 |
 |
 |
 |
LV. Магнитный детектор электрических волн и некоторые случаи его применения
(реферат) Э. Резерфорд
Исследовалось влияние разрядов лейденской банки на намагничение стальных игл и было показано, что размагничение сильно намагниченных стальных игл представляет собою простое и удобное средство для обнаружения и сравнения токов высокой частоты.
Частичное размагничение тонких стальных проволок, вокруг которых намотан маленький соленоид, оказалось очень чувствительным средством обнаружения электрических волн на больших расстояниях от вибратора. Достаточно заметный эффект наблюдался на расстоянии от вибратора, превышающем полмили.
Детекторы, изготовленные из очень тонкой стальной проволоки, могут служить для исследования волн вдоль проводов и в свободных коротковолновых колебательных контурах. В отношении обнаружения электрических колебаний в проводнике детекторы из тонкой проволоки имеют чувствительность того же порядка, что и болометры.
Этот детектор способен также различать первый и второй полупериоды колебания разряда, а также может служить для определения затухания электрических колебаний и сопротивления разрядного контура.
Дано объяснение метода экспериментального определения периода колебаний контура лейденской банки посредством распространения токов высокой частоты в разветвленной цепи. Могут быть вычислены также емкость и самоиндукция контура высокочастотных разрядов, а следова-
1 {Реферат автора из Ргос. Roy. Soc. 60, 184(1896-1897). Пункт (2) реферата заменен полным текстом из статьи под тем же названием из Phil. Trans, of the Roy. Soc. A., 189, 1 (1897)}.
о а-
тельно все константы разрядного контура можно определить экспериментально. В статье рассмотрены следующие вопросы:
(1) Намагничение железа бысокочастотными разрядами. Полностью рассмотрено влияние разряда лейденской банки на мягкое железо и сталь. Стальные иглы, после того как они побыли в соленоиде и подверглись действию разряда, исследовались растворением их в кислоте. Оказалось, что экспериментальные данные указывают только на два полупериода колебания в разряде и что этот эффект является следствием размагничивающей силы, которую игла оказывает на самое себя во время разряда.
Было исследовано влияние следующих друг за другом разрядов на раз-магничение намагниченных стальных игл, а также влияние длины и диаметра последних.
Когда разряд посылается продольно через намагниченную стальную проволоку, магнитный момент иглы всегда уменьшается вследствие циркулярного намагничения проволоки проходящим вдоль нее током. Оказалось, что этот «продольный» детектор, если он изготовлен из тонкой стальной проволоки, является чувствительным средством для обнаружения колебаний с ма- -•--
лой амплитудой. °
Как «продольные», так и «соле- Фиг. i.
ноидальные» детекторы можно легко
использовать для сравнения интенсивностей токов в разветвленных цепях, (при прохождении по ним токов одного и того же периода.
2) Обнаружение электрических волн на больших расстояниях от вибратора-
Обнаружение волн в свободном пространстве
Было показано, что степень размагничения намагниченных игл зависит от тонкости проволоки и числа витков на сантиметр длины намагничивающего соленоида.
Если взять небольшой кусок тонкой намагниченной стальной проволоки и обвить вокруг нее большое число витков, то получится очень чувствительное средство для обнаружения электрических колебаний в проводнике, при условии, что амплитуда этих колебаний крайне мала. На этом принципе был построен детектор для электрических волн, который оказался чувствительным средством для обнаружения волн Герца на значительном расстоянии от вибратора.
Иглу детектора образовывало около двадцати кусков тонкой стальной проволоки 0.007 см диаметром, каждый длиною около 1 см, изолированных друг от друга шеллачным лаком. Непосредственно вокруг нее наматывался соленоид из тонкой проволоки в два ряда, составляющих около 80 витков на сантиметр. Так как соленоид имел очень малый диаметр, то для того, чтобы намотать катушку, требовалось около 15 см проволоки, отот маленький детектор укреплялся на конце стеклянной трубки, которая, в свою очередь, монтировалась на деревянном основании, а выводы катушки детектора подводились к чашечкам со ртутью.
S (фиг. 1) изображает иглу детектора и обвитый вокруг нее соленоид. А и В - чашечки со ртутью. С А и BD - два прямых стержня, служивших в качестве приемников, один конец которых помещался в чашечки со ртутью.
406 Э. РЕЗЕРФОРД
Игла детектора сильно намагничивалась и помещалась перед небольшим магнетометром, отклонение которого под действием иглы компенсировалось вспомогательным магнитом.
Если принимающие провода были параллельны электрической силе волны, посылаемой вибратором, то в контуре приемника возникали колебания и поверхностные слои иглы размагничивались, в результате чего появлялось соответствующее отклонение стрелки магнетометра.
Величина отклонения зависела, конечно, от амплитуды колебаний, возникающих в приемнике, а следовательно от расстояния до вибратора.
Опыты иа дальнем расстоянии
Если применялся вибратор Герца с пластинами площадью 40 см* и с коротким разрядным контуром, то на расстоянии 40 ярдов наблюдалось большое отклонение, причем волны между вибратором и приемником проходили через несколько толстых стен.
Чтобы выяснить, на каком расстоянии от вибратора можно еще обнаружить электромагнитное излучение, были поставлены дальнейшие опьггы.
Вибратор для опытов на дальнем расстоянии состоял из двух цинковых пластин, 6x3 фута, разделенных коротким разрядным контуром, примерно в 30 см. При применении больших пластин машина Вимшёрста была так же эффективна для возбуждения колебаний, как и катушка Румкорфа.
Первые опыты производились на Полях Иисуса в Кембридже, причем приемник помещался в одном из зданий на Парк-Параде. На расстоянии четверти мили от вибратора был заметен достаточно большой эффект и на основании полученного отклонения можно было заключить, что эффект был бы заметен и на расстоянии, в несколько раз большел!.
Когда вибратор был установлен на верхнем этаже лаборатории Кавен-диша, небольшой, но вполне определенный эффект был заметен на Парк-Параде на расстоянии более полумили по прямой.
В этом случае волны, прежде чем достигнуть приемника, должны были пройти через несколько кирпичных и каменных стен, а кроме того между вибратором и приемником находилось несколько больших блоков зданий. Длина волны, даваемой вибратором, составляла, вероятно, шесть или семь метров, а волны такой длины претерпевают, повидимому, весьма малую потерю интенсивности, проходя через обычные кирпичные стены.
Опыт, поставленный в лаборатории Кавендиша, показал, что шесть сплошных стен и другие препятствия не вызывали заметного уменьшения наблюдаемого эффекта. Когда вибратор работал в верхнем этаже лаборатории, по всему зданию можно было получать значительный эффект независимо от находящихся на пути потолков и стен.
Большое число опытов было поставлено по изучению влияния длины и диаметра принил1ающих проводов. Если применялся достаточно апериодический вибратор, т. е. имеющий пластины с короткой самоиндукцией, то отклонение, как оказалось, постепенно возрастало с увеличением длины принимающих проводов, достигая максимума, который затем оставался неизменным при любом дальнейшем увеличении их длины.
Оказалось, что эффект, оказываемый на детектор, практически не зависит от площади поперечного сечения принимающих проводов. Тонкая проволока и толстый стержень одинаковой длины дают одинаковый эффект, металлическая пластинка, шириною 6 см, вызывает то же отклонение, что и тонкая проволока.
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