 |
 |
 |
 |
XXXVIII. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ :35
а в отдельных случаях -от динамомашины. Для прерывания тока применялся ртутный прерыватель Фуко. Напротив пластинок и А, на расстоянии около 4 см, помещаются две пластинки такой же величины В и В. От этих пластинок В, В отходят два провода к точкам s и s, которые далее идут параллельно к точкам / и /.
Расстояние между двумя параллельными проводами (от s до s) было 10-50 см; длина же st (sf) должна составлять не менее 400 см. В описываемом, а также и всех последующих опытах, диаметр параллельных проводов был равен 1 мм. В этом первом опыте длина была взята равной приблизительно 600 см (на рисунке она изображена слишком короткой), а расстояние между параллельными проводами-30 см. К концу каждого провода (/ и /) прикреплен шнур, который удлиняет провод еще на 100 см и дает возможность просто и удобно .
его натягивать \£ п ..t
Эта часть моей установки
сходна с той, которая применялась в прекрасных опытах Герца, а также в опытах Саразена и де ля Pивa
Поверх проволок / и f я клал лишенную электро- Ф»"". 1.
дов откаченную стеклянную
трубку gg, наполненную предпочтительно азотом со следами паров скипидара. Под действием электрических колебаний в проводах трубка начинает светиться.
Если теперь, когда трубка испускает яркий свет, положить на параллельные провода проволочную дужку, то последние окажутся металлически соединенными и свет в трубке мгновенно потухнет. (Направление проволочной дужки перпендикулярно к направлению проводов и обозначено на фиг. 1 пунктирной линией хх). Оказывается, что при передвижении поперечной дужки хх вдоль проводов встречаются некоторые, весьма резко выделенные места, при достижении которых трубка внезапно начинает вновь светиться*.
Определение этих мест и обстоятельств, от которых зависит это положение, составляет основное содержание данной работы.
При вышеупомянутой длине проводов (около 600 см) и расстоянии .между ними около 30 см трубка, лежащая на концах проводов, внезапно вспыхивает, когда дужка, передвигаемая вдоль проводов, попадает в точку, отстоящую приблизительно на 100 см от s и s, т. е. примерно в то положение, которое отмечено на фиг. 1 посредство.м х и х.
Что является причиной свечения трубки при нахождении перемычки именно в этой точке?
При ответе на этот вопрос прежде всего приходит мысль, что в точках X и х находится пучность электрических колебаний. Во всяком случае,
1 Hertz, Wied. Ann., 34, 551, 1888.
"Sarasin et de la Rive. Arch, des Sciences phys. et natur. Geneve, 23, 113, 1890.
» Вместо трубки можно применить совершенно аналогичным образом искру, получаемую в искровом микрометре, включенном между t и однако измерения оказываются болееточными, если вызываемое проводящс!! HCKpoii выравнивание потенциалов отсутствует. Установка, отчасти напоминающая мою, приводится Дж. Дж. Томсоном (Ргос. of Roy. Soc. of Lond., 46, 11, 1889).
колебания в отрезке Bsi представляются такими, что на конце / происходят большие колебания потенциала; в акустике это соответствовало бы закрытому концу трубы. Электричество (соответственно воздух) устремляется к этому концу и от него обратно, создавая то, что в акустике известно под названием узла. Так как такие же смены уплотнения и разряжения наблюдаются и в пластинке В, то наиболее естественным является предположение, что при колебаниях электрического тока туда и обратно между В и t где-то по середине должно находиться место, в котором потенциал все время равен нулю. Это место соответствует пучности колебаний в трубе, где воздух колеблется взад и вперед без всякого уплотнения и разрежения. Во втором проводе Bsi потенциал, равно как и направление движения, всегда имеют обратный знак. Поэтому, когда я соединяю (электрические) середины обоих проводов, то, согласно этому воззрению, в перемычке не будет никакого движения, вследствие чего она, находясь именно в этой точке, не будет возмущать электрические явления. В результате, в конце, близ трубки, будут происходить сильные колебания потенциала, вызывающие свечение трубки.
Хотя это толкование и является наиболее простым, однако оно объясняет сущность опыта не полностью. Мы имеем здесь дело скорее с явлением резонанса. Когда я накладываю поперечную
tдужку в хх, то тотчас же возникает основное колебание, которое распространяется начиная от В через -1 sxxs к В. Изменение основного колебания обна-
J руживается уже на слух, по потрескиванию искры.
Фиг. 2. Это первое колебание возбуждает через индукцию
второе, которое возникает в хх и распространяется от /через хх к t. Правильность такого понимания явления подтверждается многочисленными позднейшими измерениями, однако некоторые относящиеся сюда опыты я хочу привести сразу же.
Соединительный провод хх должен иметь определенную длину, скажем, в соответствии с выше указанными размерами, 42 см. (На фиг. 2 изображена поперечная дужка с ее деревянной ручкой в /юнат. величины). Если в качестве поперечной дужки взята длинная проволока, то - в зависимости от условий-хх будет придвигаться или отодвигаться от ss. Главное колебание имеет для своего распространения прежде всего длину провода R и еще длину мостика, которой, ввиду ее малости, мы може.м пренебречь. Волны, получающиеся вследствие резонанса, имеют в своем распоряжении меньшую длину г. При увеличении длины моста первоначальное отношение R : г переходит в (/?+/); (г-f/), из чего и проистекает смещение.
Кроме того, если соединение параллельных проводов произведено при помощи длинной перемычки, то все явление получает значительно менее резко выраженный характер. Дело в том, что откаченные трубки обладают тем неприятным свойством, что они реагируют на самые слабые электрические силы. Поэтому, если отрезок хх, в котором имеет место индукция, значительно удлинен, то и резонанс значительно усиливается, так что даже при менее полном совпадении обоих колебаний остается достаточное количество энергии для возбуждения света. Трубка все время светится. Наоборот, если сильно укоротить проволочную дужку или даже, путем сгибания проводов в соответствующем месте хх, привести их в непосредственное соприкосновение, то свечение трубки не наблюдается совершенно. Отрезок хх, индукцией в котором энергия доставляется незамкнутой цепи txxt, теперь чересчур мал, что также приводит к нарушению
XXXVIII. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ
явления, как и в том случае, когда поперечная дужка была чересчур длинна, хотя и в обратном смысле. Трубка остается все время темной.
о"
Скорость электричества в проводах
Я полагаю, что предложенный мною метод дает возможность легко измерять скорость распространения электрических волн в проводах. С этой целью к концам проводов прикреплялись конденсаторные пластины на расстоянии 0.990 см одна от другой. (Хотя эти пластины и были специально смонтированы механиком для этого опыта, однако они были не вполне параллельны. Поэтому при помощи микрометрического винта они сдвигались до контакта, указываемого прохождением вспомогательного электрического тока. Затем расстояние между не вполне прилегающими друг к другу частями измерялось сбоку при помощи очень плоского клина. Вышеуказанное значение является средним этих измерений"). Длина обоих прямых проводов, как и раньше, была равна 1122 см. Концы проводов соединялись попрежнему при помощи свободно подвешенных проводов длиной в 69.7 см с центрами обеих пластин оо. Стеклянная трубка gg помещена над конденсатором оо.
Оба длинных провода одновременно соединялись перемычками в двух местах d и с, причем cf и с тщательно подбирались с таким расчетом, чтобы трубка светилась по возможности ярко, d находится на расстоянии в 121.5, а с-на расстоянии 1061.1 см от начала отсчета ss (среднее из 20 опытов).
Мы имеем теперь два резко разграниченных колебания: половинное колебание происходит взад и вперед между обеими конденсаторными пластинами через сс, в то время как полное колебание заполняет замкнутый путь dccd (фиг. 6).
Такил! образом, половина длины волны полного колебания равна cd-\-поперечный мостик=982 см, так как длина поперечной дужки=42.0см.
Период колебаний может быть вычислен из второго колебания по фор-луле -nyPC/v, где Р есть собственный потенциал (индуктивность}, С- емкость, а v-скорость света, т. е. переводной коэфициент от электромагнитной системы мер к электростатической, входящий в формулу ввиду того, что я выражаю Р и С каждое в соответствующей системе единиц. Для вычисления собственного потенциала Ря применяю простую формулу Ней-манна 2L{lognat. (4L/cf)-0.75}. причем получаю Р=5248 см, если в каче-
Фиг. 6.
стве длины пути тока L подставить 2Х (расстояние от пучности с до конца-f подводящий провод конденсатора-1-поперечная дужка), всего 303.2 см. а для диаметра провода-cf=0.1 см.
При помощи простой формулы /?74S получаем емкость=20 см; если бы я воспользовался формулой Кирхгофа то получил бы приблизительно
1 Kirchhoff. Gesammelte Abhandlungen. p. 101.
22 Пз предистории рад,ио
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [ 108 ] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156