 |
 |
 |
 |
диаметром 40 см, прикрепленной к деревянной jj
подставке и снабженной в центре винтом для за- "-"
жимания проводников. Последние представляют Фиг. i.
собой жесткие 2 мм медные проволоки различной длины, в зависимости от желательной длительности колебания. Искры проскакивают между латунными шариками радиусом в 2 см или между маленьки]ии полыми шариками радиусом в 1 см. Большей частью применялась маленькая индукционная катушка, питаемая двумя неболь--шими аккумуляторами. Были сделаны также отдельные опыты с большой катушкой Румкорфа с ртутным прерывателем, которая возбуждалась-пятью аккумуляторами. Индукционная катушка устанавливалась всегда как можно ближе, подводящие проводники были коротки и тонки и укреплялись позади шариков в небольших отверстиях.
1 Н. Р о i п с а г ё. Electricite et Optique. II. Paris, 1891. Georges Carre, Editeur. * H. Hertz. Wied. Ann., 42, 407 (1891).
ключение о числе колебаний в первичном проводнике. При этом, правда, предполагается, что затухание во вторичном проводнике сравнительно невелико. Это можно показать на основании различных соображений и опытов.
Для читателей, которые мало интересуются подробностями, я могу уже здесь сообщить результаты моих опытов. Я нашел, что при обычных соотношениях затухание в первичном проводнике очень сильное. Каждое отклонение составляет самое большее 0.77 от предыдущего отклонения в туже сторону. Для определенного случая, к которому относятся мои лучшие опыты, фиг. 4 показывает ход колебаний во времени. Фигуры 5а и 56 представляют наглядно колебания во вторичной цепи, когда ее собственные колебания происходят столь же быстро (а) или на J- быстрее, чем колебания первичного проводника (б).
Работа была выполнена в течение зимнего семестра в здешнем Физическом институте. Основными идеями метода, равно как и рядом ценных указаний, касающихся деталей выполнения, я обязан г-ну проф. Герцу. Я хочу также отметить, что при выполнении настоящей работы я извлек много полезного из лекций г-на Пуанкаре по электродинамике. Эти лекции, которые я слушал в летнем семестре 1890года, ныне уже вышли из печати\ В этой моей работе можно обнаружить существенные совпадения с мыслями, высказанными там в добавленном впоследствии примечании V (1. с, стр. 247).
I. Инструменты и предварительные опыты
3. Полную картину явлений резонанса можно получить путем измерения интенсивности вторичных колебаний при различных известных соотношениях между периодами колебаний в обеих цепях тока. Эта интенсиг-ность может быть оценена, исходя из длины вторичной искры, но выгоднее применить для измерения другое действие: вызываемые электрическими колебаниями механические силы.
4. Общая установка для этих измерений интенсивности видна из фиг. 1
Первичный проводник тока СС представляет собой (отвлекаясь от индукционной катушки) тело вращения. Каждая из емкости СС является круглой шайбой из листового цинка.
Вторичная цепь состояла из 2 мм медного провода, образующего квадрат со стороной 60 см, и устанавливалась точно в меридиональной плоскости первичного проводника, на расстоянии 50 см от него.Для изменения периода колебаний часть а могла быть заменена другими проводниками. В Е вторичная цепь прерывалась; здесь включался род электрометра для упомянутых измерений интенсивности.
5. Вследствие электрических колебаний один полюс положителен, а другой отрицателен, или наоборот. Маленький проводник, подвешенный в прол1ежутке, электризуется через влияние соответственно изменяющимся образом и поэтому притягивается обоими полюсами. Весьма целесообразно придавать полюсам форму квадрантов, расположенных диаметрально друг против друга, а маленькому проводнику - известную форму сектора стрелки электрометра (фиг. 2).
Квадранты имели внутренний радиус 3 см и высоту ! .6 см, минимальное расстояние между стрелкой и квадрантом составляло 0.8 см. При этом расстоянии никогда не проскакивали видимые искры; однако от времени до времени происходила электризация стрелки, что тотчас же обнаруживалось по смещению нулевой точки. Тогда наблюдение прекращалось и прикосновением стрелка Фиг. 2. разряжалась. Для подвеса служила кварцевая нить длиною 2 см, сама же стрелка была сделана из тонко прокатанного алюминия и снабжена зеркальцем, отклонения которого наблюдались с помощью зрительной трубы и шкалы. С места, где находилась зрительная труба можно было посредством веревок пускать в ход индукционную катушку. Наблюдалось всегда первое отклонение, так как оно оказалось довольно постоянным, в то время как при продолжающемся действии индукционной катушки длительное устойчивое положение не могло быть достигнуто. Отклонение при резонансе составляло большей частью 30-40 делений шкалы. Для сравнения может служить то, что от 20 элементов Даниеля отклонение составляло 19 делений шкалы.
Электрометр, как это видно из фиг. 1, расположен в общей центральной плоскости обеих цепей. При такой установке я не мог наблюдать никакого отклонения вследствие электростатического влияния; для контроля шарики отодвигались один от другого так далеко, что искры больше не проскакивали, и тогда никакого отклонения не наступало. Это отклонение появлялось лишь при очень несимметричной установке; применение предохранительной сетки было поэтому излишним.
6. Для изменения периода колебаний вторичной цепи были изготовлены девять различных проволок а. Первая была прямая, остальные имели посредине равнол1ерно увеличивающееся число витков: средняя (№ 5) 10, последняя (№ 9) 20. Все были из 2 мм медной проволоки, радиус и шаг катушек составляли, примерно, 2см. Полные длины вторичных цепей №№ 1, 5 и 9 были 240, 320 и 400 см.
Включением между емкостями и шариками прямых проволок различной длины первичный проводник мог быть приведен в резонанс с какой-нибудь из этих девяти вторичных цепей. По отклонениям электрометра соответствующие длины проволок могли быть определены с точностью до 1 см. Была произведена настройка для цепей №№ 1,5 и 9 и соответствующие длины L первичного проводника, при измерении от С до с, были найдены равными 164, 204 и 246 см. Исследование относится к среднему из этих Значений, L=204 см.
1 S а г а S 1 п et de 1а R 1 v е, Arch, des sciences phys. et nat, 23, 113 (1890).
7. Длительность одного колебания определялась измерением волн в проволоке. Так как это необходимо лишь для нахождения относительных чисел, то - пожалуй, еще не решенный-вопрос о скорости распространения вдоль проводов не играл здесь никакой роли.
Передвигать вторичную цепь с электрометром вдоль проволоки было нелегко. Поэтому была изготовлена вторая подвижная цепь, в которую была включена катушка № 5, и резонанс с главным первичным проводником достигался изменением емкостей на концах провода. Настройка производилась обычным способом - наблюдением вторичных искр; хотя этот метод и не дает большой точности, но и здесь это вносит заметную ошибку лишь в абсолютные значения длин волн, а не в относительные числа. В этой подвижной вторичной цепи последовательно включались провода №№ I, 5 и 9 и измерялись волны, создаваемые соответствующими первичными проводниками, L = 164, 204, 24бсм.Таким образом, измерения производились всегда при резонансе, чем исключались ошибки, которые могут происходить вследствие явления «множественного резонанса»,i и можно было найти общую длину волны X использованных первичной и вторичной цепей. Результаты большого числа измерений были следующие:
Вторичная №... 1 5 9
Первичная..... Li=164 L=20i Le=246
Длины волн .... Ai=385-7 /=443.0 As,=499.5
Общий период колебаний среднего первичного проводника и соответствующего вторичного я выбрал в качестве единицы времени. Тогда для цепей 1 и 9 получим:
x, = b.=5l = 0.873; х,=Ь = = 1.128.
Отсюда путем интерполяции вычислена следующая таблица (1) относительного периода колебания х=Тп1Т для всех девяти вторичных цепей:
1 23 456 7 89
<1) х=0.873 0.904 0.933 0.968 1 1.032 1.064 1.096 1. П8
II. Результаты опытов
8. Для интенсивности вторичных колебаний мы имеем относительную меру в отклонениях электрометра Еп. Эти отклонения могут быть наблюдаемы при определенных выше девяти значениях относительного периода колебаний х„,причем средний первичный проводник L =204 см оставляется неизменным, во вторичную же цепь включаются девять различных проволок а. В качестве примера можно привести следующий ряд наблюдений;
х„=0.873 0.904 0.936 0.968 1 1.032 1.064 1.096 1.128 £„=5 7.3 11.7 22.0 39.9 23.3 8.6 4.8 2.1
Если нанести периоды колебаний как абсциссы, а отклонения электрометра как ординаты, получается кривая, которая при абсциссе 1, т. е. при одинаковых периодах, имеет явно выраженный максимум.
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