Никола Тесла - Статьи

По мнению автора, нагрев конденсаторов происходит по трем причинам: во-первых, из-за утечки тока, или проводимости, во-вторых, из-за неидеальных свойств диэлектрика и, в-третьих, из-за пульсации разрядов в проводнике.

Во многих экспериментах он сталкивался с проблемой передачи возможно большего количества энергии через диэлектрик. Например, он применял лампы накаливания с полностью запаянными в стекло концами нитей накаливания, но прикрепленными к внутренним изоляционным оболочкам конденсаторов таким образом, чтобы вся необходимая энергия проходила сквозь стекло с поверхностью конденсатора не более нескольких квадратных сантиметров. Такие лампы могли бы с успехом применяться на практике с токами достаточно высокой частоты. При частоте 15 000 колебаний в секунду нити с легкостью раскалялись добела. Этого можно добиться и при более низких частотах, но необходимо было увеличивать разность потенциалов. К тому же автор обнаружил, что через некоторое время стекло становилось перфорированным, а вакуум исчезал. Чем выше частота, тем дольше лампа может выдержать. Такой износ диэлектрика происходит всегда, когда количество энергии, передаваемой сквозь непроводник определенных размеров и при заданной частоте, слишком велико. Стекло проявляет себя наилучшим образом, но даже и оно приходит в негодность. В этом случае разность потенциалов на пластинах, конечно, слишком велика, и это приводит к потерям в проводимости и неидеальной диэлектрической проницаемости. Если требуются конденсаторы, способные выдерживать высокую разность потенциалов, то единственным диэлектриком, не приводящим к потерям, является сжатый газ. Автор работал с воздухом под огромным давлением, но это направление чревато большим количеством практических трудностей. Он считает: для того чтобы получать конденсаторы, приносящие значительную практическую пользу, следует использовать более высокие частоты. Однако такой проект имеет, кроме других недостатков, один большой, состоящий в том, что система станет непригодной для моторов.

Если автор не ошибается, г-н Суинберн предложил способ возбуждения генератора переменного тока при помощи конденсатора. В течение ряда лет автор и сам проводил эксперименты с целью получения удобного генератора переменного тока с самовозбуждением. Он добивался получения магнитных полей, применяя различные схемы переменных токов, которые могли быть коммутированы без механических устройств. Его эксперименты тем не менее открыли истину, непоколебимую, как гибралтарские столбы. Нельзя получить никакого заметного возбуждения с помощью тока, меняющегося с сингулярным (продолжительным) периодом и неменяющегося. Причина состоит в том, что изменения силы возбуждающего тока производят соответствующие изменения в напряженности поля, результатом чего будет наведение токов в якоре; и эти токи накладываются на токи, полученные от вращения якоря в поле; первые при этом опережают вторые на четверть фазы. Если поле будет расщепленным, возбуждения не возникнет, если оно не будет расщепленным, возникнет некоторое возбуждение, но будут нагреваться магниты. При сочетании двух возбуждающих токов со смещением на четверть фазы возбуждение может произойти в обоих случаях, а если магнит со слоистым сердечником, тепловой эффект сравнительно невелик, так как однородность, напряженность поля сохраняется, и, если бы была возможность создать совершенно однородное поле, возбуждение таким способом дало бы вполне ощутимые результаты. Если такие результаты можно получить, применяя конденсатор, как предложил г-н Суинберн, необходимо сочетание двух контуров, разделенных четвертью фазы, то есть катушка якоря должна быть намотана в двух направлениях и присоединена к одному или двум независимым конденсаторам. Автор проделал определенную работу в этом направлении, но должен отложить описание устройств на неопределенное время.

«The Electrical World», 21 февраля 1891 г.

В журнале «The Electrical» в номере от 11 числа текущего месяца я нахожу заметку профессора Элью Томсона, имеющую отношение к некоторым из моих экспериментов с переменными токами высокой частоты.

Профессор Томсон обращает внимание ваших читателей на тот интересный факт, что он провел несколько опытов в том же направлении. Для меня не было полной неожиданностью узнать об этом, так как несколько месяцев тому назад в «Electrician» было опубликовано его письмо, в котором он упоминает небольшую машину переменного тока, способную вырабатывать, полагаю, 5 000 колебаний тока в секунду, и из которого также явствует, что его исследования в этой области относятся к более позднему времени [7] Автор сравнивает со временем проведения собственных исследований. (Примеч. ред.) .

Профессор Томсон описывает опыт с лампой с угольным электродом внутри, которая светилась при бомбардировке его молекулами газа, оставшегося в колбе после ее погружения в воду, «превращенную в слабый проводник благодаря растворенной в ней соли»; и при этом к угольному электроду было подключено напряжение 1 000 вольт с 5 000 колебаний тока в секунду. Подобные опыты проводились, конечно, и другими исследователями. Единственной отличительной особенностью экспериментов профессора была сравнительно высокая частота колебаний. Их можно также проводить при постоянной разности потенциалов между водой и угольным электродом, и в этом случае проводимость осуществляется, конечно, через стекло, при этом необходимая разность потенциалов должна быть соразмерна толщине стекла. При 5 000 колебаний тока в секунду проводимость всё же будет, но конденсаторный эффект перевешивает. Само собой разумеется, что нагрев стекла в этом случае происходит в основном из-за бомбардировки молекулами и частично также из-за утечки или проводимости, но неопровержимым фактом является то, что стекло может нагреваться также от молекулярного движения. Интересная деталь моих экспериментов состояла в том, что лампа загоралась, будучи помещенной рядом с индукционной катушкой, а также в том, что ее можно было держать в руке, а нить раскалялась добела.

Эксперименты описанного выше характера я проводил в течение долгого времени, преследуя некоторые практические цели. В связи с опытом, описанным профессором Томсоном, вероятно, представит интерес упоминание замечательного явления, которое можно наблюдать, работая с лампой накаливания. Если лампу поместить в сосуд с водой на достаточную глубину и присоединить нить накаливания к клеммам индукционной катушки, работающей от машины, которую я применял в своих экспериментах, вы сможете наблюдать тускло-красного свечения нити накаливания внутри ярко светящегося шара, пространство вокруг которого менее освещено. Этот эффект, возможно, вызывается отражением, так как шар имеет четкие очертания; но, возможно, своему происхождению он обязан и «неизведанной области»; во всяком случае, это явление так приятно для глаз, что его непременно следует увидеть, чтобы оценить.