9 Вибратор Герца представляет собой металлический стержень с двумя одинаковыми шарами на концах и небольшим искровым промежутком между шарами. Электроемкость вибратора определяется емкостями шаров, а индуктивность -индуктивностью обеих половин стержня. Источником возбуждения электромагнитных колебаний в вибраторе служит индукционная катушка, провода от вторичной обмотки которой подключаются к искровому промежутку (прим. перев.).
А между тем он обнаружил целый новый мир интересных явлений, связанных с разрядами в его катушках при пропускании через них токов чрезвычайно высоких частот. Он изготавливал катушки все больших и больших размеров и экспериментировал с самыми разнообразными их формами. От обычной цилиндрической катушки он перешел к конусной форме, а от нее к плоской спиральной или дисковой катушке.
Токи чрезвычайно высокой частоты подарили Тесле математический рай, где он мог вволю наслаждаться своими уравнениями. Благодаря математическим способностям и необыкновенному феномену воображения он нередко очень быстро делал целый ряд открытий, на которые с обычным лабораторным оснащением уходит очень много времени. Так были открыты явления резонанса и разработаны резонансные цепи.
Поскольку волны были относительно короткими, то изготавливать конденсаторы для резонансных контуров было сравнительно просто. В резонансном контуре электрические колебания происходят ритмично, как колеблется звучащая струна музыкального инструмента, образуя петли равной величины с точками покоя между ними10. Петель может быть от одной до целой серии.
Не Тесла выдвинул идею электрического резонанса. Она была неотъемлемым элементом данного лордом Кельвином математического описания разряда конденсатора, а также физической сути переменных токов. Но Тесла извлек ее из глубин математического уравнения и превратил в яркую физическую реалию. Электрический резонанс аналогичен акустическому, который представляет собой естественное свойство материи. Но реальных цепей, в которых мог возникнуть резонанс, не было до тех пор, пока Тесла не начал работать с переменными токами, особенно с токами высоких частот. Приложив руку мастера к исследованиям в этой области, он развил принцип резонанса в отдельных цепях, состоящих из подобранных емкости и индуктивности, и добился усиления эффектов индуктивной связью двух резонансных контуров, а также особых проявлений резонанса в контуре, настроенном на четверть длины волны питающего тока. Только истинный гений мог нанести подобный штрих.
Две петли вибрирующей струны составляют полную длину волны, а одна петля половину этой длины, поскольку пучность11 одной петли находится вверху, когда пучность соседней внизу.
Между двумя петлями находится узловая точка (узел), которая не движется. Расстояние от узла до пучности петли как раз и равно четверти длины волны. Четверть длины волны принимается за единицу, узел неподвижен, а пучность соответствует вершине амплитуды колебания.
Тесла обнаружил, что при настройке катушек на четверть длины волны один конец катушки остается электрически нейтральным, тогда как другой характеризуется огромной электрической активностью. Это был уникальный случай, когда один конец небольшой катушки инертен, а другой испускает град искр под напряжением в сотни тысяч и даже миллионов вольт. В качестве физической аналогии можно представить, что воды Ниагары, достигая края пропасти, не падали бы в нее, а гигантским фонтаном устремлялись бы вверх.
Катушка, рассчитанная на четверть длины волны, это электрическое соответствие вибрирующей ножке камертона, маятнику обычных часов или язычку музыкального инструмента12. Однажды созданная, она кажется простой вещью, но придумать ее мог только гений. Своей несомненностью подобная идея могла озарить лишь выдающийся ум, опирающийся на широкие принципы, каким и был всю свою жизнь Тесла, и лишь в самом невероятном случае - тех, кто без вдохновения ковыряет технические устройства в надежде наткнуться на что-нибудь, на чем можно сделать деньги.
Высоковольтная катушка, на одном из концов которой нет напряжения, значительно упрощала многие проблемы. Одной из таких серьезных проблем для Теслы был способ изоляции вторичной высоковольтной обмотки трансформатора от его низковольтной первичной обмотки, возбуждающей энергию во вторичной. Открытие Теслы позволило полностью снять напряжение с одного конца вторичной обмотки, а саму обмотку подсоединить непосредственно к первичной или заземлить13. Другой 10 Петли образуются так называемой стоячей волной, возникающей в результате наложения двух волн, бегущих во взаимно противоположных направлениях (прим. перев.).
1 Пуность - тока, в которой амплитуда колебаний максимальна (прим. перев.).
12 Имеются в виду язычковые инструменты, в которых струя воздуха вызывает колебания тонкой пластинки. Такие инструменты могут быть как духовыми, так и клавишными (прим.перев.).