本
文
摘
要
尼古拉-特斯拉
尼古拉·特斯拉的传记草图
在过去的三四百年里,欧洲家族的大部分人一直在向西涌动,定居在广阔的美洲大陆,但另一部分,但较小的部分一直在旧世界做前沿工作,保护通过击退“无法形容的土耳其人”并逐渐收回遭受 *** 统治诅咒的美丽土地,在后方。
很长一段时间以来,斯拉夫人民——在土耳其人击败塞尔维亚人的科索沃普约列战役之后,退居到现在的黑山、达尔马提亚、黑塞哥维那和波斯尼亚以及奥地利的“边疆”的范围内——知道那是什么像我们的西方先驱所做的那样,与不断为边境烦恼的敌人打交道;这些国家的种族,通过与新月军队的艰苦斗争,培养了英勇和睿智的显着品质,同时保持了任何其他国家都无法超越的爱国主义和独立性。
正是在这个有趣的边境地区,在这些勇敢的东方人中,尼古拉特斯拉出生于 1857 年,他今天发现自己身在美国,是我们最重要的电工之一,这一事实有力地证明了电气追求和电力应用最广泛的国家的非凡吸引力。
特斯拉先生的家乡是利卡斯米连,他的父亲是希腊教会的一位雄辩的神职人员,顺便说一句,他的家人仍然在其中占有重要地位。他的母亲因其针线活的技艺和独创性而在乡间享有盛名,无疑将她的聪明才智传授给了尼古拉。尽管它自然而然地采取了另一个更男性化的方向。
这个男孩很早就开始读书了,在他父亲被转移到 Gospic 后,他在公立学校呆了四年,后来又在所谓的真实学校呆了三年。他的恶作剧就像大多数机智的男孩所经历的那样,尽管他有一次改变了计划,被囚禁在一个很少有人去服务的偏远山区小教堂里。还有一次,他一头扎进了一大锅煮沸的牛奶,牛奶刚刚从父系的牛群中抽出来。第三个奇怪的事件是与他努力飞行有关,当时他试图借助一把旧雨伞在空中航行,正如可以预料的那样,他摔得很惨,被搁置了六个星期。
大约在这个时期,他开始喜欢算术和物理。他有一个奇怪的想法是用三或三的幂来计算所有东西。他现在被送到克罗地亚卡特施塔特的一位阿姨那里,在所谓的高等真实学校完成学业。正是在那里,他从农村的要塞中第一次看到了蒸汽机,他至今还记得很高兴。
在卡特施塔特,他非常勤奋,将四年的课程压缩为三年,并于 1873 年毕业。在霍乱流行期间回到家乡,他受到了疾病的打击,并遭受了严重的后果,以至于他的学业中断了整整两年。但时间并没有浪费,因为他已经狂热地喜欢实验,并且在他的能力和闲暇允许的范围内,他将精力投入到电学研究和研究上。在此之前,他的父亲一直打算让他成为一名牧师,这个想法就像一把达摩克利斯之剑一样笼罩着这位年轻的物理学家。
最后,他说服了他可敬但不情愿的父亲将他送到奥地利的格拉茨,完成他在理工学院的学业,并为担任数学和物理学教授做准备。在 Gratz,他第一次看到并操作了一台 Gramme 机器,并且对使用换向器和电刷的反对意见感到非常震惊,以至于他在那里下定决心,然后修复电动马达的缺陷。在课程的第二年,他放弃了当老师的打算,转而学习工程课程。
离开三年后,他悲伤地回到家中,看到父亲去世。但是,他决定在奥地利定居,并认识到语言学习的价值,为了掌握他认为必要的语言,他去了布拉格,然后去了布达佩斯。直到此时,他还没有意识到父母为促进他的教育所做的巨大牺牲,但他现在开始感到压力,对弗朗西斯约瑟夫一世的形象越来越陌生。
他的发件和相应的国内汇款之间存在相当大的滞后;当滞后值的数学表达式呈现出一个平放的八字形时,特斯拉先生 成为一个思想高尚、生活平淡的典范,但他下定决心要进行斗争,并决心完全依靠自己的资源来度过。不求快手的名声,他四处谋生,并在朋友的帮助下,获得了 *** 电报工程部助理的一席之地。工资是每周五美元。
这使他直接接触到了实际的电气工作和想法,但不用说,他的手段不允许进行太多的实验。当他为公共利益提取了数十万平方根和立方根时,这个职位的限制、财务和其他方面的限制已经变得非常明显,他得出的结论是,最好的办法是做出一项有价值的发明。他立即着手进行发明,但它们的价值只有信仰之眼才能看到,它们没有给磨坊带来任何好处。
就在这个时候,电话在匈牙利出现了,而这项伟大发明的成功决定了他的职业生涯,而到目前为止,他认为这个职业是毫无希望的。他立即将自己与电话工作联系在一起,并做出了各种电话发明,包括可操作的中继器。但没过多久,他就发现,远离电活动的场景,他很容易把时间花在别人已经达到的目标和结果上,而失去联系。
他渴望新的机会,渴望发展他认为自己可能的发展,如果一旦他能够置身于电子思想鸿沟的亲切而直接的影响中,他就会摆脱过去的束缚和传统,并在1881年前往巴黎。到达那个城市后,热心的年轻 Likan 在最大的电气照明公司之一找到了电气工程师的工作。
第二年,他去斯特拉斯堡安装了一家工厂,回到巴黎后,他试图实施一些现在已经成熟为发明的想法。然而,大约在这个时候,美国在电气工业上的显着进步引起了他的注意,他再次一掷千金,横渡了大西洋。
特斯拉先生他一踏上这片海岸就全身心投入工作,将他最好的思想和技能投入其中,很快就看到了他的才能的空缺。不久之后,有人向他提出了创办自己的公司的提议,并且接受了这些条款,他立即制定了一个实用的弧光照明系统,以及一种潜在的发电机调节方法,现在的一种形式是被称为“第三刷规”。他还设计了一种热磁电机和其他类似的设备,由于法律上的复杂性,这些设备很少被发表。1887年初,纽约的特斯拉电气公司 成立,不久之后,特斯拉先生生产了他令人钦佩的划时代的多相交流电机。既不是换向器也不是电刷。人们会记得,大约在特斯拉先生拿出他的电机并在美国电气工程师协会之前阅读他深思熟虑的论文的时候,欧洲的费拉里斯教授发表了他发现的与特斯拉先生阐述的原理类似的原理。
然而,毫无疑问,特斯拉先生是这种旋转磁场电机的独立发明者,因为尽管法拉利在日期上有所预料,但他不可能知道法拉利的工作,因为它尚未发表。费拉里斯教授谦虚地表示,他认为特斯拉当时不可能知道他(费拉里斯的)实验,并补充说他认为特斯拉是这一原理的独立和原始发明者。有了法拉利的如此认可,毫无疑问特斯拉在这件事上的独创性。
特斯拉先生在这一领域的工作非常及时,其价值迅速得到了各方面的赞赏。特斯拉专利 被西屋电气公司收购,后者致力于开发他的电机并将其应用于不同类型的工作。它在采矿中的应用,以及在印刷、通风等方面的应用,在几年前的 The Electrical World 中进行了描述和说明。特斯拉先生的工作宣布对交流电机的研究产生了巨大的 *** ,这本身就足以使他成为领导者。
特斯拉先生年仅35岁。他个子高大,有一张干净、瘦削、精致的脸,眼睛让人回想起人们读过的所有故事,即敏锐的视力和非凡的洞察力。他是个杂食性的读者,永远不会忘记;他拥有特殊的语言能力,使东欧受教育程度最低的当地人能够用至少六种语言进行交谈和写作。当一个人“在散漫的谈话中倾诉内心的富裕”时,以及当谈话首先处理手头和身边的事情时,再延伸到生活中更大的问题时,再也不需要一个更合适的伴侣了,职责和命运。
1890 年,他与西屋公司断绝了关系,从那时起,他完全致力于研究高频和非常高电位的交流电,他目前正在从这项研究。他在这一领域的有趣成就无需评论;本书中发表的著名伦敦演讲本身就是一个证明。
1891 年 5 月 20 日,他在美国电气工程师学会上发表了关于他在这个可以说是他创建的新电力分支研究的第一次演讲 ,并且仍然是该学会之前阅读的最有趣的论文之一。它将在1891 年 7 月 11 日的《电气世界》中完整重印。它的出版引起了国外的极大兴趣,以至于他收到了英国和法国电气工程师和科学家的无数请求,要求在这些国家重复它,其结果是本卷中发表的有趣讲座。
本次讲座前提是对前者的知识,但任何人都可以阅读和理解,即使他没有阅读过早期的知识。它是后者的一种延续,主要包括他自那时以来的研究成果。
演讲
演讲我无法用语言来表达我对与当今一些最重要的思想家,以及这么多有能力的科学家、工程师和电工,以及这个国家在科学成就上最伟大的人的演讲感到多么荣幸。
我有幸在这样的聚会之前展示的结果,我不能称之为我自己的。你们当中有不少人比我更能断言这部作品可能包含的任何优点。我不必提及许多世界知名的名字——你们中间那些被公认为这门迷人科学的领导者的名字;但是,至少我必须提到一个——在这种演示中不能省略的名字。这个名字与有史以来最美丽的发明有关:它是克鲁克斯!
很久以前,当我在上大学时,我读到了他对辐射物质实验的描述(因为那时我不熟悉你那华丽的语言)。我一生中只读过一次——那次——但关于这部迷人作品的每一个细节我都记得这一天。让我说,很少有书能在学生心中留下如此深刻的印象。
但是,如果目前我提到这个名字是贵机构可以夸耀的众多名字之一,那是因为我有不止一个理由这样做。因为今晚我要告诉你和向你展示的,在很大程度上与 克鲁克斯教授所描述的同一个模糊世界有关。已经如此巧妙地探索;而且,更重要的是,当我追溯引导我取得这些进步的心理过程时——即使我自己也不能认为这些进步是微不足道的,因为它们受到你的赞赏——我相信它们的真正起源,是我开始工作的原因在这个方向上,经过长时间的不断思考,把我带到他们身边的是我多年前读过的那本迷人的小书。
既然我已经做出了微弱的努力来表达我的敬意并承认我对他和你们中间的其他人的感激,我将做出第二次努力,我希望你不会像第一次那样微不足道,以招待你。
请允许我用几句话来介绍这个主题。
不久前,我有幸带到我们的面前美国电气工程师协会 [A]然后我在一项新颖的工作中得出了一些结果。我不需要向您保证,我收到的许多证据表明英国科学家和工程师对这项工作感兴趣,这对我来说是一个巨大的奖励和鼓励。
我将不再赘述已经描述的实验,除非是为了完成或更清楚地表达我以前提出的一些想法,以及为了使这里的研究自成一体,以及我对这个主题的评论今晚的讲座一致。
[A] 特斯拉先生关于这个主题的美国演讲参见 1891 年 7 月 11 日的电气世界,关于他的法语演讲的报告,参见 1892 年 3 月 26 日的电气世界。
不用说,这项研究涉及交流电,更准确地说,涉及高电位和高频的交流电。究竟有多少非常高的频率对于产生所呈现的结果是必不可少的,这是一个即使以我目前的经验,也让我难以回答的问题。
一些实验可以用低频进行;但是非常高的频率是可取的,不仅因为它们的使用保证了许多效果,而且作为一种方便的手段,在所使用的感应设备中获得高电位,而这又是证明大多数人所必需的。这里考虑的实验。
在电气研究的各个分支中,也许最有趣且最有希望的是处理交流电。近年来,应用科学这一分支取得了如此巨大的进步,这证明了最乐观的希望是正确的。当遇到新的经验并开辟新的研究途径时,我们几乎还没有熟悉一个事实。
即使在这个时刻,通过使用这些电流,以前没有想到的可能性也部分实现了。正如自然界中的一切都是潮起潮落,一切都是波浪运动,看起来是这样;在工业的所有分支中,交流电——电波运动——都将占据主导地位。
或许,这门科学如此迅速发展的原因之一在于人们对其实验研究的兴趣。我们用线圈缠绕一个简单的铁环;我们建立了与发电机的连接,我们惊奇而高兴地注意到我们发挥作用的奇怪力量的影响,这使我们能够随意变换、传输和引导能量。我们正确地安排了电路,我们看到大量的铁和电线表现得好像被赋予了生命,旋转着一个沉重的电枢,通过无形的连接,以极快的速度和力量——可能从很远的地方传递能量。
我们观察了穿过电线的交流电的能量如何以最令人惊讶的方式表现出来——与其说是在电线中,不如说是在周围空间中——以热、光、机械能的形式出现,最令人惊讶的是,甚至化学亲和力。所有这些观察都让我们着迷,并让我们充满了想要更多地了解这些现象的本质的强烈愿望。
每天我们都在工作,希望发现——希望有人,无论是谁,都可以找到解决悬而未决的重大问题之一的方法——而接下来的每一天,我们都会以新的热情回到我们的任务中; 即使我们不成功,我们的工作也没有白费,因为在这些努力中,在这些努力中,我们找到了数小时的无尽乐趣,我们将精力用于造福人类。
如果您愿意,我们可以随机进行许多可以用交流电进行的实验中的任何一个;其中只有少数,而且绝不是最引人注目的,构成了今晚演示的主题:它们都同样有趣,同样令人深思。
这是一个简单的玻璃管,其中的空气已部分排出。我抓住它;我让我的身体接触到一根传送高电位交流电的电线,我手中的管子亮了起来。无论我将它放在什么位置,无论我在空间中移动它的什么地方,只要我能到达,它的柔和、令人愉悦的光就会以不减的亮度持续存在。
这是一个用单根电线悬挂的耗尽灯泡。站在绝缘的支架上。抓住它,被搭载的白金按钮变成鲜明的白炽。
在这里,连接在一根导线上的是另一个灯泡,当我触摸它的金属插座时,它充满了绚丽多彩的磷光。
还有一个,在我的手指触摸下,它在里面的茎上投下了阴影——克鲁克斯阴影。
在这里,再次绝缘,当我站在这个平台上时,我让我的身体接触到这个感应线圈的次级端子之一——用一根数英里长的电线末端——你会看到光流从它的远端,被设置在剧烈的振动中。
在这里,我再一次将这两块金属丝网板连接到线圈的端子上。我将它们分开一段距离,然后让线圈开始工作。您可能会看到板之间有一个小火花通过。我在它们之间插入一块由最好的电介质制成的厚板,而不是像我们过去所期望的那样完全不可能,而是帮助放电的通过,当我插入板时,它只是外观发生了变化并假设发光流的形式。
我问,有没有比交流电更有趣的研究?
在所有这些研究中,在所有这些非常非常有趣的实验中,多年来——自从在这个大厅里演讲的最伟大的实验者发现了它的原理以来——我们有一个稳定的伙伴,一个每个人都熟悉的设备,曾经是玩物,现在是非常重要的东西——感应线圈。没有比电工更贵的电器了。我敢说,从你们当中最有能力的人,到没有经验的学生,再到你们的讲师,我们都在感应线圈的实验中度过了许多愉快的时光。我们看过它的表演,思考过它向我们陶醉的眼睛揭示的美丽现象。
这个装置是如此的广为人知,每个人都对这些现象如此熟悉,以至于当我想到我已经冒险向如此有能力的听众讲话时,我的勇气几乎要失败了,以至于我冒险用同样的老话题来娱乐你们。这里实际上是相同的装置,这里是相同的现象,只是装置的操作有所不同,现象以不同的方式呈现。我们发现的一些结果如预期的那样,另一些让我们感到惊讶,但都吸引了我们的注意力,因为在科学研究中,每一个新的结果都可能是一个新的出发点,每一个新的事实都可能导致重要的发展。
通常在操作感应线圈时,我们在初级中设置了中等频率的振动,或者通过中断器或中断,或者通过使用交流发电机。早期的英国调查人员,仅提及Spottiswoode和JEH Gordon,已经使用了与线圈相关的快速断裂。我们今天的知识和经验使我们能够清楚地看到为什么这些线圈在测试条件下没有揭示任何显着的现象,以及为什么有能力的实验者未能察觉到后来观察到的许多奇怪的效果。
在今天晚上进行的实验中,我们使用能够每秒提供数千次电流反转的特殊构造的交流发电机来操作线圈,或者通过初级电容器破坏性地放电,我们在次级中设置振动如果我们愿意的话,频率可以达到每秒几十万或几百万的电路;在使用这两种方法中的任何一种时,我们都进入了一个尚未探索的领域。
如果没有最终做出一些有趣的观察或了解一些有用的事实,就不可能对任何小说进行调查。这一陈述适用于本次讲座的主题,我们观察到的许多奇怪和意想不到的现象提供了令人信服的证据。举例来说,以最明显的现象为例,即感应线圈的放电现象。
这是一个由以极快的速度振动的电流驱动的线圈,它是通过对莱顿罐进行破坏性放电而获得的. 如果讲师说这个线圈的次级由一小段相对粗壮的导线组成,学生也就不足为奇了。如果讲师说,尽管如此,线圈能够提供 匝的最佳绝缘能够承受的任何电位,他不会感到惊讶:但尽管他可能已经准备好,甚至对预期的结果,但线圈放电的方面会让他感到惊讶和兴趣。
每个人都熟悉普通线圈的放电;它不需要在这里复制。但是,作为对比,这是一种线圈的放电形式,其初级电流每秒振动几十万次。普通线圈的放电表现为一条简单的线或光带。该线圈的放电以强大的刷子和发光流的形式出现,从连接到次级端子的两条直线的所有点发出。(图1)
现在将您刚刚目睹的这种现象与Holtz 或 Wimshurst 机器的放电进行比较——这是实验者非常喜欢的另一个有趣的设备。这些现象之间有多么大的区别!然而,如果我做出了必要的安排——如果不是它们会干扰其他实验,我可以很容易地做出这些安排——我可以用这个线圈产生火花,如果我把线圈隐藏在你的视线之外,只有两个旋钮即使是最敏锐的观察者也会发现,即使不是不可能,也很难将其与影响或摩擦机器的那些区分开来。
这可以通过多种方式完成——例如,通过操作感应线圈,该感应线圈从频率非常低的交流电机中为电容器充电,并且最好调整放电电路以使其中不产生振荡。然后,我们在次级电路中获得,如果旋钮具有所需的尺寸并正确设置,则或多或少地快速连续产生强度大而数量少的火花,它们具有相同的亮度,并伴有相同的尖锐噼啪声,如从摩擦或影响机器获得的那些。
另一种方法是通过两个具有共同次级的初级电路,两个周期略有不同的电流,它们在次级电路中产生以相对较长的间隔发生的火花。 但是,即使今晚有手头的手段,我也可能成功地模仿霍尔茨机器的火花。为此,我在为电容器充电的线圈端子之间建立了一个长而不稳定的电弧,该电弧被它产生的向上的空气电流周期性地中断。
为了增加气流,我在电弧的每一侧放置了一大块云母,靠近它。从这个线圈充电的电容器通过一个小的气隙放电到第二个线圈的初级电路中,这是产生通过初级的突然涌流所必需的。本实验的连接方案 如图2所示。
G 是一个普通构造的交流发电机,为感应线圈的初级 P 供电,次级 S 为电容器或罐 C C 充电。次级的端子连接到罐的内涂层,外涂层连接到第二个感应线圈的初级pp的末端。该初级 pp 有一个小的气隙 a b。
该线圈的次级 s 配有适当尺寸的旋钮或球体 KK,并设置在适合实验的距离处。
第一感应线圈的端子AB之间形成长弧。MM 是云母板。
每次电弧在 A 和 B 之间断开时,罐子通过初级 pp 快速充电和放电,在旋钮 K K 之间产生火花。当 A 和 B 之间形成电弧时,电位下降,罐子无法充电到如此高的电势以突破气隙ab,直到电弧再次被气流破坏。
以这种方式,在初级 pp 中以长间隔产生突然的脉冲,在次级 s 中产生相应数量的高强度脉冲。如果辅助旋钮或球体 KK 的尺寸合适,则火花与 Holtz 机器的火花非常相似。
但是这两种在眼睛看来非常不同的效果只是众多放电现象中的两种。我们只需要改变测试的条件,然后我们再次进行其他感兴趣的观察。
当我们不再像前两个实验中那样操作感应线圈时,我们使用高频交流发电机来操作它,就像在下一个实验中一样,对这种现象的系统研究变得更加容易。在这种情况下,在改变通过初级电流的强度和频率时,我们可能会观察到五种不同形式的放电,我在5 月 20 日美国电气工程师学会之前 关于主题[A]的论文中已经描述了这些形式, 1891.
参见电气世界,1891 年 7 月 11 日。
如果要重现所有这些形式,将花费太多时间,而且会使我们离今天晚上提出的主题太远,但在我看来,向您展示其中一种形式似乎是可取的。这是一种刷放电,它在不止一个方面很有趣。从近处看,它很像一股在巨大压力下逸出的气体射流。我们知道这种现象是由于末端附近分子的搅动造成的,我们预计分子对末端或相互碰撞的影响一定会产生一些热量。
事实上,我们发现刷子很热,只要稍加思考,我们就可以得出这样的结论:如果我们能达到足够高的频率,我们就可以制造出一种能产生强烈光和热的刷子,并且在每一个特定的地方都相似。一个普通的火焰,也许,除了这两种现象可能不是由同一种物质引起的——也许,除了化学亲和力在其本质上可能不是电的。
由于热和光的产生是由于分子或空气原子或其他东西的影响而产生的,而且由于我们可以简单地通过提高电势来增加能量,即使频率从发电机,将动作加强到使端子熔化的程度。但是对于如此低的频率,我们将不得不总是处理一些电流性质的东西。
如果我将一个导电物体靠近刷子,就会有细小的火花通过,然而,即使使用今晚使用的频率,产生火花的趋势也不是很大。因此,例如,如果我在终端上方一定距离处持有一个金属球,您可能会看到终端和球之间的整个空间被溪流照亮而没有火花通过;并且通过电容器的破坏性放电可以获得更高的频率,如果不是数量相对较少的突发脉冲,即使在非常小的距离内也不会发生火花。
然而,对于我们可能还没有找到有效产生的方法的无与伦比的更高频率,并且如果可以通过导体传输如此高频率的电脉冲,电刷放电的电特性将完全消失——没有火花通过,没有会感到震惊——但我们仍然必须处理一种电现象,但需要对这个词进行广泛、现代的解释。在我之前提到的第一篇论文中,我指出了毛笔的奇特特性,并描述了制作它的最佳方式,但我认为值得努力更清楚地表达我对这种现象的看法,因为它吸引兴趣。
当一个线圈在非常高频的电流下工作,即使线圈尺寸相对较小,也可以产生漂亮的刷子效果。实验者可以在许多方面改变它们,如果没有别的,它们提供了一个令人愉快的景象。让他们更感兴趣的是,它们可以用一个终端和两个终端来生产——事实上,一个终端通常比两个终端更好。
但在观察到的所有放电现象中,最令人赏心悦目和最具启发性的,是用一个通过冷凝器的破坏性放电操作的盘管观察到的。刷子的威力,火花的丰富,在耐心调整好条件的时候,往往是惊人的。即使是一个非常小的线圈,如果它的绝缘良好,可以承受每匝几千伏的电势差,那么火花可能会如此丰富,以至于整个线圈可能会出现一个完整的火团。
奇怪的是,当线圈的端子设置在相当远的距离时,火花似乎会朝各个可能的方向飞溅,就好像端子完全相互独立一样。由于火花很快会破坏绝缘层,因此有必要防止它们。最好将线圈浸入良好的液体绝缘体中,例如煮沸的油。浸入液体中几乎被认为是这种线圈持续和成功工作的绝对必要条件。
当然,在一次实验讲座中,每个实验只有几分钟的时间来进行,展示这些放电现象的优势是不可能的,因为要使每种现象处于最佳状态,需要非常仔细的调整. 但即使制作不完美,就像今晚可能出现的那样,它们也足以引起聪明的观众的兴趣。
在展示其中一些奇怪的效果之前,为了完整起见,我必须简要描述一下今天晚上进行破坏性放电实验中使用的线圈和其他设备。
图2图3它装在一个盒子 B(图 3)中,里面是厚实的硬木板,外面覆盖着锌片 Z,四周仔细焊接。在严格的科学研究中,当精度非常重要时,最好不要使用金属盖,因为它可能会引入许多错误,主要是因为它对线圈的复杂作用,因为它是一个非常小的电容器容量和作为静电和电磁屏蔽。当线圈用于这里所设想的这种实验时,金属盖的使用提供了一些实际的优点,但这些都不够重要,不再赘述。
线圈应与金属盖对称放置,其间距当然不能太小,当然不能小于 5 厘米,但如果可能则更多;尤其是与线圈轴线成直角的锌盒两侧,应远离后者,否则可能会影响其作用并成为损耗源。
线圈由两个硬橡胶 RR 线轴组成,它们由同样由硬橡胶制成的螺栓 c 和螺母 n 以 10 厘米的距离分开。每个线轴包括一个内径约为8厘米、厚3毫米的管子T,其上拧有两个24厘米见方的法兰FF,法兰之间的间距约为3厘米。最好的古塔胶包线的次级 SS 有 26 层,每层 10 圈,每半圈总共 260 圈。
两半反向缠绕并串联连接,两者之间的连接在初级上进行。这种布置除了方便外,还有一个好处是当线圈平衡良好时——即当它的两个端子T1 T1都连接到同等容量的主体或设备时——对初级的击穿危险不大,初级和次级之间的绝缘不需要很厚。
在使用线圈时,建议将容量几乎相等的设备连接到两个端子,因为当端子的容量不相等时,火花很容易传递到初级。为了避免这种情况,可以将次级的中点连接到初级,但这并不总是可行的。
初级 PP 分两部分缠绕在一个木制线轴 W 上,四端通过硬橡胶管 t 引出油。次级T1 T1 的端部也通过粗大的橡胶管t1 t1 引出油。初级和次级层用棉布绝缘,绝缘层的厚度当然与不同层匝间的电位差有一定的比例关系。初级的每一半有四层,每层有 24 匝,总共有 96 匝。
当这两个部分串联时,这给出了大约 1:2.7 的转换比,而原色为多个,为 1:5.4;但是在以非常快速的交流电运行时,这个比率甚至不能传达 EMF 比率的近似概念。在初级和次级电路中。线圈被固定在木支架上的油中,周围有大约 5 厘米厚的油。在不是特别需要油的地方,空间里装满了木头,为此主要使用了环绕整个木箱的木箱B。
当然,这里显示的结构在一般原则上并不是最好的,但我相信它对于产生需要过大电位和非常小的电流的效果来说是一种很好且方便的结构。
关于线圈,我使用普通形式的放电器或改进的形式。在前者中,我介绍了两个确保一些优势并且显而易见的变化。如果提到它们,只是希望某些实验者可能会发现它们有用。
图4其中一个变化是卸料器的可调旋钮 A 和 B(图 4)通过弹簧压力固定在黄铜钳口 JJ 中,这允许将它们连续转动到不同的位置,从而消除了频繁打磨的繁琐过程。
另一个变化在于使用了强电磁铁 NS,它的轴与连接旋钮 A 和 B 的线成直角放置,并在它们之间产生强磁场。磁铁的磁极片是可移动的,并且形成适当的形状,以便突出在黄铜旋钮之间,以使磁场尽可能强;但是为了防止放电跳到磁铁上,极片由一层足够厚的云母MM保护。s1 s1 和 s2 s2 是用于固定电线的螺钉。在每一侧,一个螺丝用于大电线,另一个用于小电线。LL 是用于将支撑旋钮的杆 RR 固定到位的螺钉。
在使用磁铁的另一种布置中,我在圆形极片本身之间进行放电,在这种情况下,它们是绝缘的,最好配备抛光黄铜帽。
当为电容器充电的感应线圈或变压器由频率非常低的电流操作时,使用强磁场是有利的。在这种情况下,旋钮之间的基本放电次数可能太少,以至于使次级中产生的电流不适用于许多实验。强烈的磁场一旦形成,就可以将旋钮之间的电弧吹灭,并且基本放电会更快地连续发生。
代替磁体,可以使用气流或鼓风,具有一些优势。在这种情况下,弧线最好在旋钮 AB 之间建立,在图 2中(旋钮 ab 通常连接,或完全去掉),因为在这种布置中,弧线长且不稳定,并且容易受到气流的影响。
图5当使用磁铁断开电弧时,最好选择图5所示的连接方式,因为在这种情况下,形成电弧的电流更强大,磁场的影响也更大。然而,磁铁的使用允许用真空管代替电弧,但我在使用真空管时遇到了很大的困难。
图6在这些和类似实验中使用的另一种形式的放电器如图 1 和图 2 所示。6 和 7。它由许多黄铜件 cc(图 6)组成,每个黄铜件都包括一个球形中间部分 m,其下方有一个延伸部 e(仅用于在车床上抛光排出表面时将其固定在车床上)和一个上面的柱子,它由一个滚花法兰 f 组成,上面有一个带螺母的螺纹杆 l,通过螺母 n 将一根电线固定在柱子上。
法兰f方便地用于在紧固金属丝时保持黄铜片,并且当需要呈现新的排放表面时也用于将其转动到任何位置。两条粗硬的硬橡胶条 RR,带有刨槽 gg(图 7),用于安装零件 cc 的中间部分,用于夹紧后者并通过两个螺栓 CC(其中只有一个是如图所示)穿过条带的末端。
图7在使用这种放电器时,我发现与普通形式相比具有三个主要优点。首先,当使用大量小气隙而不是一个气隙时,给定总宽度的气隙的介电强度更大,这允许以更短的气隙长度工作,这意味着更小的损耗和更少的劣化金属; 其次,由于将圆弧分成更小的圆弧,抛光表面的使用寿命更长;第三,该设备在实验中提供了一定的量度。
我通常通过在它们之间以一定的非常小的距离放置厚度均匀的薄片来设置这些部件,这从威廉汤姆森爵士的实验中得知,需要一定的电动势才能被火花桥接。
当然,应该记住,随着频率的增加,火花距离会大大减小。通过取任意数量的空格,实验者对电动势有了一个粗略的了解,并且他发现重复实验更容易,因为他没有一次又一次地设置旋钮的麻烦。使用这种放电器,我能够保持摆动运动,而旋钮之间的肉眼看不到任何火花,并且它们不会显示出非常明显的温度升高。
这种放电形式也适用于许多冷凝器和电路的布置,这些布置通常非常方便和省时。当形成电弧的电流较小时,我已将其优选地用于类似于图 2中所示的配置。
我在这里可以提一下,我还使用了具有单个或多个气隙的放电器,其中放电表面以极快的速度旋转。然而,这种方法并没有获得特别的优势,除非在来自电容器的电流很大并且需要保持表面冷却的情况下,以及在放电本身不振荡的情况下,电弧尽快如建立的那样被气流打破,从而快速连续地开始每隔一段时间振动。我还以多种方式使用了机械断续器。
为了避免摩擦接触的困难,采用的首选方案是建立电弧并以高速旋转穿过它的云母边缘,该边缘具有许多孔并固定在钢板上。当然,可以理解的是,使用磁铁、气流或其他中断器不会产生值得注意的效果,除非自感应、容量和电阻如此相关,以至于每次中断时都会产生振荡。
我现在将努力向您展示这些放电现象中最值得注意的一些。
我在房间里拉了两根普通的棉包线,每根大约 7 米长。它们由绝缘线支撑,相距约 30 厘米。我现在将一根电线连接到线圈的每个端子上,然后将线圈设置为运行状态。关掉房间里的灯后,您会看到电线被从其整个表面大量流出的溪流强烈照亮,尽管棉质覆盖物甚至可能很厚。当实验在良好的条件下进行时,来自电线的光线足够强,可以区分房间中的物体。
当然,为了达到最佳效果,需要仔细调整罐子的容量、旋钮之间的弧度和电线的长度。我的经验是,在这种情况下,计算电线长度会导致任何结果。实验者最好在开始时将电线拉得很长,然后通过切断第一根长的部分进行调整,然后随着接近合适的长度逐渐变小。
一种方便的方法是使用容量很小的油冷凝器,它由两个小的可调节金属板组成,与这个和类似的实验有关。在这种情况下,我将电线相当短,并在开始时将电容器板设置在最大距离处。如果金属丝的流量随着板的接近而增加,则金属丝的长度大约是正确的;如果它们减少了电线对于那个频率和潜力来说太长了。
当冷凝器用于这种盘管的实验时,它一定是油冷凝器,因为在使用空气冷凝器时可能会浪费相当多的能量。通向油中极板的导线应该非常细,并涂有厚厚的绝缘化合物,并提供导电覆盖层——这最好延伸到油的表面之下。
导电盖不应太靠近电线的端子或末端,因为火花很容易从电线跳到它身上。导电涂层用于减少空气损失,因为它具有静电屏蔽的作用。至于盛油的容器的大小,以及盘子的大小,实验者在粗略的试验中立刻有了一个想法。然而,油中板的尺寸是可以计算的,因为介电损耗非常小。
在前面的实验中,了解发射的光量与电脉冲的频率和电位之间的关系是非常有趣的。我的观点是,在其他相同的测试条件下,所产生的热效应和光效应应该与频率和电位平方的乘积成正比,但无论是什么定律,实验验证都非常困难.
无论如何,有一件事是肯定的,那就是,在增加潜力和频率时,我们会迅速加强流;而且,尽管它可能非常乐观,但期望我们可以成功地在 这些方面生产出实用的光源,这肯定不是完全没有希望的。然后我们将简单地使用燃烧器或火焰,其中没有化学过程,没有材料消耗,而只是能量转移,并且很可能比普通火焰发出更多的光和更少的热量。 当它们聚焦在一个小表面上时,流的发光强度当然会大大增加。这可以通过以下实验来证明:
我将一根电线 w(图 8)连接到线圈的一个端子上,弯曲成直径约 30 厘米的圆,在另一个端子上固定一个小黄铜球 s,电线的表面最好是等于球面,球心与线圆平面成直角并通过球心。当放电在适当的条件下建立时,会形成一个发光的空心锥体,在黑暗中,黄铜球的一半被强烈照亮,如切口所示。
通过一些技巧,很容易将流集中在小表面上并产生非常强烈的光效果。因此可以使两根细线变得强烈发光。
为了加强水流,电线应该很细很短;但由于在这种情况下,它们的容量对于线圈来说通常太小了——至少,对于现在这样的一个来说——有必要将容量增加到所需的值,同时,线圈的表面电线仍然很小。这可以通过多种方式完成。
例如,在这里,我有两个硬橡胶板 RR(图 9),我在上面粘了两条很细的线 ww,以形成一个名字。电线可能是 *** 的,也可能是用最好的绝缘材料覆盖的——这对实验的成功无关紧要。如果有的话,最好是绝缘良好的电线。在每个板的背面,由阴影部分表示,是锡箔涂层 t。
图8图9这些板以足够的距离排列成一条直线,以防止火花从一根导线传递到另一根导线。我用导体 C 连接的两个锡箔涂层,我现在连接到线圈端子的两根电线。现在很容易通过改变通过初级的电流的强度和频率,找到一个点,在该点,系统的容量最适合这些条件,并且电线变得如此强烈的发光,以至于当光线进入房间被关掉了,他们组成的名字以绚丽的字母出现。
也许最好用一个由高频交流发电机操作的线圈来进行这个实验,因为那时,由于谐波的上升和下降,水流非常均匀,尽管它们不如用这样的线圈生产时丰富当下。然而,这个实验可以在低频下进行,但不太令人满意。当连接到线圈端子的两根电线以适当的距离设置时,它们之间的电流可能会如此强烈,以至于产生连续的发光片。为了显示这种现象,我在这里有两个圆圈,(图 10)
图10由相当粗壮的金属丝制成,一根约 80 厘米,另一根直径约 30 厘米。在线圈的每个端子上,我附上一个圆圈。支撑线弯曲得如此之大,以至于圆圈可以放置在同一平面上,并尽可能地重合。
当房间里的灯关掉,线圈开始工作时,你会看到整个电线之间的空间均匀地充满了水流,形成了一个发光的圆盘,从很远的地方就可以看到,这就是水流的强度. 外圈可能比现在大得多。事实上,用这个线圈,我用了更大的圆圈,我已经能够制作出一个发光的薄片,覆盖面积超过一平方米,这个非常小的线圈效果非常显着。为避免不确定性,圆圈已缩小,现在面积约为 0.43 平方米。
振动的频率,以及旋钮之间火花连续的速度,在很大程度上影响着水流的外观。当频率非常低时,空气以或多或少相同的方式让位,就像通过稳定的电位差一样,并且流由不同的线组成,通常混合有细小的火花,这可能对应于发生在之间的连续放电旋钮。
但是,当频率非常高,并且放电的电弧产生非常响亮但平滑的声音时——表明发生了振荡并且火花以极快的速度相互接续——那么形成的光流是完全均匀的。为了达到这个结果,应该使用非常小的线圈和小容量的罐子。我拿了两管厚的波西米亚玻璃,直径约 5 厘米,长 20 厘米。在每根管子中,我都会插入一根非常粗的铜线。在每根管子的顶部,我缠绕了一根细得多的古塔胶包覆线。我串联的两个次级,初级最好是多弧。
然后将管子放在一个大玻璃容器中,彼此相距 10 到 15 厘米,放在绝缘支架上,容器中装满煮沸的油,油在管子上方约 1 英寸处。将次级的自由端从油中提起并以约 10 厘米的距离相互平行放置。被刮掉的末端应浸入油中。
两个串联的四品脱罐可用于通过初级排放。当对油上方导线的长度和距离以及放电电弧进行必要的调整时,会在导线之间产生一个非常光滑且无纹理的发光片,就像通过适度排气的管子进行普通放电一样。
我特意讨论了这个看似微不足道的实验。在这类试验中,实验者得出了令人吃惊的结论,即要使普通的发光放电通过气体,不需要特定程度的耗尽,但气体可能处于普通甚至更大的压力下。要做到这一点,非常高的频率是必不可少的。同样需要高潜力,但这只是偶然的需要。
这些实验告诉我们,在努力发现通过搅动气体的原子或分子来产生光的新方法时,我们不必将我们的研究局限于真空管,而是可以非常认真地期待获得无需使用任何容器,使用常压空气即可获得光效。这种频率非常高的放电使空气在正常压力下发光,我们可能经常有机会在自然界中目睹。我毫不怀疑,如果像许多人认为的那样,北极光是由突然的宇宙扰动产生的,例如太阳表面的喷发,使地球的静电荷发生极快的振动,那么观察到的红光就不会受到限制到空气的上层稀薄地层,但由于其非常高的频率,放电也以辉光的形式穿过稠密的大气,就像我们通常在稍微耗尽的管中产生的那样。
如果频率非常低,甚至更低,如果电荷根本不振动,稠密的空气就会像闪电放电一样分解。在发生这种奇妙现象时,反复观察到空气中低密层发生这种分解的迹象。但如果确实发生了,那只能归因于数量很少的基本干扰,因为它们产生的振动太快而无法破坏。影响乐器的是原始的和不规则的冲动;叠加的振动可能会被忽视。
当普通低频放电通过适度稀薄的空气时,空气呈现紫 *** 调。如果我们通过某种方式增加分子或原子振动的强度,气体就会变成白色。在具有非常高频率的电脉冲的普通压力下也会发生类似的变化。如果电线周围的空气分子适度搅动,则形成的刷子呈红色或紫色;如果振动变得足够强烈,水流就会变成白色。
我们可以通过各种方式来实现这一点。在之前展示的两根电线穿过房间的实验中,我努力通过将频率和电位都推到一个高值来确保结果:在将细电线粘在橡胶板上的实验中,我将动作集中在一个非常小的表面——换句话说,我使用了很大的电密度。
当频率和电位被推到极限时,用这种线圈观察到一种最奇怪的放电形式。为了进行实验,线圈的每个部分都应该高度绝缘,并且只有两个小球体——或者更好的是,两个边缘锋利的金属圆盘(图 11) 直径不超过几厘米——应该暴露在空气中。这里使用的线圈浸入油中,次级伸出油的末端覆盖有厚厚的硬橡胶密封盖。
图11所有的裂缝,如果有的话,应该小心地堵住,这样除了暴露在空气中的小球或板外,刷子放电不会在任何地方形成。在这种情况下,由于没有连接到端子的大板或其他电容体,所以线圈能够非常快速地振动。只要实验者判断适当,可以通过增加初级电流的变化率来提高电位。
与现在差别不大的线圈,最好将两原边多弧连接;但是如果次级应该有更多的匝数,初级应该最好串联使用,否则振动可能对次级来说太快。在这些条件下,薄雾般的白色流从圆盘的边缘爆发出来,并像幻影一样散布到太空中。
使用这种线圈,如果生产得相当好,它们的长度约为 25 到 30 厘米。当手靠在他们身上时,不会产生任何感觉,只有当手靠得更近时,才会从终端跳出火花,引起电击。如果通过某种方式或其他方式使初级电流的振荡断断续续,则会出现相应的电流跳动,现在手或其他导电物体可以更靠近端子而不会引起火花跳跃.
在用这种线圈可能产生的许多美丽现象中,我在这里只选择了那些似乎具有一些新奇特征并引导我们得出一些有趣结论的那些。人们会发现,在实验室中用它来制造许多其他现象,这些现象甚至比这里所展示的更吸引人,但并不具有新奇的特殊特征,这一点并不难。
早期的实验者描述了一个普通的大型感应线圈在分隔端子的绝缘板上产生的火花。最近西门子进行了一些实验,获得了很好的效果,许多人对此感兴趣。毫无疑问,大线圈即使在低频电流下工作,也能产生优美的效果。
但迄今为止,有史以来最大的线圈在适当调整后无法与从这种破坏性放电线圈中获得的流和火花的壮观显示相媲美。举个例子,像现在这样的盘管可以很容易地用水流完全覆盖一个直径为 1 米的盘子。进行此类实验的最佳方法是取一块非常薄的橡胶或玻璃板,在其一侧粘上一个直径非常大的窄锡箔环,在另一侧粘上一个圆形垫圈,后者的中心与环的表面,并且两者的表面优选地相等,以保持线圈良好的平衡。
垫圈和环应通过高度绝缘的细线连接到端子。很容易观察到产生一片均匀流的能力的影响,或细银丝的细网,或一团响亮的火花,完全覆盖了盘子。
由于我提出了通过破坏性放电进行转换的想法,在我提交给美国电气工程师协会的论文中去年年初,人们对它的兴趣相当可观。它为我们提供了一种借助由普通配电系统操作的廉价线圈来产生任何电势的方法,而且——也许更值得赞赏的是——它使我们能够将任何频率的电流转换成任何其他更低或更高频率的电流。
但它的主要价值也许在于它可以帮助我们研究磷光现象,破坏性放电线圈能够在无数情况下激发普通线圈,即使是最大的线圈也会完全失效。
考虑到它可能用于许多实际目的,以及它可能引入实验室进行科学研究,关于这种线圈的构造的一些额外评论可能不会被发现是多余的。
当然,在这种线圈中使用绝缘最好的导线是绝对必要的。
好的线圈可以通过使用覆盖几层棉花的电线,在纯蜡中长时间煮沸,并在中等压力下冷却来生产。这种线圈的优点是它可以很容易地处理,但它可能无法提供像浸在纯油中的线圈那样令人满意的结果。此外,似乎大量蜡的存在会对线圈产生不利影响,而油似乎并非如此。也许是因为液体中的介电损耗较小。
起初我尝试过浸油的丝绸和棉包线,但我逐渐被引导使用古塔胶包线,证明最满意。Gutta-percha 绝缘当然增加了线圈的容量,特别是如果线圈很大,当需要极端频率时,这是一个很大的缺点。但另一方面,古塔胶能承受的油量远远超过同等厚度的油,而且应该不惜一切代价确保这一优势。
一旦线圈浸入水中,从油中取出的时间绝对不能超过几个小时,否则古塔胶会破裂,线圈的价值将没有以前的一半。Gutta-percha 可能会被油慢慢侵蚀,但浸泡八到九个月后,我没有发现任何不良影响。
我在商业上获得了两种古塔胶线:一种绝缘层紧紧地粘在金属上,另一种则没有。除非采用特殊方法将空气全部排出,否则使用第一种会更安全。我将线圈缠绕在油箱内,使所有空隙都充满油。在层之间我使用在油中彻底煮沸的布,根据匝之间的电位差计算厚度。无论使用哪种油,似乎都没有太大区别。我用石蜡或亚麻籽油。
为了更完美地排除空气,一个很好的方法,并且用小线圈很容易实现,如下:用很厚的木板建造一盒硬木,这些木板已经在油中煮了很长时间。板的连接应能安全承受外部气压。线圈被放置并固定在盒子内,后者用坚固的盖子封闭,并覆盖有紧密贴合的金属片,其接头非常小心地焊接。
在顶部钻了两个小孔,穿过金属板和木头,在这些孔中插入两个小玻璃管,接头密封。其中一根管子与真空泵相连,另一根管子与盛有足量煮沸油的容器相连。后一种管的底部有一个很小的孔,并配有一个旋塞阀。当获得相当好的真空度时,旋塞阀打开,油慢慢注入。
以这种方式进行,任何作为主要危险的大气泡都不可能留在转弯之间。空气被完全排除,可能比煮沸更好,但是,当使用古塔胶涂层电线时,这是不切实际的。
对于初选,我使用带有厚棉涂层的普通线。当然,适当交织的非常细的绝缘线股线最好用于初选,但不能使用。
在实验线圈中,导线的尺寸并不重要。在这里使用的线圈中,初级是 12 号,次级是 24 号布朗和夏普规格线;但这些部分可能会有很大差异。这只意味着不同的调整;目标结果不会受到重大影响。
我已经详细讨论了刷状放电的各种形式,因为在研究它们时,我们不仅观察到令人赏心悦目的现象,而且为我们提供了思考的食物,并引导我们得出具有实际意义的结论。在使用非常高张力的交流电时,不能采取过多的预防措施来防止电刷放电。在输送这种电流的主干线中,在感应线圈或变压器中,或在电容器中,电刷放电对绝缘来说是一个很大的危险源。
在冷凝器中,尤其是气态物质必须非常小心地排出,因为在冷凝器中,带电表面彼此靠近,如果电势很高,就像放开重物一样肯定会掉下来,所以绝缘层会屈服存在某种大小的单个气泡,而如果仔细排除所有气态物质,冷凝器将安全地承受更高的电位差。
输高压交流电的主干线可能仅因绝缘上的气孔或小裂缝而受伤,气孔更容易含有低压气体;并且由于几乎不可能完全消除这些小缺陷,我被引导相信,在我们未来的电能分配中,将使用非常高压的液体绝缘电流。
成本是一个很大的缺点,但是如果我们使用油作为绝缘体,那么 100,000 伏特甚至更多的电能分配会变得非常容易,至少在更高的频率下,它们几乎不能称为工程壮举。使用油绝缘和交流电机,电力传输可以在长达一千英里的距离上安全地进行,并且在工业基础上。
油和液体绝缘的一个特殊特性是,当受到快速变化的电应力时,会分散可能存在的任何气泡,并通过其质量扩散它们,通常早在任何有害破裂发生之前。使用普通感应线圈可以很容易地观察到这个特征,方法是取出初级,塞住缠绕次级的管子的末端,并用一些相当透明的绝缘体填充它,例如石蜡油。直径比管子内部小 6 毫米的初级可以插入油中。
当线圈开始工作时,从顶部穿过油,可以看到许多发光点——插入初级线圈时会捕捉到气泡,这些气泡会因猛烈的轰击而发光。封闭的空气通过其对油的影响使其加热;油开始循环,携带一些空气,直到气泡散开,发光点消失。以这种方式,除非大气泡以无法循环的方式被阻塞,否则可以避免破坏性的破裂,唯一的效果是油的适度升温。如果使用固体绝缘材料代替液体,无论多么厚,设备的破裂和损坏将是不可避免的。
然而,从电介质经受或多或少快速变化的电力的任何设备中排除气态物质不仅是为了避免可能对设备造成伤害,而且出于经济考虑,都是合乎需要的。例如,在电容器中,只要只使用固体或液体电介质,损耗就小;但如果存在普通或小压力下的气体,则损失可能非常大。
无论作用在电介质中的力的性质是什么,似乎在固体或液体中,由该力产生的分子位移很小。因此力和位移的乘积是微不足道的,除非力非常大;但在气体中,排量和乘积是相当大的;分子可以自由移动,它们达到高速,它们的撞击能量会以热量或其他方式损失掉。如果气体被强烈压缩,则由于力引起的位移变小,从而减少了损失。
在随后的大多数实验中,我更喜欢使用前面提到的交流发电机,主要是考虑到常规和积极的行动。这是我为这些调查而建造的几台机器之一。它有 384 个极点,能够提供频率约为每秒 10,000 次的电流。我在 1891 年 5 月 20 日提交给美国电气工程师协会的第一篇论文中已经对这台机器进行了图解和简要描述,我已经提到过。更详细的描述,足以让任何工程师制造类似的机器,将在那个时期的几本电气期刊中找到。
由机器操作的感应线圈相当小,次级线圈包含 5,000 到 15,000 匝。它们浸入煮沸的亚麻籽油中,装在覆盖着锌板的木箱中。
我发现颠倒电线的通常位置并在这些线圈中将初级绕组缠绕在顶部是有利的。这允许使用更大的初级,当然,这降低了过热的危险并增加了线圈的输出。我使每侧的初级至少比次级短一厘米,以防止两端的断裂,除非次级顶部的绝缘层非常厚,否则肯定会发生这种情况,当然,这将是不利。
当初级是可移动的,这在一些实验中是必要的,而且很多时候为了调整方便,我用蜡覆盖次级,然后在车床上将其关闭,使其直径略小于初级线圈内部. 后者我提供了一个从油中伸出的手柄,用于将其沿次级移动到任何位置。
关于感应线圈的一般操作,我现在冒昧地提出一些观察结果,这些观察结果与在早期使用这种线圈的实验中没有完全理解,甚至现在经常被忽视的点有关。
线圈的次级通常具有如此高的自感,以至于通过导线的电流是不可察觉的,甚至当端子通过小电阻导体连接时也可能如此。如果在端子上增加容量,则自感会被抵消,尽管其端子彼此绝缘,但会使更强的电流流过次级。对于完全不熟悉交流电特性的人来说,没有什么比这更令人费解了。
这一特征在开始时进行的实验中得到了说明,该实验将金属丝网的顶板连接到端子和橡胶板上。当金属丝网板靠得很近,它们之间有一个小电弧通过时,电弧阻止了强电流通过次级,因为它消除了端子上的电容;当橡胶板插入中间时,形成的电容器的容量抵消了次级的自感,现在通过了更强的电流,线圈做更多的功,放电的力量也大大增强。
那么,在操作感应线圈时,第一件事就是将容量与次级相结合,以克服自感应。如果频率和电势非常高,则应小心地将气态物质远离带电表面。如果使用Leyden 罐,则应将它们浸入油中,否则如果罐子过紧,可能会出现大量的耗散。当使用高频时,将电容器与初级结合起来同样重要。
可以使用连接到初级末端或交流发电机端子的电容器,但不推荐使用后者,因为机器可能会受伤。最好的办法无疑是将电容器与初级和交流发电机串联使用,并调整其容量以消除后者的自感。冷凝器应以很小的步幅进行调节,为了进行更精细的调节,可以方便地使用带有可移动板的小型油冷凝器。
我认为此时最好将我前段时间观察到的现象呈现在您面前,对于纯粹的科学研究者来说,这可能比我今晚有幸向您介绍的任何结果都更有趣。
它在刷子现象中的排名可能非常恰当——事实上,它是一个刷子,在高真空中的单个终端处或附近形成。
在带有导电端子的灯泡中,尽管它是铝制的,但电刷只是短暂的存在,不幸的是,即使在没有任何导电电极的灯泡中,也不能无限期地保持在其最敏感的状态。在研究这种现象时,一定要使用没有引入线的灯泡。我发现最好使用如图 1 和 2 所示构造的灯泡。12 和 13。
图12/13在图12中,灯泡包括一个白炽灯灯泡L,在其颈部密封有气压计管b,其末端被吹出以形成小球体s。这个球体应该尽可能地密封在大球体的中心。在密封之前,可以在气压计管中插入一根铝片的细管 t,但使用它并不重要。
小空心球 s 中填充了一些导电粉末,并在颈部胶合了一根导线 w,用于连接导电粉末和发电机。图 13
所示的结构选择它是为了从刷子上去除任何可能影响它的导电体。在这种情况下,灯泡由灯泡 L 组成,该灯泡具有颈部 n,设有管 b 和小球 s,并与它密封,从而形成两个完全独立的隔室,如图所示。
灯泡在使用时,颈部n设有锡箔涂层,该涂层与发电机相连,对封闭在颈部内的中等稀薄和高导电性气体产生感应作用。电流从那里通过管 b 进入小球 s,通过感应作用于球 L 中的气体。
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