к лампе и заставить кисть передвинуться простым напряжением мышц. Когда она начинает вращаться и руки находятся на нужном расстоянии, нельзя сделать и малейшего движения, чтобы кисть не отреагировала. Металлическая пластина, соединенная с другим выводом катушки, воздействует на нее на большом расстоянии, замедляя вращение на один оборот в секунду.

Я полностью убежден, что такая кисть, когда мы научимся ее правильно формировать, послужит полезным инструментом в изучении природы сил, действующих в электростатических и магнитных полях. Если есть какое-либо движение в пространстве, которое можно измерить, то кисть поможет обнаружить его. Это, так сказать, луч света, движущийся без трения и лишенный инерции.

Полагаю, что это явление может найти практическое применение в телеграфии. При помощи такой кисти можно посылать сообщения, например, через Атлантику с любой скоростью, так как ее чувствительность может быть настолько велика, что любое изменение будет оказывать на нее воздействие. Если бы можно было сделать поток очень интенсивным и очень узким, то его отражения можно было бы легко сфотографировать.

Мне было интересно выяснить, вращается ли сам поток или в колбе происходит только передвижение заряда под напряжением. Для этих целей я установил небольшую слюдяную крыльчатку, чьи лопасти находились на пути щетки. Если движение потока есть, то крыльчатка завертится. Мне не удалось получить отчетливого вращения крыльчатки, хотя я повторял опыт снова и снова; но поскольку крыльчатка оказывала видимое влияние на поток, и очевидное вращение последнего не было достаточно удовлетворительным, эксперимент не привел к определенным выводам.