Петр Образцов - Никола Тесла. Ложь и правда о великом изобретателе

Одним из таких принципов было использование явления резонанса, т. е. резкого возрастания амплитуды колебаний какой-либо механической или электрической системы при наложении на них внешних колебаний с той же частотой. Действие построенного им генератора электромагнитных колебаний, который иногда называли резонанс-трансформатором, основано на резонансе первичного и вторичного контуров. Если в первых образцах своего устройства Тесле удавалось получить ток с частотой до 50 тысяч герц, то в усовершенствованных машинах Штейнмеца и Александерсона, основанных на предложенных Теслой принципах, были получены токи с частотой до 200 тысяч герц. Попутно Тесла решил еще одну задачу, да так, что это решение используют и сейчас, более ста лет спустя после патента Теслы. Для изоляции катушек сверхвысокой частоты он предложил просто помещать катушку в жидкий диэлектрик — масло, которое сейчас называют трансформаторным.

Важным элементом изобретения Теслы было использование в качестве источника электрических колебаний высокой частоты конденсаторов, а том числе простейшего из них — лейденской банки. Колебательный характер разряда банки (через катушку) был обнаружен еще за пятьдесят лет до работ Теслы, а уже совсем незадолго до начала работ изобретателя над высокочастотным генератором Генрих Герц завершил построение классической электродинамики, опираясь не выводы и уравнения теории Максвелла и представление о всемирном эфире. Открытие электромагнитных волн и доказательство того неожиданного факта, что свет также является электромагнитной волной определенной частоты, привело Теслу к решению заняться проблемой беспроводной передачи электричества.

Параллельно с этим он искал способы защиты от токов высокой частоты и первым догадался, что, возможно, особой защиты и не потребуется. Тесла знал, что постоянный ток с напряжением 120 вольт уже опасен для человека, при больших значениях появляется даже угроза для жизни. Но это относится именно к постоянному току. Если свет, т. е. электромагнитные колебания очень высокой частоты (тысяча триллионов герц), совершенно спокойно переносится человеком, то возможно, что и электрические колебания такой частоты — переменный ток — будут неопасны. Как и подобает настоящему изобретателю, Тесла ставил эксперименты на себе. Для этого он сначала пропускал ток только через пальцы одной руки и обнаружил, что действие электрического тока на организм человека складывается из нагрева и возбуждения нервных клеток. Далее он стал увеличивать напряжение и частоту тока, пропуская его уже через обе руки, — вообще это были очень опасные эксперименты, поскольку Тесла заранее результата все-таки не знал, а при пропускании электротока через обе руки ток проходит, в частности, через сердце. Но все обошлось, и ученый убедился, что при частотах тока более 700 герц никаких болезненных ощущений он не испытывает. То же самое происходит со светом; при частоте электромагнитных волн более тысячи триллионов герц глаз более не видит этих колебаний. В некоторых экспериментах Тесла достигал напряжения в миллион вольт и 100 тысяч герц.

В то же время тепловой эффект тока высокой частоты оставался, и именно тогда Тесла придумал использовать этот эффект для терапии. Электротерапевтические устройства, использующие токи высокой частоты, применяют и сейчас. Кстати, эти токи даже называют «токами Теслы». Высокочастотные колебания можно было использовать и совершенно неожиданным образом: однажды изобретатель увидел, как с окрашенного медного диска, случайно оказавшегося вблизи генератора высокой частоты, мгновенно испарилась краска. То же происходило и с рукой самого Теслы, когда он измазал ее типографской краской, — электромагнитное поле, образующееся вокруг проводника с током высокой частоты, по-видимому, вызывало микроскопические частые колебания предмета и счищало частицы краски. Тесла использовал и это явление для очистки кожи лица от мелкой сыпи, очистки пор и дезинфекции — удаления микробов, покрывающих тело человека. Надо отметить, что независимо от Теслы (и позже его) с токами высокой частоты работал француз Д'Арсонваль и в 1891 году предложил метод высокочастотной электротерапии — дарсонвализацию. «Токи Д'Арсонваля» применяются и сейчас.

Первым патентом Теслы в области генерирования высокочастотного переменного тока был патент под названием «Способ эксплуатации дуговых ламп», в котором он описал генератор, способный вырабатывать ток с частотой 5 тысяч герц. Питание дуговых ламп этим током приводило к кардинальному уменьшению шума при их работе. Можно смело предположить, что использование высокочастотного тока для решения такой, прямо скажем, не самой большой, проблемы дуговых ламп вряд ли было основной задачей изобретателя. Он получил патент в 1890 году, и известно, что уже тогда он задумывался над своей главной идеей в отношении таких токов — а именно, все о той же беспроводной передаче энергии.

Первым и самым заметным, причем в буквальном значении слова, успехом Теслы был опыт, который он, как обычно, поставил на самом себе. В противоположных углах лабораторной комнаты он разместил два металлических диска, к которым подключил свой генератор. Встав посередине комнаты и держа в руках две газоразрядные трубки, он приказал помощнику выключить свет и включить генератор. Вскоре трубки с разреженным газом довольно ярко засветились — так было впервые осуществлено освещение электрическим током без проводов. Впоследствии Тесла всегда сопровождал свои выступления демонстрациями свечения таких трубок и больших ламп, держа их просто в руках и зажигая от отделенного генератора тока высокой частоты. Например, на Колумбовой выставке он представил публике трубки, изогнутые в виде латинских букв, составляющих фамилии великих физиков — Франклина, Герца и самого Гельмгольца, который и был тогда президентом Конгресса по электротехнике. А на собрании Национальной ассоциации электрического освещения он показывал, как при пропускании через собственное тело огромных «доз» электричества из его вытянутых пальцев вырываются искры и даже целые молнии, причем никаких болезненных ощущений ученый не испытывал — разве что легкое покалывание в кончиках пальцев.

Добившись большого успеха в создании и использовании токов высокой частоты, Тесла решил отомстить Эдисону за препятствия в работе и обман с премиальными (см. главу 2 части 3). Полем битвы стала лампочка накаливания Эдисона, к тому времени выпускавшаяся в огромных количествах и казавшаяся незаменимой. Демонстрируя свечение газоразрядных трубок под действием своих токов, он прямо заявил, что самым ненужным элементом в электролампе является именно нить накаливания! Эдисон слабо отбивался, уверяя, что Тесла не открыл ничего особо нового (это неправда) и что тесловские трубки не смогут составить конкуренцию его лампочкам, т. к. дают мертвый белый свет, в отличие от красивого желтоватого ламп накаливания. Нельзя не признать, что этот аргумент Эдисона продолжает действовать и сейчас, хотя люминесцентные лампы — а именно люминесцентные лампы изобрел Тесла, работают годами и потребляют ничтожно малое количество электроэнергии. Первые промышленные образцы этих ламп были созданы незадолго до Второй мировой войны во Франции. Но альтернативой лампам накаливания, КПД которых хорошо если достигает 5 %, стали не простые люминесцентные лампы, а с добавлением паров натрия, которые дают уже вполне сносный желтый цвет и КПД которых 25 %. Кроме того, не так давно появились и люминесцентные лампочки, которые можно вворачивать в обычный электрический патрон. Так что время окончательной победы ламп Теслы еще впереди, а что такая победа состоится, можно быть совершенно уверенным.