НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ. - Никола Тесла

Есть много других интересных моментов, которые можно наблюдать в связи с такой машиной. Эксперименты с телефоном, проводником в сильном поле или с конденсатором или дугой, свидетельствуют о том, что можно воспринимать звуки далеко за верхними пределами общепринятых пределов слышимости. Телефон издает ноты [с частотами] от двенадцати до тринадцати тысяч колебаний в секунду, далее начинает сказываться неспособность сердечника следовать столь быстрым переменам. Однако, если магнит и сердечник заменить конденсатором, а контакты подсоединить к высоковольтной вторичной обмотке трансформатора, все еще будет слышно более высокие ноты. Если ток направить вокруг тонко покрытого сердечника и аккуратно держать небольшой кусочек тонкого листа железа непосредственно вблизи сердечника, звук еще можно слышать при количестве перемен от тринадцати до четырнадцати тысяч в секунду, если ток достаточно сильный. Помимо этого, небольшая катушка, плотно втиснутая между полюсами мощного магнита, будет при вышеуказанном количестве перемен издавать звук, а дуги можно слышать и при более высокой частоте. Предел слышимости оценивается разными способами. В работах Сэра Томпсона где- то указывается, что предел — это десять тысяч в секунду или около того. Другие, но менее надежные, источники определяют его как двадцать четыре тысячи в секунду. Описанные выше эксперименты убедили автора, что звуки с несравненно более высоким числом вибраций в секунду можно было бы воспринять, если бы их можно было произвести с достаточной мощностью. Нет никакой причины, по которой это не должно было бы быть так. Уплотнения и разрежения воздуха обязательно вызовут соответствующую вибрацию диафрагмы, и это вызовет определенное ощущение, какова бы ни была — конечно, в определенных пределах, — скорость передачи сигнала к нервным центрам, хотя вполне вероятно, что ухо по бедности опыта не будет способно различить такие звуки. С глазом дело обстоит по-другому; если чувство зрения, как многие считают, основано на некотором эффекте резонанса, никакое количественное увеличение интенсивности эфирной вибрации не сможет расширить наши границы видимости в любую из сторон спектра.

') Что и требовалось доказать (лат. — пп.) — Думаю, нужно отметить, что хотя индукционная катушка может дать довольно хороший результат при работе со столь быстро переключающимися переменными токами, тем не менее ее конструкция, почти безотносительно к железному сердечнику, делает ее весьма непригодной для столь высоких частот, и для получения лучших результатов конструкцию следует сильно модифицировать. (прим. авт.)

Границы слышимости дуги зависят от ее размера. Чем больше поверхность, подверженная эффекту нагрева в дуге, тем выше граница слышимости. Наиболее высокие звуки издаются высоковольтными разрядами индукционной катушки, в которых дуга, скажем так, является всей поверхностью. Если R — сопротивление дуги, а С — ток, и если линейные размеры увеличить в n раз, то сопротивление станет R/n, и при той же плотности тока ток будет n2 С; поэтому нагревательный эффект вырастет в n3 раз, а поверхность только в n2. По этой причине очень большие дуги не будут испускать никакого ритмического звука даже при очень низкой частоте. При этом надо заметить, что испускаемый звук в некоторой степени зависит от состава угля. Если уголь содержит очень тугоплавкий материал, при нагревании это поддерживает температуру дуги однородной и звук уменьшается; по этой причине представляется, что для переменной дуги нужны именно такие угли.

При токах таких высоких частот можно получить бесшумные дуги, но настройка лампы становится крайне сложной из-за чрезвычайно слабых притяжений или отталкиваний между проводниками, переносящими эти токи.

Интересной особенностью дуги, полученной таким быстро переменяющимся током, является ее продолжительность. Этому есть две причины, одна из которых наличествует всегда, а другая лишь иногда. Одна обусловлена свойством тока, другая — свойством машины. Первая причина более важна, и вызвана быстротой переключений. Когда дуга формируется периодическим волнообразным током, возникает соответствующая волнообразность в температуре столба газа, и, следовательно, соответствующая волнообразность в сопротивлении дуги. Но сопротивление дуги чрезвычайно сильно меняется с температурой газового столба, становясь практически бесконечным, когда газ между электродами холодный. Продолжительность дуги, таким образом, зависит от неспособности столба охлаждаться. По этой причине невозможно поддерживать дуги при токе, переключающемся лишь несколько раз в секунду. С другой стороны, при практически постоянном токе дуга поддерживается легко, потому что постоянно поддерживаются высокая температура и низкое сопротивление столба. Чем выше частота, тем меньше интервал времени, в течение которого дуга может остыть и заметно увеличить свое сопротивление. При частоте 10,000 в секунду или более в дуге того же размера на постоянную температуру накладываются небольшие вариации температуры, как рябь на поверхности глубокого моря. Эффект нагрева практически непрерывен, и дуга ведет себя как дуга, создаваемая постоянным током, за исключением того, что она может не так легко устанавливаться, и что электроды расходуются дугой одинаково; хотя в этом отношении автор наблюдал некоторые нерегулярности.

Вторая упомянутая причина, которая может и отсутствовать, обуславливается тенденцией машины столь высокой частоты поддерживать практически постоянный ток. Когда дуга удлиняется, электродвижущая сила растет пропорционально, и дуга становится более продолжительной.

Подобные машины словно специально предназначены для того, чтобы поддерживать постоянный ток, но совсем не подходят для постоянного напряжения. На самом деле, в определенной категории таких машин почти постоянный ток является практически неизбежным результатом. Когда сильно увеличивается число полюсов или полярных выступов, становится очень важным зазор. На самом деле, экспериментатору приходится иметь дело с огромным числом очень маленьких машин. Потом, есть сопротивление в якоре, которое высокая частота увеличивает чрезвычайно. Потом, опять же, облегчается магнитное рассеяние. Если чередующихся полюсов три или четыре сотни, рассеяние столь велико, что это практически то же самое, что в двух-полюсной машине соединить полюса куском железа. Правда, этого недостатка можно более или менее избежать, если использовать везде поле одной полярности, но тогда сталкиваешься с трудностями иной природы. Все эти явления стремятся поддерживать в цепи якоря постоянный ток.

В этой связи интересно отметить, что даже сегодняшние инженеры изумляются работе машины постоянного тока, так же, как несколько лет назад они считали удивительной способность машины поддерживать постоянную разность потенциала между контактами. Хотя одного результата так же легко добиться, как и другого. Надо только помнить, что в индукционном приборе любого вида, если нужен постоянный потенциал, индуктивное отношение между первичной, или возбуждающей, цепью и вторичной цепью, или якорем, должно быть как можно ближе. Тогда как в приборе для постоянного тока нужно как раз противоположное. Более того, противодействие течению тока в индуцируемой цепи должно быть как можно меньше в первом случае и как можно больше во втором. Но противодействие течению тока может вызываться более чем одним способом. Его можно вызвать омическим сопротивлением или самоиндукцией. Можно сделать индуцируемую цепь динамо машины или трансформатора с таким большим сопротивлением, что что в работе с приборами гораздо меньшего сопротивления в очень широких пределах будет поддерживаться почти постоянный ток. Но это большое сопротивление приводит к огромной потере в мощности, и поэтому непрактично. С самоиндукцией дело обстоит по-другому. Самоиндукция не обязательно означает потерю мощности. Мораль такова: вместо сопротивления используйте самоиндукцию. Кроме того, есть обстоятельство, которое способствует принятию такого плана действий, и состоит оно в том, что очень высокую самоиндукцию можно получить дешево, окружив сравнительно небольшую длину провода более или менее полностью железом, и, более того, эффект можно усиливать, вызывая быструю волнообразность тока. Чтобы все это просуммировать, для постоянного тока требования такие: Слабая магнитная связь между индуцируемой и индуцирующей цепями, насколько возможно высокая самоиндукция при наименьшем сопротивлении, наибольшая возможная частота перемен тока. Для постоянного потенциала, напротив, требуются: Как можно более близкую магнитную связь между цепями, равномерный индуцируемый ток, и, если возможно, никакой реакции. Если в машине постоянного потенциала последние условия получается выполнить полностью, ее выход будет многократно превосходить выход машины, изначально предназначенной для того, чтобы давать постоянный ток. К несчастью, тот вид машин, в которых эти условия можно соблюсти, имеет очень мало практической ценности из-за маленькой получаемой электродвижущей силы и сложностей в съеме тока.