Читать онлайн «Лекции». Страница 66

Чтобы сделать следующий шаг в развитии этого принципа и его практическом применении надо было связать его с системой, показанной на рисунке 3, катушкой самоиндукции L, как указано на диаграмме, которая изменяет действие системы теперь уже понятными способами. В упрощенной форме от конденсатора, как прерывающей части контура, отказались, а необходимая емкость придана самой катушке, для чего витки были намотаны так, как показано на рисунке 4, чтобы накопить надлежащее и наибольшее количество энергии. Тогда я связал вторичную обмотку S' с первичным контуром Р, как показано на рисунке 5, и это дало возможность получить любое необходимое напряжение. После этого была использована схема, показанная на рисунке 6, как наиболее удобная для муниципальных электрических цепей. И вновь не требующий объяснения рисунок 7 иллюстрирует типичную конструкцию машин с двумя и более контурами. Видоизмененная версия такой схемы с одним непрерывным контактом, общим для двух контуров и особыми прерывателями для каждого из них, позволяет легко настраивать фазы токов в первичной обмотке, что дает практическое преимущество таким устройствам. И наконец рисунок 8 показывает точное расположение частей и контуров одного из небольших осцилляторов, имеющих прерыватель, подобный тем, что применяются с индукционными катушками. И хотя большинство из показанных схем я объяснял ранее, мне показалось необходимым остановиться на них еще раз сегодня, чтобы представить предмет беседы ясно и со всех сторон.

Особо ценный результат от работы рентгеновских трубок можно получить, используя два контура, соединенных, как показано на рисунок 7, либо иным образом, а также при помощи независимых контуров с двумя первичными обмотками. А именно: в обычных бытовых лампах вакуум усиливается, когда ток через первичную обмотку течет в определенном направлении и уменьшается, когда направление тока меняется. Это прямое следствие различных условий, которые, как правило, имеют место во время эксплуатации обычных устройств; то есть, ассиметричность разнонаправленных импульсов тока, неодинаковые габариты, конфигурация или температура обоих электродов, либо подобные причины, которые имеют тенденцию делать неравномерным рассеивание энергии с электродов. Следует, однако, заметить, что до определенного момента, когда электроды начинают действовать совершенно независимо, вакуум продолжает нарастать независимо от того, в каком направлении течет ток через первичную обмотку. На схеме, показанной на рисунке 7 или ее вариантах, о которых говорилось, основной источник проблем отсутствует, поскольку направление тока через первичную обмотку постоянно автоматически меняется и, таким образом, трубка, из которой первоначально воздух был откачан, может работать долгое время без возрастания вакуума и не теряя своей эффективности.

Фотоснимок одного из таких устройств в сборе, специально приспособленного для работы с рентгеновскими лампами, или как лабораторный аппарат вместо обычной индукционной катушки (рисунок 9) дает представление о расположении его частей. Конденсатор С (рисунок 8) помещен в короб В, в передней части которого вверху располагается мотор для управления цепями, в данном случае это простая обмотка L, приводящая в движение пружину 5, установленную сверху на обмотке.

Эта обмотка, обозначенная КЯК 33. рядная, в то же время служит для увеличения напряжения до величины, необходимой для заряда конденсатора. Это очень важное практическое преимущество, так как оно позволяет понизить емкость последнего до такой величины, чтобы она равнялась лишь нескольким процентам от мощности, требуемой для преобразования энергии в иных случаях. Кроме того, чем меньше емкость, тем быстрее колебания, и тем короче должна быть вторичная обмотка высокого напряжения. Разрядная цепь Р, расположенная вокруг вторичной обмотки S', сформирована из нескольких витков медной ленты и помещается сверху короба за зарядной обмоткой, причем все соединительные провода должны быть как можно меньшей длины, для того чтобы уменьшить самоиндукцию и сопротивление разрядной цепи. На передней части короба (рисунок 9), где располагается конденсатор, установлены клеммы для подключения к сети, два небольших предохранителя и переключатель. Вдобавок ко всему есть два винта, которые служат для подъема и опускания железного сердечника, что позволяет в ощутимых пределах регулировать силу тока питания и таким образом подстраивать разряд вторичного контура. Весь прибор со снятыми резиновыми стойками для крепления разрядных стержней, которые показаны на рисунке сверху, умещается в коробке размером 12 х 9 х 6 дюймов (габариты внутренние).

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.