Никола Тесла - Лекции

Возвращаясь теперь к световым явлениям, которые были основным предметом исследований, хотелось бы заметить, что все эти явления можно разделить на четыре класса: 1. Накал твердого вещества. 2. Фосфоресценция. 3. Накаливание или фосфоресценция разреженного газа. 4. Свечение газа при обычном давлении. Первый вопрос таков: как получаются эти световые эффекты? Для того чтобы ответить на этот вопрос, удовлетворяя всем современным требованиям и учитывая приобретенный мной опыт, а также для того, чтобы сделать демонстрацию интересной, я расскажу о некоей особенности, которой придаю огромное значение, поскольку она обещает, кроме всего прочего, пролить больше света на природу явлений, произведенных высокочастотными электрическими токами. Как-то я уже указывал на важность присутствия разреженного газа, или атомарной среды в целом, вокруг проводника, через который протекает переменный ток высокой частоты, когда речь идет о нагреве проводника протекающим током. Мои опыты, описанные ранее, показали, что чем выше частота и разность потенциалов тока, тем более важным становится газ, в который помещен проводник, для его нагрева. Однако разность потенциалов, как я тогда указывал, элемент более важный, чем частота. Когда оба эти параметра достаточно высоки, нагрев может происходить целиком за счет присутствия разреженного газа. Следующие эксперименты продемонстрируют важность разреженного газа, газа при обычном или ином давлении для накаливания или иных световых эффектов, производимых токами этого типа.

Я беру две одинаковые 50-вольтовые лампы по 16 свечей, которые одинаковы во всём, за исключением того, что одна лампа была вскрыта сверху, и ее заполнил воздух, а вторая находится в обычном состоянии вакуума, как обычные коммерческие лампы. Когда я присоединяю вакуумную лампу к выводу индукционной катушки, которую я уже использовал в опытах, проиллюстрированных на рисунке 15а, и включаю ток, нить, как вы уже не раз убеждались, сильно накаляется. Когда я присоединяю вторую лампу, наполненную воздухом, нить всё же светится, но не так ярко. Этот эксперимент только частично демонстрирует истинность предыдущих высказываний. Важность того, что нить помещена в разреженный газ, наглядно показана, но не так отчетливо, как хотелось бы. Причина тому — вторичная обмотка этой катушки рассчитана на низкое напряжение и имеет всего лишь 150 витков, следовательно, разность потенциалов на выводах лампы мала. Если бы я взял другую катушку с большим количеством витков, результат был бы виден более рельефно, так как он частично зависит от напряжения, как указывалось ранее. Но так как он таким же образом зависит и от частоты, то правильнее было бы сказать, что он зависит от периода изменения разности потенциалов.

Чем больше это изменение, тем важнее становится газ как фактор нагрева. Я могу воспроизвести и гораздо большую скорость изменений, но по-иному, и этот способ, к слову сказать, имеет то преимущество, что после него вряд ли возникнут возражения, которые могли появиться после демонстрации предыдущего эксперимента, даже если обе лампы включить последовательно или параллельно, а именно: исходя из реакции между первичной и вторичной обмотками, сделанные выводы ненадежны. Такого результата я добиваюсь, заряжая батарею конденсаторов от обычного трансформатора, запитанного от подстанции переменного тока, и разряжаю их прямо через контур с небольшой самоиндукцией, как показано на рисунках 19а, 196 и 19в.

На рисунках 22а, 226 и 22в тяжелые медные бруски ВВ 1 соединены с противоположными пластинами батареи конденсаторов, или, в целом, таким образом, что внезапные разряды высокой частоты пронизывают их. Сначала я присоединяю к брускам при помощи клемм СС обычную 50-вольтовую лампу. Когда через лампу проходят разряды, нить накаливается, хотя сила тока очень мала и при обычных условиях ее бы не хватило для свечения лампы. Теперь вместо нее я присоединяю другую лампу, такую же, как и первая, но ее герметичность нарушена и она заполнена воздухом при обычном давлении. Когда нить пронизывают разряды, она не накаляется. Но этот результат все же можно отнести к действию одного из факторов. Тогда я включаю обе лампы параллельно, как показано на рисунке 22а. При пропускании разрядов через нити накаливания наблюдаем, что нить в вакуумной лампе / ярко горит, в то время как нить негерметичной лампы L ;остается темной. Но не следует полагать, будто эта лампа потребляет только малую часть энергии, напротив, она может потреблять значительную ее часть и стать даже очень горячей, горячее, чем другая нить, которая горит ярко. Во время данного эксперимента разность потенциалов на выводах ламп меняет знак, теоретически, три или четыре миллиона раз в секунду. Концы нитей заряжаются соответственно, и газ в колбах сильно возбуждается, а большая часть энергии, подаваемой на нити, переходит в тепло. В негерметичной лампе, где количество молекул газа в несколько миллионов раз больше, чем в вакуумной, бомбардировка, наиболее сильная на концах нити в горловине колбы, забирает большую часть энергии, не производя видимого эффекта. Причиной тому — большое число молекул, когда бомбардировка количественно более значительна, но удары не такие сильные вследствие невозможности разгона. В вакуумной колбе, напротив, скорости частиц огромны и удары их сильны, а следовательно, производят соответствующий эффект. Кроме того, конвекционная теплоотдача в первой лампе больше. В обеих лампах сила тока, пронизывающего нити, очень мала, несравнимо меньше, чем им понадобилось бы при обычных условиях в низкочастотном контуре. Разность потенциалов, однако, на концах нитей очень велика и может равняться 20 000 вольт или более, если бы нити были прямыми и концы их расходились далеко. В обычной лампе обычно проскакивает искра между концами нити или внешнего платинового провода задолго до того, как будет достигнуто такое напряжение.

Могут возникнуть предположения, что во время опыта вакуумная лампа могла потреблять ток большей силы и полученный результат можно отнести не только к действию газа в лампах. Такие соображения поутихнут, если я соединю с тем же успехом лампы последовательно. Сделав это, пропускаем заряды через нити и вновь отмечаем, что нить в негерметичной лампе / /остается темной, в то время как в вакуумной / светится даже сильнее, чем при нормальных условиях (рисунок 226). В соответствии с общепринятыми взглядами, сила тока в нитях сейчас должна была бы быть одинаковой, если бы не изменилась под воздействием газа в колбах.