Перед вами, читатель, вторая книга, впервые изданная на русском языке, состоящая из шести лекций и двух речей Николы Теслы, прочитанных им в самых престижных научных и учебных заведениях Америки, Англии, Франции.
Потрясающие природные данные, неугасимое стремление к знаниям, живой интерес ко всему, чем так богат мир, постоянное самосовершенствование сделали из Николы Теслы уникальную личность, чей изобретательский талант и провидческие идеи еще предстоит по-настоящему оценить будущим поколениям. Лекции и речи читаются с большим интересом, поскольку дают возможность узнать Николу Теслу как большого ученого, глубокого философа и оригинального лингвиста.
Содержание:
-
Предисловие 1
-
1. Новый принцип устройства двигателей и трансформаторов переменного тока 2
-
2. Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в искусственном беспроводном освещении 7
-
3. Эксперименты с переменными токами высокого напряжения и высокой частоты 18
-
4. О свете и других высокочастотных явлениях 40
-
Введение - Некоторые мысли о глазе 40
-
Об устройствах и методах преобразования тока 43
-
О явлениях, производимых электростатической силой 46
-
Ток или электродинамические явления 49
-
Явления сопротивления 51
-
Об электрическом резонансе 52
-
О световых явлениях, полученных при помощи высокочастотных токов высокого напряжения 54
-
-
5. Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей 60
-
6. Лекция, прочитанная в Нью-Йоркской Академии наук 6 апреля 1897 Года 64
-
7. Тесла об электричестве - (Выступление) 72
-
8. Речь но случаю вручения медали Эдисона 76
-
Эпилог 80
-
Примечания 84
Никола Тесла
Лекции
Предисловие
В настоящей книге собраны уникальные лекции Николы Теслы, в которых он представил новые, никому не известные результаты своих научных исследований и экспериментальной работы. Его лекции производили ошеломляющий эффект на слушателей, - а ими были всемирно известные ученые и инженеры, поскольку Тесла выступал в особо авторитетных научных и профессиональных учреждениях Америки, Англии и Франции.
По заведенному обычаю после лекции присутствующие могли свободно обратиться к лектору с вопросами, высказать собственное мнение и даже критические замечания, что в большинстве случаев перерастало в научно-технический диспут и коллективное обсуждение. Однако после лекций Теслы не было ни дискуссий, ни обмена мнениями, ни критики; да и быть не могло: Никола Тесла говорил о таких изобретениях и открытиях, о которых слушатели даже помыслить не могли.
Другая особенность лекций Теслы заключалась в том, что он давал описание и объяснение сути своих уже запатентованных изобретений и открытий. Кроме того, в них содержались абсолютно новые информация и материалы, которые он не хотел или не имел времени патентовать.
Все эти лекции были прочитаны им между 1888-м и 1897 годами, в возрасте от 32 до 41 года - период его наиболее интенсивной и плодотворной деятельности.
С первой лекцией Тесла выступил 16 мая 1888 года в Американском институте электроинженеров в Нью-Йорке. Предметом лекции стал изобретенный им индуктивный электродвигатель переменного тока, который был намного совершеннее и проще известных тогда двигателей постоянного тока. Двигатель Теслы совершил настоящую техническую революцию, и с тех пор по сегодняшний день во всем мире он используется в качестве основной, а зачастую и единственно доступной силы, приводящей в движение станки на заводах и фабриках, транспортные средства и бытовые механизмы…
В основу работы двигателя Теслы положено вращающееся магнитное поле, генерируемое переменным током, - изобретение, ставшее результатом многолетней напряженной мыслительной работы, начатой Теслой еще в студенческие годы.
Вторая лекция Теслы, данная им 20 мая 1891 года в Колумбийском университете (Нью-Йорк), и третья лекция, прочитанная в Лондоне в Институте электротехнических инженеров (3 февраля 1892 года) и в Королевском научном обществе (4 февраля того же года), были посвящены многочисленным впечатляющим экспериментам с переменным током высокой частоты и напряжения, создаваемым его новейшим изобретением, получившим с тех пор самое широкое распространение, - ВЧ трансформатором. Тесла использовал его в основном в своих экспериментах над электрическим светом. По просьбе французских ученых Тесла повторил эти лекции в Париже 19 февраля 1892 года перед Международной ассоциацией электротехников и Французским физическим обществом.
В этих лекциях, зачаровывающих и приводящих в изумление авторитетных ученых-физиков и электротехников, Тесла раскрыл всё богатство и многогранность своих идей, которые он воплотил в бесчисленных опытах, подтвердивших их практическую применимость и специфические свойства токов высокой частоты, которые, как он предсказывал, будут иметь первостепенную важность при передаче радиоволн. Тесла пропускал эти токи через себя, шокируя аудиторию, когда огненные искры и лучистое свечение окутывали его, образуя ауру.
Рисунок, сделанный во время лекции Теслы в Колумбийском университете в Нью-Йорке, 1891
Сверкающие электронные лампы, заряженные высокочастотными токами Теслы (экспонировались на Всемирной выставке в Чикаго, 1893)
Первые из когда-либо полученных фотографий в фосфоресцирующем свете, сделанные в лаборатории Теслы (сняты Теслой и его другом Марком Твеном)
Он знал, что в силу своих особых, хорошо известных ему свойств эти токи не могли причинить вреда. Лампочки в его руке испускали яркий свет, хотя не были подсоединены посредством проводов ни к какому источнику питания.
Четвертую лекцию Никола Тесла представил 24 февраля 1893 года в Институте Франклина в Филадельфии и 1 марта 1893 года в Национальной ассоциации электрического освещения в Сент-Луисе. Речь в них шла о свете и явлениях свечения, связанных с токами высокой частоты.
Помимо чрезвычайно интересной вступительной беседы о человеческом глазе как самом сложном и значимом из органов чувств, благодаря которому стал возможен мировой прогресс человека и всего человечества, Тесла проблемы искусственного освещения с поведал о новых способах решения использованием фосфоресцирующих свойств определенных веществ, проявляющихся под действием высокочастотных токов, для производства которых он нашел совершенно новые способы, технологии и средства.
Свою пятую лекцию Тесла читал с 13 по 15 сентября 1898 года перед Ассоциацией электротерапевтов в Буффало. Высокочастотные токи Теслы уже в то время можно было использовать в терапевтических и других устройствах.
Уведомление об избрании Николы Теслы действительным членом Нью-Йоркской академии наук (27.05.1907)
Поперечное сечение и электрическая схема высокочастотного генератора Теслы
Многие заболевания стали излечимыми благодаря этим токам. В этой лекции Тесла детально объяснил всё новаторство своего изобретения. То, что было ноу-хау в те времена, теперь широко применяется в мировой медицине. Изобретение Тесла сначала испытывал на себе, дабы убедиться в безвредности как самого устройства, так и явления нагревания определенных частей на которые направлено действие прибора.
Гидроэлектростанция на Ниагаре, действующая по принципу системы многофазных переменных токов Теслы (1896)
Внутренний вид гидроэлектростанции на Ниагаре с генераторами многофазных переменных токов
Он также вскользь упомянул о том, что электронагрев можно использовать в металлургии и горной промышленности.
Шестая лекция была прочитана им 6 апреля 1897 года в Нью-Йоркской академии наук. Отдав прежде должное Рентгену за эпохальное открытие им так называемых Х-лучей, ранее физике неизвестных, Тесла приступил к рассказу о своих собственных достижениях. Речь шла о многочисленных универсальных высокочастотных генераторах, электроприводах и контроллерах электрических цепей, применимых в самых различных целях, в том числе для зарядки рентгеновских трубок. Помимо досконального знания им средств и способов производства токов очень высокой частоты и напряжения при использовании электрического резонанса, Тесла продемонстрировал глубокое понимание точных механизмов, которые он объединил посредством электрических цепей, обеспечив их стабильную и синхронную работу.
Никола Тесла в возрасте 61 года, когда он был награжден Золотой медалью Эдисона
Так как содержащиеся в книге лекции связаны с наиболее значительными публичными выступлениями Николы Теслы, в нее также включены еще две его речи, произнесенные им исключительно по случаю знаменательных событий в его жизни. Первая из них прозвучала в Эликотт-клубе в Буффало 12 января 1897 года на торжестве по поводу открытия крупной гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде, о которой он грезил еще будучи любознательным, с богатым воображением мальчиком из деревни Смиляны. Буффало был выбран еще и потому, что он был соединен с первой дальней линией электропередачи посредством многофазных токов, запатентованных Теслой ранее для передачи электроэнергии, когда он выиграл "войну токов" у сторонников постоянного тока (включая самого Эдисона). В своем выступлении Тесла подчеркнул преимущество переменного электрического тока - его можно производить, не загрязняя окружающую среду, что и доказала ГЭС на Ниагарском водопаде.
Другая официальная речь была произнесена Теслой 18 мая 1917 года на церемонии вручения ему Американским институтом электроинженеров одной из самых престижных наград в области электротехники Золотой медали Эдисона за научно-практическую деятельность. Присутствовавшие на собрании ученые и ведущие специалисты попросили его рассказать о своей жизни и работе, и Тесла увлеченно, и как всегда остроумно, поведал о необыкновенных обстоятельствах, событиях и происшествиях, которые случались в его жизни и работе.
Глубоко и всесторонне проникая в суть вещей и явлений, о которых он говорит, Тесла в своей речи использовал синтаксически сложные конструкции с многочисленными придаточными предложениями, разъясняющими все причины и следствия того, о чем шла речь в главном предложении.
Я убежден, что эта книга поможет читателям значительно обогатить свои познания о Тесле; те же, кто читает о нем впервые, получат полное представление о великом ученом, изобретателе, философе' и гуманисте, намного опередившем не только свое, но и наше время, - человеке по имени Никола Тесла.
Войин Попович, инженер, профессор Белградского университета
1. Новый принцип устройства двигателей и трансформаторов переменного тока
Я желал бы высказать свою благодарность профессору Энтони за оказанную помощь. Мне также хотелось бы поблагодарить м-ра Поупа и м-ра Мартина за поддержку. У меня не было достаточно времени, чтобы подготовиться лучше и охватить предмет шире, как я бы того хотел, к тому же здоровье мое сейчас не самое лучшее. И потому прошу о снисхождении и надеюсь, что то немногое, что я хочу представить вашему вниманию, заслужит одобрение.
Сейчас, когда существует столько мнений по поводу относительных достоинств систем, использующих переменный и постоянный токи, большое значение придается тому, можно ли успешно использовать переменный ток для работы двигателей. Трансформаторы, обладая множеством преимуществ, дали нам относительно совершенную систему распределения, и хотя, как и во всех областях знания, многое еще требует совершенствования, проделать в этом направлении осталось сравнительно немного. Передача же электроэнергии почти полностью происходит с помощью постоянного тока, и, несмотря на все затраченные усилия использовать для этих целей переменный ток, насколько известно, желаемого результата достигнуто не было. Из множества двигателей, работающих от переменного тока, можно упомянуть следующие: 1. Двигатель с последовательным возбуждением и разделенным полем. 2. Генератор переменного тока, чье поле возбуждается постоянными токами. 3. Двигатель Элью Томсона. 4. Комбинированный двигатель постоянного и переменного тока. Еще два двигателя этого типа вспомнились мне: 1. Двигатель, где одна обмотка соединена последовательно с трансформатором, а другая - со вторичной обмоткой трансформатора. 2. Двигатель, где обмотка якоря подключена к источнику тока, а обмотка возбуждения закорочена. Об этих двигателях я, однако, заметил только вскользь.
Предмет, который я имею удовольствие представить вашему вниманию, - это новая система распределения и передачи энергии переменными токами, имеющая особые преимущества, в особенности по отношению к двигателям, которые, в чем я уверен, будучи внедренными, покажут превосходное согласование с этими токами и результаты, ранее недостижимые без их использования, результаты, которые особенно желаемы для практики и которые не могут быть получены средствами постоянных токов.
Прежде чем углубиться в подробное описание этой системы, я полагаю необходимым сделать несколько замечаний касательно определенных условий, существующих для генераторов и двигателей постоянного тока, которые, хотя и широко известны, часто игнорируются.
Наши динамо-машины, и это хорошо известно, производят переменный ток, который мы выпрямляем посредством коллектора, сложного устройства и, скажем прямо, источника почти всех неприятностей при эксплуатации машин. Таким образом, полученные постоянные токи нельзя использовать в машинах, они должны быть - опять-таки при помощи подобного ненадежного устройства - преобразованы в свое первоначальное состояние - переменный ток. Функции, которые выполняет коллектор, носят внешний характер, и он ни в коем случае не воздействует на внутренний процесс работы машины. Следовательно, в действительности все машины - это машины переменного тока, а постоянными они являются только на участке внешней цепи при переходе от генератора к двигателю. Поэтому и только поэтому переменный ток более предпочтительное воплощение электроэнергии, а использование постоянного тока может быть оправдано только в том случае, если у нас имеются динамо-машины, которые вырабатывают, и двигатели, которые непосредственно используют такой ток.
Но действие коллектора двигателя двойное: во-первых, он реверсирует ток через двигатель и, во-вторых, он действует автоматически, поступательно сдвигая полюса одной из магнитных составляющих.
Осознав, что эти операции в системе бесполезны, необходимо заявить, что выпрямление переменного тока генератора и изменение направления тока в двигателе должны быть исключены, чтобы вызвать вращение двигателя, необходимо обеспечить поступательное смещение полюсов одного из его элементов.
И тогда сам по себе встает вопрос: Как этого добиться при помощи прямого действия переменного тока? Далее я расскажу, как мы пришли к такому эезультату.
В первом эксперименте барабан якоря состоял из двух пар катушек, расположенных друг к другу под прямым углом, а концы этих обмоток соединялись с двумя парами изолированных контактных колец как обычно. Кольцо изготовлено из тонких изолированных пластин листовой стали, на которое намотаны четыре катушки, каждые две противоположные катушки соединены последовательно, чтобы создать свободные полюсы на диаметрально противоположных сторонах кольца. Свободные концы катушек соединены с контактными кольцами ротора генератора так, чтобы образовать две независимые цепи, как показано на рисунке 9. Теперь понятно, для чего были предприняты такие действия, и я перехожу к диаграммам, то есть рисункам с 1 по 8а. При вращении ротора в генераторе с независимым возбуждением в катушках СС возникает ток, изменяющийся по величине и направлению в соответствии с хорошо известным законом. В положении, показанном на рисунке 1, ток в обмотке С равен нулю, в то время как катушка С пересечена максимальным магнитным потоком и подключения могут быть такими, что кольцо статора будет намагничено катушками CtCfтак, как это обозначено символами NS на рисунке 1а. Эффект намагничивания от катушек СС равен нулю, так как эти катушки включены в цепь катушки С.