Чтение онлайн

РћРЅ изучил С?РёСЂРѕРєРёР№ диапазон частот переменного тока, чтобы выбрать частоту, РЅР° которой его многофазная система будет работать наиболее эффективно. Его расчеты показывали значительные изменения характеристик Рё результатов РїСЂРё РїРѕРІС‹С?ении частоты тока, Рё эти расчеты подтвердились РїСЂРё наблюдении Р·Р° построенными РёРј электрическими РјР°С?инами. РћРЅ заметил, что РїСЂРё РїРѕРІС‹С?ении частоты требуется РІСЃРµ меньС?Рµ железа, Рё хотел теперь исследовать очень высокие частоты, РЅР° которых должны были получиться необычные результаты вообще без железа РІ магнитной цепи.

РљРѕРіРґР° РІ БудапеС?те, придумав вращающееся магнитное поле, РѕРЅ занимался мысленными расчетами свойств переменных токов РЅР° всем диапазоне РѕС‚ самой РЅРёР·РєРѕР№ частоты РґРѕ частоты света, никто еще РЅРµ исследовал этот диапазон. Однако девятью годами ранее, РІ 1873-Рј, Джеймс Клерк Максвелл РёР· Кембриджского университета РІ Англии опубликовал СЃРІРѕСЋ замечательную РІРІРѕРґРЅСѓСЋ работу РїРѕ электромагнитной теории света Рё СЃ помощью СЃРІРѕРёС… уравнений показал, что существует огромный диапазон электромагнитных колебаний РІС‹С?Рµ Рё ниже РІРёРґРёРјРѕРіРѕ света - колебаний СЃ гораздо более длинными Рё гораздо более короткими волнами. РџРѕРєР° Тесла создавал модели для своей многофазной системы, профессор Генрих Герц РІ 1887 РіРѕРґСѓ подверг теорию Максвелла экспериментальной проверке РІ диапазоне волн длиной РІ несколько метров. Такие волны РѕРЅ создавал СЃ помощью РёСЃРєСЂРѕРІРѕРіРѕ разряда индукционной катуС?РєРё, Р° также собирал эти волны РёР· пространства Рё преобразовывал РёС… РІ небольС?РѕР№ разряд РЅР° некотором расстоянии РѕС‚ катуС?РєРё.

Работа Герца подтвердила теорию Теслы Рѕ том, что почти каждая нота всего диапазона вибраций между уже известными вибрациями электрического тока Рё вибрациями света таит РІ себе интересное открытие. Тесла был уверен, что если РѕРЅ сможет постоянно РїРѕРІС‹С?ать частоту электрических вибраций, РїРѕРєР° РѕРЅР° РЅРµ сравняется СЃ частотой света, РѕРЅ получит высокоэффективный процесс непосредственной выработки света вместо крайне неэкономичного процесса, использовавС?егося РІ лампах накаливания Р­РґРёСЃРѕРЅР°, РІ котором полезные световые волны являлись лиС?СЊ малой частью тех волн, что терялись РїСЂРё выработке бесполезного тепла, оставляя потребителю только пять процентов электрической энергии.

РЎРІРѕРё исследования Тесла начал СЃ постройки роторных генераторов переменного тока, доведя РІ РЅРёС… число фаз РґРѕ 384, Рё СЃ этим оборудованием СЃРјРѕРі получать токи СЃ астотой РґРѕ 10000 герц. РћРЅ обнаружил, что эти высокочастотные токи дают больС?Рµ интересных возможностей для эффективной передачи энергии РЅР° расстояние, чем его весьма практичная многофазная система СЃ 60 герцами. Поэтому параллельно РѕРЅ занялся конструированием трансформаторов для РїРѕРІС‹С?ения Рё понижения напряжения таких токов.

РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ высокочастотных генераторов переменного тока, сходных СЃ теми, что РІ 1890 РіРѕРґСѓ задумал Тесла, Р¤.РЈ. Александерсон разработал впоследствии радиопередатчики больС?РѕР№ мощности, которые более чем через РґРІР° десятилетия поставили трансатлантическую радиосвязь РЅР° столь практичную РѕСЃРЅРѕРІСѓ, что правительство РЅРµ выпустило контроль Р·Р° РЅРёРј Р·Р° пределы государства Рё сохранило Р·Р° Соединенными Штатами господствующее положение РІ РјРёСЂРѕРІРѕР№ радиосвязи.

Разработанные Теслой высокочастотные трансформаторы работали просто замечательно. Р’ РЅРёС… РЅРµ применялось РЅРё грамма железа, которое, как выяснилось, только РјРµС?ало РёС… работе. РћРЅРё имели РІРѕР·РґСѓС?ный сердечник Рё состояли лиС?СЊ РёР· концентрических первичных Рё вторичных обмоток. РЎ помощью этих трансформаторов, которые стали известны как трансформаторы Теслы, РѕРЅ СЃРјРѕРі получать очень высокое напряжение. Р’ первых экспериментах РѕРЅ достигал потенциалов, пробивавС?РёС… РІРѕР·РґСѓС… пятисантиметровой РёСЃРєСЂРѕР№, РЅРѕ уже очень СЃРєРѕСЂРѕ РѕРЅ достиг РѕРіСЂРѕРјРЅРѕРіРѕ прогресса, Рё разряды получались уже РІ РІРёРґРµ пламени. Работая СЃ такими напряжениями, РѕРЅ столкнулся СЃ трудностями СЃ изоляцией СЃРІРѕРёС… аппаратов Рё разработал СЃРїРѕСЃРѕР± изолирования, который применяется теперь РІ высоковольтных устройствах РІРѕ всем РјРёСЂРµ: устройство погружается РІ масло, РІ результате чего РІРѕР·РґСѓС… РёР· катуС?ек полностью устраняется. Это изобретение имело РѕРіСЂРѕРјРЅРѕРµ коммерческое значение.

Был, однако, определенный предел, РІС‹С?Рµ которого использование роторных генераторов высокочастотных токов становилось непрактичным, поэтому Тесла приступил Рє конструированию генератора РЅРѕРІРѕРіРѕ РІРёРґР°. Р’ идее, которую РѕРЅ положил РїСЂРё этом РІ РѕСЃРЅРѕРІСѓ, РЅРµ было ничего РЅРѕРІРѕРіРѕ. Р’ роторном генераторе ток вырабатывается РїСЂРё вращении РїСЂРѕРІРѕРґР°, который последовательно перемещается через СЂСЏРґ магнитных полей. РўРѕРіРѕ же эффекта можно добиться, если перемещать РїСЂРѕРІРѕРґ вперед-назад РІ колебательном движении РІ РѕРґРЅРѕРј магнитном поле. Никто, однако, РґРѕ тех РїРѕСЂ РЅРµ создал еще возвратно-поступательный генератор, Тесле же удалось создать его, причем весьма практичный для его конкретной цели. РќРѕ больС?Рµ РѕРЅ РЅРёРіРґРµ применяться РЅРµ РјРѕРі, Рё позднее Тесла РїСЂРёС?ел Рє выводу, что РјРѕРі Р±С‹ СЃ гораздо больС?ей пользой потратить потерянное РЅР° него время. Это была оригинальная одноцилиндровая РјР°С?РёРЅР° без клапанов, способная приводиться РІ действие сжатым РІРѕР·РґСѓС…РѕРј или паром Рё имевС?ая РґРІР° РѕРєРЅР°, как Сѓ двухтактного СЃСѓРґРѕРІРѕРіРѕ двигателя. РЎ обеих сторон Рє РїРѕСЂС?РЅСЋ присоединялся С?ток, РїСЂРѕС…РѕРґРёРІС?РёР№ СЃРєРІРѕР·СЊ головку цилиндра, Р° РЅР° каждом конце С?тока плаС?РјСЏ крепилась катуС?РєР°, которая РїСЂРё возвратно-поступательном движении РїРѕСЂС?РЅСЏ соверС?ала такое же движение РІ поле электромагнита. Рђ магнитное поле СЃРІРѕРёРј смягчающим действием служило маховиком.

Тесле удалось добиться частоты в 20000 герц и такой замечательной стабильности в работе генератора, что он предложил поддерживать столь же постоянную частоту и в своей многофазной системе в 60 герц с синхронными двигателями, где с помощью редуктора она снижается до нужной величины, как в часах, показывающих правильное время при подключении к переменному току. Эта идея и легла в основание современных электронных часов. Как и во многих других случаях его практичных и полезных новаций, он не позаботился о патенте и не получил никакой финансовой выгоды из своего предложения.

Работая над своей многофазной системой, Тесла С…РѕСЂРѕС?Рѕ РїРѕРЅСЏР» ту роль, что играют РІ цепях переменного тока РґРІР° таких фактора, как емкость Рё индуктивность: первую можно уподобить пружине, вторую бензобаку. Его расчеты показывали, что РїСЂРё токах достаточно высокой частоты можно получать резонанс РїСЂРё относительно небольС?РёС… значениях индуктивности Рё емкости. Резонанс получается РІ колебательном электрическом контуре, Р° посредством получения резонанса производится электрическая настройка цепи. Р’ качестве механического аналога электрическому резонансу можно привести постепенное раскачивание маятника, которое производится очень легкими ударами через равные РїРѕ длительности промежутки времени, заставляющими его соверС?ать РІСЃРµ более С?РёСЂРѕРєРёРµ колебания; или разруС?ение моста марС?ирующими РїРѕ нему солдатами. Каждая легкая вибрация усиливает предыдущую, Рё процесс идет РїРѕ нарастающей.

Р’ колебательном электрическом контуре роль емкости играет конденсатор, Р° индуктивности -проволочная катуС?РєР°. Обычно конденсатор состоит РёР· РґРІСѓС… параллельных металлических пластин (обкладок), отделенных РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° тонким диэлектриком. Каждая обкладка соединена СЃ РѕРґРЅРёРј РёР· концов катуС?РєРё индуктивности. Емкость конденсатора Рё размер катуС?РєРё определяются частотой тока. Р’ электрическом контуре РїСЂРё протекании тока может возникнуть резонанс. Выглядит это так: ток течет РІ РѕРґРЅСѓ РёР· обкладок конденсатора, РїРѕРєР° РЅРµ заполнит его емкость целиком, Р° затем плавно перетекает обратно РІ катуС?РєСѓ, которая накапливает энергию РІ создаваемом ею магнитном поле. Таким образом РІСЃСЏ энергия конденсатора переходит РІ энергию магнитного поля катуС?РєРё. Далее благодаря свойствам катуС?РєРё энергия магнитного поля переходит РІ ток, который поступает РІ РґСЂСѓРіСѓСЋ обкладку конденсатора Рё перезаряжает его. Процесс повторяется СЃРЅРѕРІР°. Для создания резонанса нужно, чтобы частота питающего тока совпала СЃ частотой колебаний РІ контуре. Каждый раз, РєРѕРіРґР° это РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, питающий ток дает добавочное напряжение, Рё амплитуда колебаний возрастает РґРѕ весьма значительных величин.

Несколько лет спустя, рассуждая в своей лекции о колебательном электрическом контуре, Тесла сказал:

Первый вопрос, на который надо ответить, это возможность получения эффектов чистого резонанса. Теория и эксперимент показывают, что природа не допускает такой возможности, поскольку, чем сильнее становятся колебания, тем быстрее растут потери в самих вибрирующих телах и окружающей среде. В результате колебания неизбежно затухают, но без этих потерь они продолжали бы расти до бесконечности. К счастью, чистый резонанс недостижим, иначе трудно сказать, какая опасность может ждать невинного экспериментатора.