Подключения лампы можно добиться путем присоединения ее к одному выводу источника, покрыв колбу внешним конденсирующим слоем, который одновременно выполняет роль отражателя, и соединив его с изолятором определенного размера. Такого типа лампы показаны на рисунках 26 и 27. На рисунке 28 показана схема подключения. Яркость этой лампы можно регулировать в широких пределах, меняя размеры изолированной металлической пластины, к которой подключен слой конденсатора.
Также можно освещать помещения при помощи ламп с одним подводящим проводом, как показано на рисунках 20 и 21, соединив один вывод лампы с выводом источника, а второй с изолированным предметом необходимого размера.
Во всех случаях изолированный предмет служит для отдачи энергии в окружающее пространство и подобен обратному проводу. Очевидно, в двух последних случаях, вместо присоединения проводов к изолированному предмету, можно подключиться к заземлению.
Опыты — наиболее интересные и многообещающие — те, что проводятся с вакуумными трубками. Как и ожидалось, источник тока такой частоты способен возбуждать трубки на больших расстояниях, и получаемые световые эффекты просто замечательны.
Во время своих экспериментов я пробовал возбуждать трубки, лишенные электродов, при помощи электромагнитной индукции, когда трубка служит вторичной обмоткой катушки индуктивности, пропуская через первичную обмотку разряды лейденской банки. Эти трубки были разной формы, и мне удалось получить световые эффекты, которые я тогда относил к действию электромагнитной индукции. Но после тщательного изучения явлений я обнаружил, что полученные эффекты больше по природе электростатические.
Именно поэтому этот способ возбуждения трубок очень расточителен: если первичная обмотка замкнута, то потенциал, а следовательно, и электростатический индуктивный эффект сильно ослаблен.
Во время работы катушки индуктивности, как описано выше, нет сомнения в том, что трубки возбуждаются при помощи электростатической индукции, а электромагнитная индукция имеет малое (если вообще имеет) значение.
Это со всей очевидностью следует из опытов. Например, если взять трубку в одну руку и находиться возле катушки, она ярко светится и остается такой независимо от того, в каком положении она находится от тела наблюдателя. Если бы действие было электромагнитным, трубка не светилась бы, когда наблюдатель находился между ней и катушкой, или, по крайней мере, ее яркость сильно уменьшилась. Если трубку держать точно по центру катушки, — когда последняя намотана посекционно и первичная обмотка симметрична вторичной, — она может быть совершенно темной, если же ее перенести немного ближе к краю вправо или влево, ярко освещается.
Рис. 28
Она не светится потому, что в центре обе половины нейтрализуют друг друга и потенциал равен нулю. Если бы действие было электромагнитным, то трубка ярче всего светилась бы именно в плоскости, проходящей через середину катушки, так как электромагнитный эффект здесь максимальный. Когда между контактами катушки устанавливается дуга, все лампы вокруг гаснут, но зажигаются вновь, когда дуга исчезает по причине повышения напряжения. Хотя электромагнитный эффект должен быть практически таким же в обоих случаях.
Размещая трубку на расстоянии от катушки и ближе к одному из выводов — предпочтительнее в точке на оси катушки, — можно осветить ее, дотронувшись до дальнего вывода катушки изолированным предметом или рукой, таким образом повысив напряжение на выводе рядом с трубкой. Если трубку приблизить к катушке настолько, что она засветится от действия ближнего контакта, то погасить ее можно, удерживая на изолированной подставке конец провода, соединенный с дальним выводом, вблизи ближнего вывода, таким образом компенсируя воздействие последнего на трубку. Эти явления явно электростатические. Подобным же образом, когда трубку помещают на значительном расстоянии от катушки, наблюдатель, стоя на изолированной подставке между катушкой и трубкой, может осветить последнюю, поднеся к ней руку; либо он может заставить ее светиться, просто встав между ней и катушкой. При электромагнитном действии это невозможно, ибо тело наблюдателя играет роль экрана.
Когда катушка получает энергию от крайне малых токов, экспериментатор может, прикоснувшись к одному из выводов катушки трубкой, погасить последнюю и снова зажечь ее, разорвав контакт с выводом и позволив образоваться небольшой дуге. Это происходит явно по причине соответствующего понижения и повышения потенциала на выводе. В описанном выше опыте, когда трубка освещается через небольшую дугу, она может погаснуть при ее исчезновении, так как электростатическая индукция сама по себе очень слаба, хотя напряжение может быть велико; но когда устанавливается дуга, электризация одного конца трубки гораздо сильнее и он постепенно освещается.
Если держать конец трубки правой рукой, она будет ярко светиться, но перехватив трубку в середине левой рукой, можно погасить участок трубки, находящийся между руками. Удивительный эффект прекращения свечения трубки можно получить, проведя рукой вдоль трубки и в тоже время плавно убирая ее от катушки, правильно угадав расстояние, чтобы трубка и после этого оставалась темной.
Если первичную обмотку катушки расположить сбоку, как показано на рисунке 166, например, и вакуумную трубку вводить с другого конца внутрь, трубка будет интенсивно светиться, так как увеличивается конденсаторный эффект, и в этом положении очень четко видны полоски. Во всех описанных опытах и многих других действие явно электростатическое.
Эффект экранирования также указывает на электростатическую природу этих явлений и демонстрирует кое-что в плане электризации на расстоянии. Например, если трубку поместить в направлении оси катушки и отделить их друг от друга металлической пластиной с изолятором, трубка в целом засветится ярче, а если трубка будет находиться слишком далеко от катушки, ее всё же можно заставить светиться, поместив между ней и катушкой такую пластину. Сила эффекта в некоторой степени зависит от размеров пластины. Но если пластину заземлить, это промежуточное положение всегда будет гасить трубку, даже если она будет находиться недалеко от катушки. В целом, промежуточное положение предмета между трубкой и катушкой увеличивает или уменьшает яркость свечения трубки или ее способность загораться, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается электризация. При экспериментах с изолированной пластиной она не должна быть слишком большой, в противном случае она будет оказывать ослабляющее действие, так как обладает способностью отдавать энергию окружающей среде.
Если трубку зажечь на каком-то расстоянии от катушки, и поместить между ними резиновую или другую изолирующую пластину, трубка может погаснуть. Промежуточное положение диэлектрика в данном случае немного повышает индукцию, но сильно ослабляет электризацию сквозь воздух.
Тогда во всех случаях, когда мы возбуждаем свечение вакуумных трубок при помощи такой катушки, это явление происходит вследствие быстро меняющегося электростатического потенциала; и более того, оно может относиться на счет гармонических колебаний, производимых непосредственно самой машиной, а не наложениями колебаний, которые, как полагают, присутствуют. Такие наложенные колебания невозможны, когда мы используем машину переменного тока. Если пружину постепенно сжимать и отпускать, она не совершает самостоятельных колебаний; для этого ее надо внезапно отпустить. То же самое происходит и с переменными токами в динамо-машине; среда гармонично подвергается напряжению и расслаблению, вырабатывая только один тип волн; внезапное замыкание или обрыв, или внезапный пробой диэлектрика, как при разряде лейденских банок, необходим для получения наложенных волн.
Во всех только что описанных опытах можно использовать безэлектродные трубки, и с их помощью нетрудно получить достаточное освещение для чтения. Световой эффект, однако, значительно усиливается, если применять фосфоресцирующие материалы, такие, как иттрий, урановое стекло, и т. д. Здесь можно столкнуться с трудностями, так как эти материалы при мощных воздействиях постепенно уменьшаются в количестве, и предпочтительнее работать с твердым веществом.
Чтобы не зависеть от эффекта индукции на расстоянии, зажечь трубку можно при помощи внешнего — или, если есть желание, и внутреннего — слоя конденсатора, подвесив трубку в любом месте в комнате на проводе, соединенном с одним выводом катушки. Таким способом можно добиться мягкого освещения. Однако идеальным освещением комнаты было бы создание таких условий, когда осветительный прибор можно передвигать куда угодно и он загорался бы везде и его не надо было бы подключать. Мне удалось этого достичь, создав в комнате мощное высокочастотное электростатическое поле.