Всё это указывает на возможность получить с помощью подобной лампы намного более высокую эффективность, чем достижима с помощью обычных ламп. Как показывает мой опыт, бруски доводятся до высокой степени накаливания при гораздо меньших потенциалах, чем это определяемые из расчетов, и бруски можно располагать гораздо более удаленно друг от друга. Мы легко можем предположить, и это вполне вероятно, что бомбардировка молекулами — важный элемент в нагреве, даже если колба самым тщательным образом откачана, как это было у меня. Потому что хотя количество молекул, говоря сравнительно, незначительно, кроме этого из-за того, что средний свободный пробег очень велик, столкновений меньше, и молекулы могут развить гораздо более высокие скорости, так что благодаря этой причине тепловой эффект может быть достаточно значительным, как в экспериментах Крукса с излучающим веществом.
Но в то же время возможно и то, что мы здесь имеем дело с возросшей легкостью потери заряда в высоком вакууме, когда потенциал быстро переменяется, в каковом случае основное нагревание было бы благодаря пульсации зарядов в нагретых телах. Или же, иначе, наблюдае- мые факты могут главным образом объясняться эффекту острий, о котором я говорил ранее, вследствие которого бруски или нити накала, помещенные в вакуум, эквивалентны конденсато- рам с площадью во много раз большей, чем вычисленная из их геометрическим размеров. Уче- ные до сих пор расходятся во мнениях по поводу того, должна или не должна происходить потеря заряда в совершенном вакууме, или, другими словами, является эфир проводником или пет. Если бы было верно первое, то тонкая нить, помещенная в полностью откачаную колбу и подсоединенная к источнику огромного постоянного потенциала, накалялась бы.
В соответствии с вышеописанным принципом я сделал и использовал различные виды ламп с жаростойкими телами в форме нитей (Рис. 20) или брусков (Рис. 21), и в этом направлении ведутся исследования. Без всякого труда достигается такая высокая степень накаливания, при которой обычный уголь, по всей видимости, плавится и испаряется. Если бы можно было достичь абсолютного вакуума, такая лампа, хотя не работающая от обычно используемых аппаратов, но запитываемая токами соответствующего характера становилась бы источником света, который никогда бы не портился и был бы намного эффективнее, чем обычная лампа накаливания. Конечно, такого совершенства не достичь никогда, и очень медленное разрушение и постепенное уменьшение в размере всегда происходит, как в нитях накала. Но становится невозможно внезапное и преждевременное отключение из-за перегорания нити, особенно когда накаливаемые предметы сделаны в форме блоков.
При таких быстро переменяющихся потенциалах, однако, нет необходимости заключать в колбу два бруска, но можно использовать один брусок, как на Рис. 19, или нить (Рис. 22). Напряжение в данном случае, конечно, должно быть выше, но оно получается легко, и кроме того совсем не всегда является опасным.
Легкость, с которой нить или брусок в такой лампе доводятся до каления, при прочих равных условиях, зависит от размера колбы. Если бы можно было получить совершенный вакуум, размер колбы значения бы не имел, потому что тогда накаливание было бы полностью вызвано пульсацией зарядов, и вся энергия бы отдавалась в окружающую среду в виде излучения. Но на практике этого происходить не может. В колбе всегда остается некоторое количество газа, и откачку можно произвести до высочайшей степени, все же при использовании таких высоких потенциалов пространство внутри лампы накаливания должно рассматриваться как проводящее. И я допускаю, что при оценке количества энергии, которое может отдаваться нитью накала окружающей среде мы можем рассматривать внутреннюю поверхность лампы как одну обкладку конденсатора, а воздух и другие объекты, окружающие лампу, как другую обкладку. Без сомнения, в том случае, когда чередования очень низки, заметная часть энергии отдается через электризацию окружающего воздуха.
Для лучшего изучения данного предмета я провел несколько экспериментов с чрезвычайно высокими потенциалами и низкими частотами. При этом я наблюдал, что если поднести руку к лампе накаливания, — при этом нить накала соединена с одним из выводов катушки, — то можно ощутить мощные вибрации, образующиеся из-за притяжения и отталкивания молекул воздуха, которые электризуются посредством индукции через стекло. В некоторых случаях, когда это воздействие было очень интенсивным, я мог слышать звук, который должен вызываться той же причиной.
Когда чередования низкие, от колбы вполне можно получить очень сильный шок. Вообще, когда колбу или объекты некоторого размера подсоединяют к выводам катушки, надо следить за ростом потенциала, так как он может возникнуть от одного только подключения лампы или пластины к выводу, и потенциал может во много раз превысить свою первоначальную величину. Когда к выводам подключены лампы, как показано на Рис. 23, емкость ламп должна быть такой, чтобы при имеющихся условиях давать максимальный рост потенциала. Этим путем можно получать нужное напряжение при меньшем числе витков провода.
Срок службы таких ламп, как описаны выше, зависит в основном, конечно же, от степени откачки, хотя в какой-то мере и от формы бруска огнеупорного материала. Теоретически, казалось бы, маленькая сфера из углерода внутри стеклянной сферы не будет разрушаться из- за молекулярной бомбардировки, потому что, когда материя в колбе излучает, молекулы будут двигаться по прямым линиям и будут редко ударяться о сферу по косой. В связи с такой лампой возникает интересная мысль, что в ней "электричество" и электрическая энергия должны, по- видимому, двигаться одинаковым образом.
Использование переменных токов очень высокой частоты позволяет передавать посредством электростатической или электромагнитной индукции через стекло лампы достаточное количество энергии, чтобы удерживать нить в состоянии накала и таким образом обходиться без вводных проводов. Такие лампы предлагались, но они не могли успешно работать из-за отсутствия необходимого оборудования. Я сделал и провел эксперименты с множеством видов ламп, основанных на этом принципе, с непрерывными и разрывными нитями. Когда вторичную обмотку помещают внутрь лампы, лучше соединять со вторичной обмоткой конденсатор. Когда происходит передача посредством электростатической индукции, то конечно используется очень высокое напряжение с [самыми высокими] частотами, достижимыми с помощью машины. К примеру, при площади поверхности конденсатора в сорок квадратных сантиметров, что не является невыполнимо большим, и стекле хорошего качества толщиной 1 мм, при токе, переменяющемся 20 тысяч раз в секунду потребуется потенциал приблизительно в 9,000 вольт. Может показаться, что это много, но поскольку каждая лампа может быть включена во вторичную обмотку трансформатора очень малых размеров, то это не создаст никаких неудобств, и кроме того не будет приводить к фатальным травмам. Лучше, если все трансформаторы будут соединяться последовательно. Регулировка не вызовет никаких трудностей, так как при токах таких частот поддерживать константный ток очень легко.
На прилагаемых рисунках приводятся некоторые виды ламп такого рода. На Рис. 24 изображена лампа с разрывной нитью накала, а на Рис. 25а и 25Ь лампы с одной внутренней и внешней обкладкой и одной нитью накала. Я также изготовил лампы с двумя внутренними и внешними обкладками и непрерывным контуром, соединяющим последние. Такие лампы работали у меня от импульсов тока тех огромных частот, которые можно получить от пробойного разряда конденсаторов.
Пробойный разряд конденсаторов особенно хороню подходит для питания таких ламп — без наружных электрических соединений, — посредством электромагнитной индукции, когда эффекты электромагнитной индукции очень сильны. И я смог получать требуемую степень накала с помощью только лишь нескольких коротких витков провода. Этим способом так же можно добиться накаливания в простой замкнутой нити накала.