 |
 |
 |
 |
XI. о весьма быстрых электрических колебаниях
Электрические колебания разомкнутых индукционных катушек имеют период, который может измеряться десятитысячными долями секунды.
Приблизительно в сто раз быстрее совершаются колебательные разряды лейденской банки, которые наблюдал Феддерсен". Теоретически возможны еще более быстрые колебания в незамкнутых проволоках из хорошо проводящего материала, концы которых не нагружены большими емкостями; но, конечно, теория не в состоянии решить, возможно ли в действительности возбудить эти колебания такой интенсивности, чтобы они стали замет-ньши. На основании некоторых явлений я пришел к предположению, что колебания последнего рода действительно могут возникнуть при известных условиях, причем интенсивность колебаний настолько значительна, что действие их доступно наблюдению на расстоянии. Дальнейшие опыты подтвердили мое предположение, ввиду чего здесь будут изложены наблюденные мною явления и произведенные опыты.
Колебания, о которых здесь будет итти речь, в свою очередь, приблизительно в сто раз быстрее наблюденных Феддерсеном. Период этих колебаний, определяемый, конечно, лишь при помощи теории, измеряется стомиллионными долями секунды. Следовательно, в отношении продолжительности они занимают среднее место между звуковыми колебаниями весомых тел и световыми колебаниями эфира. В этом, а также в возможности того, что их ближайшее рассмотрение окажется полезным для теории электродинамики, заключается интерес, который они представляют.
Предварительные опыты
Если в разрядную цепь индукционной катушки последовательно с искровым промежутком включить искровой микрометр Рисса, полюсы которого соединены между собой длинным металлическим ответвлением то, если только длина воздушного промежутка микрометра не превысит известного предела,-разряд пройдет скорее через воздушный промежуток, чем через металлический провод. Это явление не ново; как известно, построение громоотводов для телеграфных проводов имеет своим основанием именно это явление. Только в том случае, если металлическое ответвление коротко и обладает небольшим сопротивлением, можно рассчитывать на исчез-
{Wied. Ann., 31, 421 (1887); Gesamm. Werke, В, II, S. 32}. " Литературу см. P. Колли [R. Colley], Wied. Ann., 26, 432, 1885 (a также примечание 1 в конце статьи).
новение искры в микрометре. И на самом деле длина получаемой искры уменьшается вместе с длиной ответвления, но полного ее погашения едва ли можно достигнуть. Даже и в том случае, когда оба шарика микрометра соединены толстой медной проволокой, длиной всего в несколько сантиметров, можно наблюдать искорки, хотя и очень короткие. Непосредственно этот опыт показывает, что в момент разряда потенциал изменяется вдоль замыкающей цепи на величину в сотни вольт на протяжении всего лишь нескольких сантиметров, косвенно же он дает указание на исключительно большую скорость, с которой происходит разряд. Ибо разность потенциалов между шариками микрометра может рассматриваться только как результат действия самоиндукции в металлической замыкающей цени.
Время, в течение которого потенциал на одном шарике испытывает заметные изменения, будет того же порядка, что и время, в продолжение которого эти изменения доходят до другого шарика через короткий отрезок хорошего проводника. Можно было бы предположить, пожалуй, столь большую плотность разрядного тока, что одно лишь сопротивление ответвления обусловит разность потенциалов на шариках микрометра. Но приблизительное рассмотрение количественных условий показывает, что это предположение неосновательно, а в дальнейших опытах такого рода предположение во-Фиг. 1. обще не может быть выдвинуто.
Замкнем опять искровой микрометр при помощи хорошего металлического провода, например медной проволоки диаметром 2 мм и длиной 0.5 м, согнутой в прямоугольник; но при этом мы не включаем его в разрядную цепь индукционной катушки, а соединяем только один из ее полюсов с какой-нибудь точкой разрядной цепи при помощи промежуточной лроволоки. На фиг. 1 представлено расположение приборов: А схематически изображает индукционную катушку, В-разрядник, М-микрометр. Во время действия индукционной катушки мы будем опять наблюдать в микрометре поток искр, достигающий иногда длины в несколько миллиметров. Этот опыт показывает, во-первых, что в момент разряда интенсивные электрические движения происходят не только в самой цепи, замыкающей разрядник, но и во всех соединенных с ним проводах; во-вторых, он показывает нагляднее, чем предыдущий опыт, что эти движения происходят очень быстро и поэтому должен быть принят во внимание даже тот промежуток времени, в продолжение которого электрические волны проходят через короткие металлические провода. В самом деле, опыт этот можно объяснить только таким образом, что изменение потенциала, создаваемое индукционной катушкой, достигает шарика 7 на заметное время раньше, чем шарика 2. Это явление становится поразительным, если принять во внимание, что электрические волны, насколько нам известно, распространяются в медных проволоках почти со скоростью света. Поэтому мне казалось достойным труда исследовать, какие условия будут способствовать появлению сильных искр в микрометре. Для краткости эти искры в противоположность собственно разряду мы будем называть смежными искрами, а замыкающую цепь микрометра - смежной цепью.
Прежде всего оказалось, что для достижения смежных искр, длиной в несколько миллиметров, требуются сильные разряды. Поэтому для всех дальнейших опытов я пользовался большой катушкой Румкорфа [Riihm-korff], длиной в 52 см, диаметром в 20 см; катушка была снабжена ртутным
прерывателем и возбуждалась шестью большими элементами Бунзеиа [Bunsen]. При маленьких катушках получались в качественном отношении те же результаты, но смежные искры были в этом случае короче, и поэтому наблюдать различие между ними было труднее. То же самое имело место и при разряде лейденских банок или батарей, которые были включены вместо индукционной катушки. Далее оказалось, что и в случае применения одного и того же прибора большое значение имеет характер возбуждающей искры в разряднике. Если искра будет возникать между двумя остриями или между острием и пластиной, она вызывает лишь весьма слабые смежные искры; точно так же не производит действия разряд через разреженные газы или в трубке Гейслера. Хорошее действие получается только при искре между двумя шариками, причем искра не должна быть ни слишком короткой,ни слишком длинной. Если она короче "/а см, то смежные искры будут слабыми, если же длиннее Г/ см, то они почти совершенно не появляются. Я использовал в дальнейших опытах как наиболее подходящие искры длиной приблизительно в / см между двумя латунными шариками диаметром в 3 см. Но и такие искры не всегда одинаково проявляли свое действие; малейшие обстоятельства, часто не находящиеся в видимой связи, могли вызвать бездеятельную искру вместо деятельной. После некоторого упражнения по виду и шуму искры можно судить о ее способности возбуждать смежные искры. Деятельные искры белого блестящего цвета, слегка зазубрены и сопровождаются резким треском. Легко показать, что искра в разряднике является существенным условием для смежной искры; для этого нужно раздвинуть разрядные шарики настолько, чтобы перейти пробивное расстояние индукционной катушки; тогда исчезнет всякий след смежной искры, хотя появляющиеся напряжения будут больше, чем раньше.
Длина цепи микрометра, естественно, имеет большое влияние на длину искры в ней. Чем цепь длиннее, тем больше будет замедление, которое испытывает проходящая электрическая волна между появлением ее на одном и на другом шариках микрометра. Если смежную цепь взять весьма небольшой длины, то смежные искры будут очень короткими,но едва ли возможно составить такую цепь, в которой при благоприятных условиях все-таки не появились бы искры. Если толстую медную проволоку длиной 4-б см заострить на концах, согнуть в почти замкнутый крзт, изолировать ее и прикоснуться затем этой маленькой проволочной цепью к разряднику, то разряды индукционной катушки будут вообще сопровождаться некоторым, весьма коротким потоком искр между остриями. Толщина и материал, следовательно, и сопротивление смежной цепи имеют весьма незначительное влияние на длину смежной искры. Поэтому мы были вправе отрицать, что сопротивление вызывает появление разности потенциалов. И на основании нашего представления об этих явлениях мы не должны удивляться тому, что сопротивление почти совсем не играет роли, так как скорость распространения электрической волны в проволоке зависит в первую очередь только от ее емкости и самоиндукции, но не от ее сопротивления. Точно так же не оказывает существенного влияния и длина соединительной проволоки между главной цепью и смежной, если только она не превыст длины в несколько метров. Можно предположить, что электрическое возмущение, идущее от главной цепи, распространяется через эту проволоку без значительного ослабления.
Но зато положение точки приключения соединяющего провода к смежной цепи оказывает весьма значительное влияние на длину смежной искры. Этого и приходится ожидать, если наше толкование явления вообще верно.
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