В существующих системах распределения электричества применение железа с его удивительными магнитными свойствами позволило нам значительно уменьшить габариты аппаратов, хотя они всё равно слишком громоздки. Чем дальше мы продвигаемся в изучении электричества и магнетизма, тем больше убеждаемся в том, что современным методам не суждена долгая жизнь. По крайней мере для производства света такая тяжеловесная аппаратура не нужна. Требуется небольшое количество энергии, и если свет можно получать так же эффективно, как показывает теория, устройства должны быть маломощными. Если предположить, что методы освещения в будущем будут подразумевать применение высокого напряжения, то желательно создать устройство, способное преобразовывать энергию тепла в энергию нужной формы. Не стоит говорить о том, что сделано в этом направлении, так как мысль о том, что электричество напряжением около 50 000 вольт или 100 000 вольт или более того, даже если его удастся получить, не будет полезно для практического применения, отвратила исследователей от работы в этом направлении.
На рисунке 30 показана схема подключения устройства, необходимого для преобразования токов высокого в токи низкого напряжения при помощи разрядника и конденсатора. Эта схема часто использовалась мной для подключения нескольких ламп накаливания в лаборатории. Некоторые трудности были при работе с дугой разряда, которые я в основном преодолел; кроме этого и настройки машин, других проблем не было, и было легко работать с обычными лампами и даже моторами. При наличии заземления со всеми проводами можно было работать совершенно безопасно, даже имея высокое напряжение на выводах конденсатора. Во время этих опытов применялась катушка высокого напряжения, запитанная от аккумулятора или от генератора переменного тока, для зарядки конденсатора; но катушку можно заменить на другое приспособление, способное выдавать ток высокого напряжения. Таким образом, постоянный и переменный ток можно было преобразовывать, получая импульсы необходимой частоты. Когда токи, заряжающие конденсатор, имеют одно и то же направление, необходимо, чтобы и преобразованные токи также имели одно и то же направление, надо, естественно, так подобрать сопротивление разрядного контура, чтобы не было колебаний.
При работе с приборами по вышеописанной схеме я наблюдал любопытные явления, связанные с сопротивлением, которые интересно описать.
Например, если согнуть толстый медный брусок, как на рисунке 32, и за-шунтировать при помощи ламп накаливания, то при разряде конденсатора через выводы катушки лампы засветятся, хотя они и закорочены. Когда применяется большая катушка, на поверхности бруска легко получить узлы, которые обнаруживаются по степени яркости ламп, как показано на рисунке 32. Узлы никогда не имеют четких очертаний — они представляют собой лишь пики и моменты падения напряжения по длине бруска. Это можно объяснить неравномерностью дуги между контактами. В общем, когда применяется указанная схема преобразования высокого напряжения в низкое, поведение пробойного разряда можно пристально пронаблюдать. Узлы можно изучить при помощи обычного вольтметра Кардью, который должен быть хорошо изолирован. Трубки Гейсслера также могут светиться возле точек согнутого бруска; в этом случае, конечно, надо применять меньшие мощности. Я обнаружил, что в данном случае удобно зажигать лампу, и даже трубку Гейсслера, замкнутую коротким тяжелым куском металла, результат, на первый взгляд, кажется очень любопытным. Фактически, чем толще брусок (рисунок 32), тем лучше для опытов и результаты их поразительны. Когда используются лампы с длинной тонкой нитью, часто заметно, что нити время от времени резко вибрируют, это действие уменьшается возле узловых точек. Видимо, эти вибрации объясняются электростатическим действием между нитью и стеклом колбы.
В некоторых таких опытах надо применять особые лампы с прямой нитью, как на рисунке 33. Когда применяется такая нить, можно наблюдать еще более любопытное явление. Лампу можно поместить перпендикулярно медному бруску и зажечь; используя несколько большие мощности или, иными словами, меньшую частоту или меньшее импульсное сопротивление, нить можно довести до любого уровня накала. Но если сопротивление увеличить, можно достичь уровня, когда через уголь протекает слабый ток, а большая его часть протекает через разреженный газ; может быть, будет более правильным сказать, что равные доли тока протекают через обе среды, несмотря на большую разницу в сопротивлении, и это будет правильно, если только газ и нить не ведут себя по-иному. Затем было замечено, что вся колба ярко освещена и концы подводящих проводов светятся и даже искрят, хотя угольная нить остается темной. Это показано на рисунке 33. Вместо нити можно использовать отдельный провод, проходящий через всю колбу, и в этом случае явление кажется еще более интересным.
Из проведенных опытов ясно, что когда в них участвуют обычные лампы, запитанные от преобразователей, надо использовать такие лампы, где платиновые провода разведены далеко друг от друга, а частота тока невелика, иначе на концах нити или у основания лампы образуется разряд, и она может повредиться.
Представляя вашему вниманию результаты моих исследований по этому предмету, я остановился только вскользь на фактах, которые мог бы описывать очень долго, и среди моих наблюдений я выбрал только те, которые, как мне показалось, могли бы вас заинтересовать. Это поле деятельности очень широко и совсем не изучено, каждый шаг приоткрывает истину и новые факты.
Насколько результаты, полученные мной, применимы на практике, покажет будущее. Что касается производства света, некоторые результаты весьма обнадеживают и питают мою уверенность в том, что практическое решение проблем лежит в направлении, которое я попытался указать. Всё же, каковы бы ни были непосредственные результаты этих опытов, я надеюсь, что они будут только шагом в дальнейших изысканиях идеала и совершенства. Возможности, открываемые современными исследованиями, настолько широки, что даже скептики должны с радостью предвкушать будущее.
Рис. 33
Именитые ученые решают проблему использования одного типа излучения без применения других в устройствах, созданных для производства света при помощи преобразования одной из форм энергии в свет.
Такого результата нельзя добиться, ибо неважно, каков процесс производства необходимых колебаний: электрический, химический или иной, невозможно получить высокочастотные световые колебания без того, чтобы использовать низкочастотные тепловые колебания. Это — проблема придания телу определенной скорости без прохождения "через низкие скорости. Но есть возможность получения энергии не только в виде света, движущей силы и энергии любого другого вида в каком-то другом виде из окружающей среды. Придет время и всё это будет достигнуто, а сейчас настало время, когда можно произнести эти слова перед просвещенной аудиторией и тебя не сочтут глупым мечтателем. Мы вращаемся в бесконечном пространстве с невообразимой скоростью, всё вокруг нас вращается, всё движется, везде есть энергия. Должен быть способ получать эту энергию напрямую. Тогда, получив свет из окружающей среды, получив от него энергию, когда любой тип энергии добывается без усилий из источника неисчерпаемого, человечество пойдет вперед семимильными шагами. Одна только мысль об этих замечательных возможностях расширяет наше сознание, укрепляет надежду и наполняет сердца высшим ликованием.
3. Эксперименты с переменными токами высокого напряжения и высокой частоты[7]
Мне трудно подобрать слова, чтобы выразить, как я польщен тем, что мне представилась возможность выступить перед аудиторией, состоящей из передовых мыслителей современности, стольких выдающихся ученых, инженеров и электриков, живущих в стране, славной величайшими научными достижениями.
Результаты опытов, которые я имею честь представить перед таким собранием, я не могу назвать только своими. Есть среди вас многие, кто имеет право заявить больше прав, чем я, на все достижения, которые может содержать этот труд. Мне не нужно называть много имен, знакомых всему миру, имен тех среди вас, кто является лидером этой захватывающей науки, но одно имя я должен упомянуть — имя, которое нельзя не вспомнить во время такого события. Это имя связано с самым прекрасным открытием, когда-либо сделанным человеком: это имя Крукс!
7
Лекция прочитана перед сотрудниками Электротехнического института в Лондоне 3 февраля 1892 года.