Читать онлайн «Статьи». Страница 55

А теперь допустим, что заряженная сфера будет двигаться с большой скоростью вдоль вакуумной трубки. Тогда трубка будет непрерывно возбуждаться (светиться), так как двигающаяся сфера будет вызывать постоянное перераспределение электричества и столкновение молекул разреженного газа. Мы опять-таки будем иметь дело с электростатическим эффектом, и, кроме того, можно будет, вероятно, наблюдать электродинамическое воздействие. Но если бы было, к примеру, обнаружено, что полученный эффект зависит в большей мере от определенного индуктивного свойства, чем от магнитной проницаемости среды, что, конечно, будет иметь место при скоростях несравнимо меньших, чем скорость света, то тогда, полагаю, я имел бы основания сказать, что полученный эффект ближе к электростатической природе. Мои рассуждения, однако, не ведут к тому, что какое-либо подобное условие превалирует в случае разряда лейденской банки через первичный контур, но думаю, что такой процесс желателен.

Я не отступил от истинного смысла вышеупомянутого примера, когда употребил выражение «ближе к электростатической природе», исследовав влияние тел, обладающих большой удельной индуктивной восприимчивостью, и изучив, например, значение качества стекла, из которого изготовлена трубка. Я также постарался выяснить влияние среды с высокой проницаемостью, используя кислород. Приблизительные расчеты показали, что трубка с кислородом в состоянии возбуждения при тех же условиях, то есть насколько они могли бы быть определены, дает больше света, но это, конечно, может быть обусловлено и многими другими причинами.

Нисколько не сомневаясь в том, что благодаря внимательности и предусмотрительности, проявленным профессором Дж. Дж. Томсоном, полученное свечение обязано своим появлением исключительно электродинамическому воздействию, вместе с тем хотел бы сказать, что во многих экспериментах отмечал удивительные случаи неэффективности экранирования, а также обнаружил, что электризация через воздух часто играет очень большую роль и в некоторых случаях, возможно, обусловливает возбуждение трубки.

В своем первом письме в «Electrician» профессор Дж. Дж. Томсон упоминает о факте свечения в трубке, расположенной рядом с проводом, через который разряжается лейденская банка, его отмечал и Хитторф. Я полагаю, что подобный эффект слабого свечения наблюдался многими экспериментаторами, но в моих опытах свечение было значительно более ярким, чем отмечаемые.

«The Electrical Engineer», Нью-Йорк, 1 июля 1891 г.

Фундаментальным открытиям, великим достижениям разума свойственно неослабно держать в своей власти воображение мыслителя. Достопамятный эксперимент Фарадея с диском, вращающимся между двумя полюсами магнита, принесший такие великолепные плоды, давно стал обыденным явлением, и всё же у этого прообраза нынешних динамо-машин и двигателей есть определенные особенности, которые даже сегодня кажутся нам поразительными и заслуживают самого тщательного изучения.

Рассмотрим, например, диск из железа или другого металла, вращающийся между двумя противоположными полюсами магнита, когда поверхности полюсов полностью охватывают обе стороны диска, и предположим, что с помощью контактов ток равномерно снимается со всех точек периметра диска и поступает на него. Рассмотрим сначала двигатель. Во всех обычных двигателях их работа зависит от некоторого смещения или изменения равнодействующей силы магнитного притяжения, действующей на якорь. Этот процесс осуществляется или с помощью механического приспособления на двигателе, или благодаря действиям токов соответствующего свойства. Мы можем объяснить принцип действия такого двигателя с тем же успехом, как мы делаем это в отношении водяного колеса. Но в вышеприведенном примере с диском, находящимся полностью между полярными поверхностями, нет смещения магнитного воздействия, никаких изменений не происходит, но, насколько нам известно, вращение всё-таки имеет место. В этом случае привычные суждения неприменимы; мы не можем дать даже поверхностного объяснения явлению, как это было бы возможным для обычных моторов, и принцип действия станет нам понятным только тогда, когда мы осознаем истинную природу задействованных сил и поймем тайну невидимого связующего механизма.

Рассматриваемый в качестве динамо-машины диск в равной степени интересен и как объект изучения. В дополнение к своему особенному свойству вырабатывать токи одного направления без применения переключающих устройств такой генератор отличается от обычных динамо-машин еще тем, что в нем не происходит реактивного взаимодействия между якорем и полем. Ток в якоре имеет свойство создавать магнитное поле, направленное под прямым углом к полю возбуждения, но поскольку ток снимается равномерно со всех точек периметра и, если быть точным, внешний контур тоже можно смонтировать идеально симметрично к электромагниту, никакая реакция не может произойти. Это, однако, верно только до тех пор, пока магниты слабо подпитываются, ибо когда магниты более или менее насыщены, намагниченные под прямым углом поля, по-видимому, интерферируют.

Из одного только этого примера явствует, что мощность такого генератора должна быть намного больше, чем у другой подобной машины при одном и том же весе, в которой ток якоря имеет свойство размагничивать поле. Исключительно высокая мощность униполярной динамо-машины Форбза и опыт автора подтверждают эту точку зрения.

С другой стороны, легкость, с которой такие машины, способные самовозбуждаться, могут быть построены, поразительна, но это может быть обусловлено — помимо отсутствия противодействия со стороны якоря — идеальной однородностью тока и отсутствием самоиндукции.

Если полюсы не охватывают диск полностью с обеих сторон, тогда, конечно, генератор станет работать очень неэффективно, если только диск не будет должным образом разделен. Кроме того, есть еще моменты, заслуживающие внимания. При условии, что диск вращается, а ток возбуждения прерывается, сквозь якорь он пойдет непрерывно, а возбуждающие магниты будут терять свою напряженность сравнительно медленно. Причина этого сразу станет понятной, когда мы рассмотрим направление токов в диске.

Ил. 1

На схеме ил. 1 d обозначает диск со скользящими контактами ВВ' у оси и на окружности. N и S обозначают два полюса магнита. Предполагается, что полюс N находится впереди, как показано на схеме, а диск — в плоскости рисунка и вращается в направлении, указанном стрелкой D; ток в диске протекает от центра к краю, как указывает стрелка А. Поскольку действие магнитного поля более или менее ограничено пространством между полюсами NS, другие части диска могут рассматриваться как неактивные. Следовательно, создаваемый ток не полностью пройдет по внешнему контуру F, но будет замыкаться на самом диске, и, как правило, если расположение в какой-то степени подобно представленному на рисунке, значительная часть генерированного тока не выйдет наружу, так как контур F практически замкнут накоротко нерабочей частью диска. Можно предположить, что направление результирующих токов в последнем будет таким, как указано пунктирной линией и стрелками m и n, а направление питающего тока возбуждения обозначено стрелками abcd. Рисунок показывает, что вихревой ток одного из двух направлений, а именно АВ'тВ, стремится размагнитить поле, в то время как другой ток, а именно АВ'пВ, производит противоположное действие. Следовательно, ток направления АВ'тВ, который создает приближающееся поле, будет расталкивать силовые линии, тогда как ток направления АВ'пВ, а именно создающий удаляющееся поле, будет притягивать силовые линии к себе.

Вследствие этого всегда будет проявляться тенденция к ослаблению тока в токопроводящем пути АВ'тВ, тогда как в пути тока АВ'пВ такого противодействия не будет, и эффект последнего из названных направлений, или токопроводящих путей, будет иметь перевес в большей или меньшей степени над первым. Общий эффект от токов в обоих предполагаемых направлениях может быть эквивалентен по результативности одиночному току того же направления, что и ток, создающий поле. Другими словами, вихревые токи, циркулирующие в диске, будут питать возбуждающий магнит. Этот результат совершенно противоположен тому, к которому мы могли бы прийти, поскольку, естественно, ожидали, что результирующее воздействие тока в обмотке якоря станет проявляться в противодействии току возбуждения, как это обычно происходит, когда проводники токов первичной и вторичной обмоток находятся в индуктивной связи. Но следует помнить, что в данном случае это происходит благодаря особому расположению двух путей, предоставленных току, и он выбирает тот, где при своем прохождении встречает наименьшее противодействие. Отсюда мы видим, что вихревые токи, проходящие в диске, частично подпитывают поле, и поэтому, когда ток возбуждения прерывается, токи в диске продолжают течь, и ослабление напряженности возбуждающего магнита будет происходить сравнительно медленно, и он сможет даже сохранять определенную степень напряженности, пока происходит вращение диска.