конденсатор для управления, как предложил Блейксли в своей книге о переменных токах, в которой он с изящной простотой и четкостью рассмотрел наиболее часто встречающиеся проблемы с конденсаторами. Высокая частота позволяет использовать небольшие емкости и облегчает исследование. Но несмотря на то, что в большинстве экспериментов результат может быть предсказан, многие явления поначалу кажутся странными. В качестве иллюстрации может послужить один опыт, проведенный три или четыре месяца тому назад с такой машиной и конденсатором. Была применена машина, дающая 20 000 колебаний в секунду. Концы двух неизолированных проводов длиной около двадцати футов, диаметром два миллиметра, расположенные очень близко один к другому, были присоединены к клеммам машины и к конденсатору. Небольшой трансформатор, конечно, без железного сердечника, использовался для снятия показаний в пределах шкалы вольтметра Кардью путем присоединения вольтметра к вторичной обмотке. На клеммах конденсатора электродвижущая сила составляла около 120 вольт, и она постепенно, дюйм за дюймом, уменьшалась, пока на клеммах генератора не осталось около 65 вольт. Фактически это выглядело так, как если бы конденсатор был генератором, а провод и якорная цепь — просто сопротивлением, присоединенным к нему. Автор надеялся на резонанс, но ему не удалось усилить эффект путем очень тщательного и постепенного подбора емкостей или путем изменения скорости машины. Добиться проявления отчетливого резонанса оказалось невозможно. Когда конденсатор соединялся с клеммами машины (предварительно была определена максимальная и минимальная величина самоиндукции якоря и найден средний показатель), емкость, которая давала наибольшую электродвижущую силу, почти соответствовала емкости, электродвижущая сила которой при заданной частоте полностью нейтрализовала самоиндукцию. При увеличении или уменьшении емкости электродвижущая сила, как и ожидалось, падала.
Для таких высоких частот, о которых говорилось выше, влияние конденсатора приобретает огромное значение. Конденсатор становится очень эффективным устройством, способным передавать значительные количества энергии.
Автор считает, что высокочастотные машины могут найти применение по крайней мере в тех случаях, когда не предполагается передача энергии на большие расстояния. Рост сопротивления можно уменьшать в проводах и увеличивать в механизмах, когда требуется тепловой эффект; можно создать более мощные трансформаторы с более высоким выходом и можно гарантированно получать ценные результаты с помощью конденсаторов. Используя высокочастотные машины, автор имел возможность наблюдать влияние конденсатора, которое при других обстоятельствах могло бы выпасть из сферы его внимания. Он очень заинтересовался явлением, которое наблюдал в электрических сетях Ферранти и о котором так много говорят. Компетентные инженеры-электротехники высказали свои мнения, но до сих пор всё это тем не менее выглядит предположением. Несомненно, в высказанных взглядах должна содержаться истина, но поскольку мнения расходятся, некоторые из них, должно быть, ошибочные. Увидев схему г-на Ферранти в «Electrician» от 19 декабря, автор составил свое мнение о результате. При отсутствии необходимых данных он должен был довольствоваться описанием процесса, который, по его мнению, будет несомненно иметь место. Конденсатор осуществляет две функции: 1) он изменяет фазы токов в ответвлениях; 2) он изменяет силу токов. Что касается изменения фазы, действие конденсатора должно заключаться в опережении фазы тока во вторичном контуре в Дептфорде и в его отставании в первичном контуре в Лондоне. Первое проявляется в уменьшении самоиндукции в первичном контуре Дептфорда, и это означает более слабую электродвижущую силу на динамо-машине. Запаздывание фазы первичного контура в Лондоне либо мало, либо вообще не проявляется, поскольку фаза тока во вторичном контуре в Лондоне не может иметь произвольного значения.
Значит, вторая функция конденсатора состоит в увеличении тока в обеих цепях. Неважно, имеется равенство токов или нет, но, чтобы понять значение повышающего трансформатора в Дептфорде, необходимо обратить внимание на то, что увеличение тока производит противоположные эффекты в обеих цепях. В Дептфорде это означает дальнейшее снижение электродвижущей силы в первичном контуре, а в Лондоне — увеличение электродвижущей силы во вторичном контуре. Следовательно, все устройства действуют совместно, чтобы вызвать вышеупомянутое явление. Такие явления происходят, по крайней мере, при выполнении сходных условий. Когда динамо-машина подключена непосредственно к магистрали, ничего подобного произойти не может.
Автору особенно интересны предложения и мнения г-на Суинберна. Г-н Суинберн часто оказывал автору честь своим несогласием с его взглядами. Три года тому назад, когда автор, вопреки широко распространенному среди инженеров мнению, выдвинул идею открытой цепи трансформатора, г-н Суинберн был первым, кто вынес ему приговор, заявив об этом в «Electrician»: «Трансформатор (Теслы) не может быть эффективным; он имеет вращающиеся магнитные поля, и поэтому его магнитная цепь разомкнута». Двумя годами позже г-н Суинберн становится поборником трансформатора с разомкнутой цепью и выражает готовность стать новообращенным. И впрямь, tempora mutantur et nos mutamur in illis[6].
Автор не может придавать большого значения теории реакции якоря в том виде, как она описана в «Industries», хотя, несомненно, в ней есть что-то от истины. Однако интерпретация г-на Суинберна столь широка, что это может означать всё что угодно.
Г-н Суинберн был, видимо, первым, кто обратил внимание на нагрев конденсаторов. Удивление, высказанное способнейшим электротехником, служит поразительной иллюстрацией необходимости проведения широкомасштабных экспериментов. Умелый исследователь, который имеет дело с мельчайшими частицами и изучает тончайшие процессы, должен вызывать гораздо больше доверия к себе, чем тот, кто экспериментирует с аппаратурой в промышленном масштабе; и действительно, в истории науки есть примеры изумительного искусства терпения и проницательной наблюдательности. Но как бы велико ни было мастерство и какой бы проницательностью ни обладал исследователь, поощрение результата и тем самым содействие его изучению пойдут только на пользу. Если бы Фарадей провел только один из своих экспериментов с динамической индукцией в широком масштабе, это принесло бы несомненно огромные выгоды.
По мнению автора, нагрев конденсаторов происходит по трем причинам: во-первых, из-за утечки тока, или проводимости, во-вторых, из-за неидеальных свойств диэлектрика и, в-третьих, из-за пульсации разрядов в проводнике.
Во многих экспериментах он сталкивался с проблемой передачи возможно большего количества энергии через диэлектрик. Например, он применял лампы накаливания с полностью запаянными в стекло концами нитей накаливания, но прикрепленными к внутренним изоляционным оболочкам конденсаторов таким образом, чтобы вся необходимая энергия проходила сквозь стекло с поверхностью конденсатора не более нескольких квадратных сантиметров. Такие лампы могли бы с успехом применяться на практике с токами достаточно высокой частоты. При частоте 15 000 колебаний в секунду нити с легкостью раскалялись добела. Этого можно добиться и при более низких частотах, но необходимо было увеличивать разность потенциалов. К тому же автор обнаружил, что через некоторое время стекло становилось перфорированным, а вакуум исчезал. Чем выше частота, тем дольше лампа может выдержать. Такой износ диэлектрика происходит всегда, когда количество энергии, передаваемой сквозь непроводник определенных размеров и при заданной частоте, слишком велико. Стекло проявляет себя наилучшим образом, но даже и оно приходит в негодность. В этом случае разность потенциалов на пластинах, конечно, слишком велика, и это приводит к потерям в проводимости и неидеальной диэлектрической проницаемости. Если требуются конденсаторы, способные выдерживать высокую разность потенциалов, то единственным диэлектриком, не приводящим к потерям, является сжатый газ. Автор работал с воздухом под огромным давлением, но это направление чревато большим количеством практических трудностей. Он считает: для того чтобы получать конденсаторы, приносящие значительную практическую пользу, следует использовать более высокие частоты. Однако такой проект имеет, кроме других недостатков, один большой, состоящий в том, что система станет непригодной для моторов.
Если автор не ошибается, г-н Суинберн предложил способ возбуждения генератора переменного тока при помощи конденсатора. В течение ряда лет автор и сам проводил эксперименты с целью получения удобного генератора переменного тока с самовозбуждением. Он добивался получения магнитных полей, применяя различные схемы переменных токов, которые могли быть коммутированы без механических устройств. Его эксперименты тем не менее открыли истину, непоколебимую, как гибралтарские столбы. Нельзя получить никакого заметного возбуждения с помощью тока, меняющегося с сингулярным
