Высокочастотные генераторы для электротерапевтических и иных целей

Некоторые теоретические возможности токов очень высокой частоты, а также наблюдения, которые я сделал мимоходом, когда экспериментиро- вал с переменным током, равно как и благотворное влияние трудов Герца и смелых взглядов Оливера Лоджа, подвигли меня в 1889 году начать сис- тематическое исследование высокочастотных явлений, и результаты, кото- рых я вскоре достиг, оправдали мои усилия по оборудованию лаборатории некоторыми особо эффективными устройствами и оказались весьма продук- тивными: разработаны генераторы переменного тока особой конструкции, усовершенствованы преобразователи обычного тока в ток высокой частоты, и оба эти достижения были в свое время описаны и теперь, я полагаю, всем известны.

Одной из особенностей токов высокой частоты, замеченной на ранних стадиях экспериментов, довольно необычной и представляющей интерес для врачей, является то, что они очевидно безвредны, и это позволяет пропус- кать через тело человека довольно значительное количество электрической энергии, не причиняя ему боли или большого неудобства. Эта особенность, к которой, совместно с другими неожиданными свойствами этих токов, я имел честь привлечь внимание научной общественности сначала в статье, поме- щенной в техническом журнале в феврале 1891 года, а затем в последующих выступлениях в научных обществах, очевидно доказала, что эти токи будут очень полезны, для целей электротерапии в особенности.

Что касается воздействия электричества было разумным предположить, что влияние на физиологию, каким бы оно ни было сложным, можно разде- лить на три аспекта. Во-первых, статический, то есть, тот, что в основном зависит от величины электрического потенциала; во-вторых, динамический, который в целом зависит от качества движения электричества или силы тока, проходящего сквозь тело; и, в-третьих, эффекты, имеющие ярко выражен- ную волновую или колебательную природу, то есть импульсы, в которых

Лекция прочитана на Восьмом ежегодном собрании Американской электротерапевтической ассоциации в Буффало 13-15 сентября 1898 года.

Никола Тесла. Лекции

электрическая энергия попеременно, с большей или меньшей частотой, меняет форму со статической на динамическую.

Обычно на практике эти аспекты сосуществуют, но при правильном вы- боре аппаратуры и соблюдении условий опыта экспериментатор может заста- вить один из них доминировать. Так, он может пропускать сквозь тело, или часть его, токи сравнительно большой величины при малом электрическом напряжении, либо он может подвергнуть тело большому электрическому на- пряжению, в то время, как ток будет крайне мал, или может, по желанию, подвергнуть пациента воздействию электрических волн, передаваемых на зна- чительное расстояние.

В то время как на усмотрение врача оставался вопрос об исследовании специфического воздействия тока на организм и определения надлежащих методов лечения, различные варианты воздействия тока на пациента были очевидны для электрика. Поскольку невозможно переусердствовать в точно- сти описания этого предмета, я полагаю полезным привести наглядные при- меры некоторых способов построения цепей, которые, впрочем, очевидны для большинства.

Первый и самый простой метод применения тока - соединить тело па- циента с выводами генератора, будь то динамо-машина или индукционная катушка. Рисунок 1 иллюстрирует данный случай. Генератор G может быть таким, что способен производить от пяти до десяти тысяч полных колебаний в секунду, эта цифра практически достижима. Электродвижущая сила, изме- ряемая при помощи прибора тепловой системы, может составлять от пятидеся- ти до ста вольт. Для того чтобы сквозь ткани проходил сильный ток, выводы ТТ, контактирующие с телом пациента, должны быть, конечно, большой пло- щади и покрыты материей, пропитанной раствором электролита, безопасного для кожи, либо контакт осуществляется погружением. Регулирование силы тока производится через ванночку А, снабженную двумя металлическими вы- водами Т’Т', имеющими значительную площадь, один из которых должен быть

Рис. 1

Рис. 2

227

подвижным. Ванночка наполняется водой, а к ней добавляется раствор элект- ролита до тех пор, пока не будет достигнут нужный уровень проводимости.

При необходимости использования тока небольшой силы и высокого напряжения, можно прибегнуть к помощи вторичной обмотки, как показано на рисунке 2. С самого начала я нашел удобным отойти от обычного метода намотки, когда имеется большое количество малых витков. По многим причи- нам врач сочтет более удобным взять большой обод Н, диаметром не менее, скажем, трех футов, желательно и более, и намотать на него несколько витков толстого кабеля Р. Вторичную обмотку S легко изготовить, взяв два деревян- ных обода hh и соединив их плотным картоном. Одного слоя обычного обмо- точного провода, не слишком тонкого, будет вполне достаточно, а количество витков, необходимое именно для такого типа катушки, легко установить после некоторых опытных включений. Две пластины большой площади, образу- ющие регулируемый конденсатор, можно использовать для синхронизации первичного и вторичного контуров, но в целом необходимости в этом нет. Таким образом, получаем недорогую катушку, которая противостоит пробою. Дополнительные ее преимущества, однако, обнаруживаются при идеальной регулировке, каковая достигается простым изменением расстояния между пер- вичной и вторичной обмотками, для чего возможность такого изменения надо сразу предусмотреть и, кроме того, в случае появления гармоник, которые более ярко выражены в катушках с таким толстым проводом, находящихся на некотором расстоянии от первичной обмотки.

Вышеописанные конструкции можно также использовать при работе с переменными или пульсирующими токами низкой частоты, по некоторые особенности токов высокой частоты позволяют применять последние таким способом, который абсолютно не подходит для первых.

Одной из наиболее важных особенностей токов высокой частоты, или, выражаясь обще, быстро меняющихся токов, является то, что они с трудом проходят по толстым проводникам с большой самоиндукцией. Препятствие, которое представляет собой самоиндукция для прохождения этих токов, на- столько велико, что оказалось практически возможным, как обнаружено во время ранних опытов и о чем уже говорилось, поддерживать разность по- тенциалов в несколько тысяч вольт между точками - на расстоянии не более нескольких дюймов друг от друга - на толстом медном бруске, имеющем ничтожно малое сопротивление. Такое наблюдение, естественно, привело к созданию конструкции, показанной на рисунке 3. Источником высокочастот- ных импульсов в данном случае служит уже известный нам трансформатор, питающийся от генератора G, подающего обычный постоянный или перемен- ный ток. Трансформатор включает в себя первичную обмотку Р, вторичную обмотку S, два конденсатора СС, соединенных последовательно, петлю или виток очень толстого провода L и прерыватель b. С петли L ток отводится двумя контактами сс', один из которых или оба могут перемещаться вдоль

Никола Тесла. Лекции

провода L. Путем изменения расстояния между этими клеммами, можно полу- чить на выводах или рукоятках ТТ разность потенциалов от нескольких вольт до многих тысяч. Такой метод работы с током полностью безопасен и крайне удобен, но он требует стабильной работы прерывателя Ь, задействованного при заряде и разряде конденсатора.

Еще одно не менее замечательное свойство высокочастотных импульсов было обнаружено в устройстве, при помощи которого они передаются че- рез конденсаторы, причем для прохождения большого объема тока требуется умеренная эдс и очень небольшая емкость. Такое наблюдение дало возмож- ность прибегнуть к схеме, показанной на рисунке 4. Здесь схема соединения примерно та же, что и на рисунке 3, за исключением того, что конденсаторы С С соединены параллельно. Это понижает частоту тока, но позволяет рабо- тать со значительно меньшим напряжением на выводах вторичной обмотки S. Поскольку последняя - это наивысшая расходная статья в подобных уст- ройствах и стоимость ее резко возрастает с каждым витком, экспериментатор увидит, что гораздо дешевле пожертвовать частотой, которой, однако, вполне достаточно для проведения большинства опытов. Однако для получения той же частоты ему лишь нужно пропорционально уменьшить количество витков либо увеличить длину первичной обмотки р, но поступая так, он потеряет в экономичности преобразования, да и прерыватель b потребует к себе больше внимания. Вторичная обмотка S' высокой частоты соединена своими вывода- ми с металлическими пластинами tt большой площади, и используемый ток снимается с подобных пластин t't’, расположенных поблизости. Напряжение и количество тока, снимаемого с выводов ТТ, можно легко регулировать, причем постоянно, просто меняя расстояние между двумя парами пластин tt и t't' соответственно.

Такая схема также дает возможность повышать или понижать потенци- ал одного из выводов Т, независимо от изменений, достигнутых на другом

Рис. 3

Рис. 4

229

выводе, таким образом можно добиться более сильного воздействия на ту или иную часть тела пациента.

Врач по тем или иным причинам может счесть удобным изменить схе- мы, показанные на рисунках 2, 3 или 4, заземлив один из высокочастотных выводов источника. Эффект будет во многом схожим, но в каждом конкрет- ном случае будут иметь место особенности. При заземлении имеет значение, какой из выводов вторичной обмотки замкнут на землю, так как при высо- кочастотных разрядах обычно превалируют импульсы какого-либо одного направления.

Среди замечательных свойств таких токов есть одно, которое в особен- ности полезно. Это - способность передавать большое количество электриче- ской энергии телам, которые полностью изолированы в пространстве. Прак- тичность этого способа передачи энергии, который уже успешно применяется и обещает приобрести особую важность в будущем, уже помогла отбросить устаревшее представление о том, что для передачи значительного количества электрической энергии требуется обратная цепь. При помощи новейшей аппа- ратуры мы имеем возможность по проводу, изолированному с одного конца, пропускать достаточной силы ток для того, чтобы оплавить его, либо по этому проводу передавать изолированному телу любое количество энергии. Этот способ применения высокочастотных токов для медицинских целей, кажется мне, предоставляет самые широкие возможности врачам. Эффекты, получае- мые таким образом, обладают свойствами, полностью отличными от тех, ког- да токи применялись одним из указанных выше способов.

Схема подключения, используемая обычно, показана на рисунке 5, ко- торый, если учесть предыдущие рисунки, не требует объяснения. Конденса- торы С С соединены последовательно, заряжать и предпочтительно от по- вышающего трансформатора, но с большим или меньшим успехом можно также использовать высокочастотный генератор переменного тока, электро- статическую машину или генератор постоянного тока. Первичная обмотка р, через которую проходят высокочастотные разряды конденсаторов, состоит из

Рис. 5

Рис. 6

Никола Тесла. Лекции

нескольких витков кабеля очень маленького сопротивления, а вторичная об- мотка s, желательно, чтобы она находилась на некотором расстоянии от пер- вичной для того, чтобы обеспечить свободные колебания, одним концом - то есть тем, что ближе к первичной обмотке, - замкнута на землю, в то время как второй конец ее соединен с изолированным выводом Т, соединенным, в свою очередь, с телом пациента. В данном случае важно добиться синхрон- ности колебаний в первичном и вторичном контурах р и 5 соответственно. Как правило, этого легче всего достичь путем изменения самоиндукции схемы, включив в нее первичную петлю или обмотку р, для чего предназначена регу- лируемая обмотка /; но в тех случаях, когда эдс генератора исключительно высока, например при использовании электростатической машины, конден- сатор, состоящий всего лишь из двух пластин, имеет достаточную емкость, и проще достичь поставленной цели, меняя расстояние между пластинами.

Когда первичные и вторичные колебания максимально синхронны, точ- ки наивысшего потенциала будут находиться на выводе Т, и потребление энергии будет по большей части происходить там. Присоединение тела па- циента к выводу в большинстве случаев значительно влияет на период ко- лебаний во вторичном контуре, делая его длиннее, и поэтому в каждом слу- чае требуется перенастройка первичной цепи для того, чтобы приспособиться к емкости тела, соединенного с выводом Т. Следует всегда поддерживать син- хронность, а интенсивность воздействия достигается перемещением вторич- ной обмотки ближе или дальше по отношению к первичной, по желанию. Я не знаю ни одной методики, которая позволяла бы подвергать человеческое тело такому крайнему электрическому напряжению, которое практически до- стигается указанным способом, и ни одной методики, которая позволяла бы передавать телу и получать от него без серьезного ущерба такие количества энергии, которые хотя бы приближались к тем, которые практически возмож- но использовать, как описано выше. Это происходит от того, что воздействие в основном поверхностное, причем по большей части оно касается передачи тока или, скажем более корректно, энергии. Если быстро и хорошо работает прерыватель, я полагаю вполне возможным передать человеческому телу и от- дать в пространство энергию в несколько лошадиных сил, причем совершенно безнаказанно, в то время как даже небольшая часть этой энергии, переданная другим методом, несомненно, причинит вред.

Когда человек подвергается воздействию такой катушки, а все настрой- ки сделаны верно, в темноте заметно, как все части его тела испускают свето- вые потоки. Эти потоки коротки и имеют тонкую текстуру, когда количество прерываний велико и прибор Ь, показанный на рисунке 5, работает без сбоев, но когда количество прерываний мало или прибор работает со сбоями, появ- ляются длинные и шумные потоки, которые причиняют некоторые неудоб- ства. Физиологическое воздействие этой аппаратуры может варьироваться от едва заметного, когда вторичная обмотка расположена далеко от первичной,

231

до наиболее интенсивного, когда обе они размещены близко друг к другу. В последнем случае уже через несколько секунд по всему телу разливается тепло, а затем человек обильно потеет. Я много раз, во время показа друзь- ям, подвергал себя воздействию колебаний гораздо дольше, и каждый раз, по прошествии примерно часа, меня охватывала огромная усталость, кото- рую трудно передать словами. Она была сильнее, чем та, что я испытывал во время наивысшего физического напряжения. Я не мог сделать ни шагу и с трудом открывал глаза. После этого я крепко спал, из чего следует, что воздействие, несомненно, благотворно, но «лекарство» это слишком сильное, чтобы принимать его часто.

Следует быть очень осторожным при проведении таких опытов по ряду причин. На поверхности кожи или недалеко от нее, там, где происходит на- иболее интенсивное воздействие, образуются различные химические вещества, в основном озон и азотистые соединения. Первый из них сам по себе обладает огромным разрушительным действием, и примером тому служит распад рези- новой изоляции провода так быстро, что ее применение очень непрактично. Азотистые соединения, при наличии влаги, - это в основном азотная кислота, которая в больших количествах может повредить кожу. До настоящего вре- мени я не заметил ран, которые можно было бы прямо отнести к этому об- стоятельству, хотя в некоторых случаях появлялись ожоги, очень похожие на те, которые наблюдались и объяснялись воздействием рентгеновских лучей. Это мнение, по-видимому, игнорируется, так как оно не подтверждено экс- периментально, равно как и мнение о том, что эти лучи есть поперечные ко- лебания. Но до тех пор, как исследования встанут на путь, который кажется сегодня верным, ученые предоставлены сами себе. Это положение дел замед- ляет прогресс и продвижение физиков в этих неизведанных районах, и делает и без того нелегкую задачу врачей еще более трудной и неопределенной.

Одно или два наблюдения, которые я сделал во время экспериментов с описанной аппаратурой, могут оказаться заслуживающими упоминания. Как уже ранее указывалось, когда колебания в первичной и вторичной обмотках синхронны, точки наивысшего потенциала находятся в определенной части вывода Т. Если синхронность совершенная и длина вторичной обмотки равна четверти длины волны, то эти точки располагаются точно на свободном кон- це вывода Т, то есть на том, что далее всего от конца провода, соединенного с этим выводом. Если это условие соблюдено и если теперь сократить период колебаний в первичной обмотке, точки наивысшего потенциала переместятся ближе ко вторичной обмотке, так как длина волны сократилась, и так как заземление вторичной обмотки теперь определяет положение узловых точек, то есть точек низкого потенциала. Так, меняя период колебаний в первич- ном контуре любым способом, точки наивысшего потенциала могут сдвигаться вдоль оси вывода Т, который умышленно изображен длинным. Такое же яв- ление, конечно, имеет место, если тело пациента служит выводом, и ассистент

Никола Тесла. Лекции

может движением рукоятки перемещать точки наивысшего потенциала вдоль тела с желаемой скоростью. Когда действие катушки наиболее интенсивно, район расположения точек можно легко установить, испытывая неудобство или же боль, которые они причиняют, и очень любопытно ощущать, как боле- вое пятно движется вдоль тела или иногда поперек, от руки к руке, если ка- тушка соединена соответствующим образом, точно повинуясь рукоятке, конт- ролирующей колебания. Хотя я не обнаружил особого воздействия во время подобных опытов, всегда чувствовал, что этот эффект можно использовать в электротерапии.

Еще одно многообещающее наблюдение заключается в следующем. Как уже ранее говорилось, приняв на вооружение описанную методику, тело че- ловека можно без вреда подвергнуть воздействию электрического напряже- ния, во много раз превосходящее то, что достигается при помощи обычных устройств, ибо оно может исчисляться несколькими миллионами вольт, как было доказано практикой. Итак, когда проводящее тело электризуется до такой степени, небольшие частицы, которые крепко удерживаются на его поверхности, отрываются с огромной силой и отбрасываются на расстояния, о которых можно только догадываться. Я обнаружил, что не только плотно прилегающие вещества, как, например, краска, отрываются от поверхности, но даже и частицы самых твердых металлов. Считалось, что такое дей- ствие имеет место только в вакууме, но оно происходит и в обычной атмос- фере. Упомянутые факты дают основания ожидать, что такой необычный эффект тоже найдет применение в электротерапии таким образом, какой я уже с пользой применял. Постоянное совершенствование устройств и изу- чение этого явления могут вскоре привести к разработке новейшего способа гигиенической обработки, которая обеспечит моментальное очищение кожи человека путем простого подключения его, а возможно, и просто помещения вблизи источника интенсивных электрических колебаний, таким методом помогая добиться эффекта отрывания в мгновение ока пыли или инородных частиц, приставших к телу. Практическая разработка такой методики, без сомнения, будет очень полезной для гигиены и позволит сэкономить время принятия ванн, а в особенности будет оценена теми, кто находит удовлетво- рение в том, чтобы браться за большее, чем то, чего они могут достичь.

Высокочастотные импульсы дают мощный эффект индукции и в этом свете могут быть использованы физиотерапевтами. Эти индуктивные эф- фекты либо электростатические, либо электродинамические. Первые зату- хают гораздо быстрее с увеличением расстояния - в квадрате, а вторые - в обычной пропорции к расстоянию. С другой стороны, первые усиливаются в квадрате по отношению к росту мощности источника, а вторые - прямо пропорционально мощности. Оба эти эффекта можно использовать для фор- мирования сильнодействующего поля, простирающегося на значительное рас- стояние, например в большом зале, подобное устройство можно разместить

233

в больнице или подобного рода заведении, где желательно лечить сразу несколько пациентов.

На рисунке 6 показано, как образуется электростатическое поле. На этом рисунке G - это генератор тока очень высокой частоты, С - это конден- сатор, компенсирующий самоиндукцию цепи, которая состоит из первичной обмотки Р индукционной катушки, где вторичная обмотка S соединена конца- ми с пластинами tt большой площади. При соблюдении всех известных пара- метров настройки, в промежутке между пластинами возникает очень сильное действие, и тело человека подвергается быстрой смене потенциала и воздей- ствию возникающих токов, что, даже на большом расстоянии, дает значитель- ный физиологический эффект. В своих первых опытах я пользовался двумя металлическими пластинами, но затем я обнаружил, что лучше заменить их двумя полыми медными шарами, на два дюйма покрытыми воском. Кабели, ведущие к выводам вторичной обмотки, были покрыты тем же составом, так что к ним можно было подносить руку, не боясь пробоя. Таким способом предотвращались неприятные удары током, которым был подвержен экспе- риментатор.

На рисунке 7 показана схема применения динамической индукции высо- кочастотного тока. Поскольку частота, получаемая от генератора, недостаточ- но высока, мы прибегли к помощи конденсаторов. После соответствующего объяснения выше, рисунок очень просто понять. Нужно только отметить, что первичная обмотка р, через которую разряжаются конденсаторы, изготовлена из толстого многожильного кабеля низкой индуктивности и сопротивления, и он проходит по всему залу. Можно включить любое количество вторичных обмоток sss, каждая из которых может состоять из одного слоя довольно толстого провода. Я обнаружил, что с практической точки зрения удобнее

Рис. 7

Рис. 8

Никола Тесла. Лекции

использовать целых сто, причем каждая настраивалась на определенный пе- риод и отвечала на определенное колебание в первичной обмотке. Такую ус- тановку я имел в лаборатории с 1892 года и она оказалась очень полезной, а мои посетители проявляли к ней большой интерес. В последний раз я имел удовольствие принимать членов вашей Ассоциации и развлекать их подобны- ми экспериментами, и я не могу не воспользоваться случаем, чтобы выразить свою благодарность за их визит ко мне, а также поблагодарить Ассоциацию за предоставленную возможность выступить. С той поры моя аппаратура была значительно усовершенствована, и теперь я способен создать в лаборатории поле с такой индукцией, что катушка диаметром в три фута, при правильной настройке, будет отдавать энергию со скоростью не менее четверти лошадиной силы, при этом неважно, где ее поместить в пределах колец первичной обмот- ки. В пределах этого пространства при помощи катушки легко получить длин- ные искры, потоки и остальные эффекты, и такие катушки, хотя они и не со- единены ни с чем, можно использовать наравне с обычными, и что еще более замечательно, они даже более эффективны. В течение последних нескольких лет я был вынужден демонстрировать опыты на публике, подчиняясь таким просьбам, но напряженная работа сделала это невозможным. Эти достижения есть результат медленного усовершенствования деталей устройств, которые я надеюсь описать в ближайшем будущем.

Какими бы ни были замечательными электродинамические индуктивные эффекты, они всё же могут быть усилены путем концентрации их действия на небольшой площади. Очевидно, как ранее указывалось, удается поддер- живать эдс в несколько тысяч вольт между двумя точками проводящего бруска или цепи длиной несколько дюймов, сила примерно той же величины возникает и в проводниках, расположенных рядом. И действительно, я обна- ружил, что практически возможно таким способом пропускать разряд через вакуумную трубку, несмотря на то что эдс, потребная для такого действия, составляет десять или двадцать тысяч вольт, и в течение длительного времени я проводил опыты в этом направлении с целью добиться освещения новым и экономичным способом. Но испытания показали однозначно, что такой ме- тод освещения сопровождается огромным потреблением энергии, по крайней мере с той аппаратурой, которая была в моем распоряжении на тот момент, и, обнаружив новый способ, который обещал большую экономию при преобразо- вании, я направил свои усилия в этом новом направлении. Вскоре после этого (примерно в июне 1891 года) профессор Дж. Дж. Томсон описал опыты, ко- торые, несомненно, являлись результатом долгих исследований, и в процессе описания сообщил много новой интересной информации; это подвигло меня вернуться к моим прежним экспериментам с еще большим рвением. Вскоре мои усилия были сконцентрированы на задаче получения наибольшего индук- тивного действия в небольшом участке пространства, и постепенно совершен- ствуя материальную часть, я добился поразительных результатов. Например,

235

если конец тяжелого металлического бруска поместить в петлеобразную цепь, которая сильно электризована, достаточно нескольких мгновений, чтобы бру- сок сильно разогрелся. Даже тяжелые куски других металлов нагревались так быстро, как будто их поместили в печь. Когда длинная непрерывная полоса, вырезанная из листа жести, помещалась внутрь кольца проводника, металл моментально плавился, причем это было похоже на взрыв, и не удивительно, ведь фрикционные потери накапливались в нем с интенсивностью примерно 10 лошадиных сил. Массивы слабо проводящих материалов вели себя подоб- ным же образом, а когда внутрь кольца поместили вакуумную трубку, стекло нагрелось почти до точки плавления за несколько секунд.

Когда я впервые наблюдал эти потрясающие эффекты, мне стало инте- ресно проверить, как они воздействуют на живые ткани. Как вы догадывае- тесь, я работал со всей осторожностью, еще бы, ведь я был свидетелем того, что в витке диаметром несколько дюймов работала эдс, измеряемая более чем десятком тысяч вольт, а такое высокое напряжение может вызвать в тка- ни разрушительные токи. Это тем более очевидно, что предметы, обладавшие меньшей проводимостью, быстро нагревались и частично разрушались. Мож- но представить мое изумление, когда выяснилось, что я могу поместить руку или иную часть тела внутрь кольца и держать ее там невредимой. Не один раз, движимый желанием сделать какое-либо новое и полезное наблюдение, я по собственной воле или по неосторожности производил опыты, сопряжен- ные с огромным риском, причем этого нельзя избежать в лабораторных усло- виях, но я всегда верил и верю теперь в то, что я никогда не предпринимал ничего более опасного, по моим оценкам, для здоровья, чем когда я поместил голову в то место, где работали эти крайне разрушительные силы. И всё же я это сделал и не один раз, и ничего не почувствовал. Но я твердо убежден в том, что такие эксперименты связаны с огромным риском, и некто, кто зайдет хотя бы на один шаг далее, чем я, может мгновенно погибнуть. Ибо условия могут напоминать те, что сопутствовали опыту с вакуумной трубкой. Ее можно поместить внутрь сильно электризованного кольца, и до тех пор, пока нет цепи для прохождения тока, она останется прохладной, и практиче- ски не будет потреблять энергию. Но в тот момент, как сформируется первый слабенький ток, большая часть энергии колебаний устремится в точку по- требления. Если в результате какого-либо действия в живой ткани или костях черепа сформируется проводящий участок, то это приведет к немедленному разрушению таковых и гибели безрассудного экспериментатора. Такой метод убийства, если его применить на практике, был бы абсолютно безболезнен- ным. Итак, почему же в том месте, где происходит такая яростная буря, живая ткань не повреждается? Можно предположить, что это происходит вследствие индуктивности, вызванной большой проводящей массой. Но этого не может быть, поскольку кусок металла обладает еще большей индуктивностью и всё же нагревается. Можно выдвинуть довод о том, что ткани обладают слишком

Никола Тесла. Лекции

большим сопротивлением. Но и это неправда, поскольку мы имеем свидетель- ства того, что ткани являются достаточно хорошими проводниками, к тому же предметы примерно той же сопротивляемости нагревались довольно сильно. Можно отнести этот факт к высокой удельной теплоемкости живой ткани, но даже приблизительный подсчет результатов опытов с другими телами пока- зывает несостоятельность этого довода. Единственно логичное объяснение, к которому я пришел на настоящий момент, это то, что живые ткани - конден- саторы. Только оно может объяснить неповреждаемость ткани. Причем, как только возникает неоднородная цепь, если, например взять в руки металли- ческий брусок и таким способом сформировать замкнутый контур, прохожде- ние тока через руки сразу ощущается, заметны и остальные физиологические эффекты. Наиболее сильное действие, конечно, достигается, если возбужда- ющее кольцо состоит только из одного витка, если соединения не составляют наибольшую часть длины цепи, в этом случае экспериментатор должен оста- новиться на наименьшем количестве витков, тщательно просчитывая: что он теряет, увеличивая число витков, и что приобретает, используя таким образом большую часть длины цепи. Следует всегда помнить, что когда возбужда- ющая катушка состоит из большого числа витков и имеет большую длину, в ней могут доминировать эффекты электростатической индукции, поскольку может наблюдаться существенная разность потенциалов - сто тысяч вольт и более - между первым и последним витками. Однако упомянутые эффекты всегда имеют место, даже когда виток всего один.

Если человека поместить внутрь такого кольца, любой металлический предмет, даже крайне малый, ощутимо нагревается. Без сомнения, металл также будет нагреваться - в особенности, если это железо, - при его внедре- нии в живую ткань, что открывает возможность для хирургического лечения таким способом. Могут стать возможными стерилизация ран, обнаружение или даже удаление металлических предметов из тела, а также хирургические операции разного рода при помощи совершенно новой методики.

Большинство из перечисленных результатов и других, еще более за- мечательных, можно добиться только при использовании конденсаторов. Вполне возможно, что немногие - даже из тех, кто работает в том же на- правлении, - понимают, какой чудесный это прибор. Позвольте мне развить свою идею. Можно взять конденсатор, небольшой, такой, что умещается в жилетном кармане, и, правильно его применяя, создать такое электриче- ское напряжение, что оно превзойдет - в сотни раз, если потребуется, - лю- бое напряжение, которое можно получить от самой большой электростати- ческой машины, которую когда-либо строили. Либо, применяя тот же самый конденсатор иным способом, можно получить ток такой силы, что сварочный агрегат покажется ничтожным. Те, кто придерживается распространенного мнения о напряжении электростатической машины или тока, полученного от коммерческого трансформатора, будут поражены этим высказыванием -

237

и всё же истинность его легко проверить. Таких результатов легко добиться, поскольку конденсатор может отдать накопленную энергию за непостижимо короткий промежуток времени. Физическая наука не знает ничего, что обла- дало бы таким свойством. Сжатая пружина, или аккумулятор, или иное уст- ройство, способное накапливать энергию, не могут сделать этого; если бы они могли, то с их помощью можно было совершить нечто, доселе невиданное. Приблизиться по действию к конденсатору может только взрывчатка, такая, как динамит. Но даже самый мощный взрыв такого вещества не идет в срав- нение со взрывом или разрядом конденсатора. Ибо в то время, как давление, которое может создать детонация химического вещества, достигает десятков тонн на квадратный дюйм, давление, которое может создать разряд конденса- тора, достигает тысяч тонн на квадратный дюйм, и если бы удалось создать взрывчатку, которая детонирует так же быстро, как разряжается конденсатор при условиях, которые вполне можно реализовать на практике, - одной ун- ции ее хватило бы, чтобы вывести из строя линкор.

То, что прибор, обладающий такими идеальными свойствами, найдет широкое практическое применение, я знаю давно, но я также давно убежден в том, что нам придется преодолеть много трудностей, чтобы заменить менее совершенные устройства, используемые в настоящее время повсеместно для разнообразных задач преобразования электрической энергии. Таких трудно- стей множество. Сами конденсаторы, в том виде, в каком они выпускаются, неэффективны, проводники неэкономичны, самая лучшая изоляция не удов- летворяет требованиям, а параметры наиболее эффективного преобразования трудно определить и соблюдать. Одна из трудностей, однако, наиболее се- рьезная из всех, и к которой я привлекал внимание, когда впервые описы- вал эту систему преобразования тока, обнаружилась в устройствах, которые обязательно используются для контроля заряда и разряда конденсатора. Они страдали неэффективностью и ненадежностью и угрожали доказать полную непригодность системы, серьезно ограничивая область ее применения и лишая многих ценных качеств. Несколько лет я пытался решить эту проблему, про- водя опыты с огромным количеством таких устройств. Многие из них обещали успех, но в конце обязательно проваливались. С неохотой я вернулся к идее, над которой работал очень давно. Она заключалась в том, чтобы заменить обычные щетки и сегменты коллектора t жидкими контактами. Тогда я столк- нулся с трудностями, но годы, проведенные в лаборатории, не прошли даром, и я добился прорыва. Вначале надо было добиться циркуляции жидкости, но прокачивание ее насосом оказалось непрактичным. Тогда мне явилась сча- стливая мысль сделать насос составной частью прерывателя цепи и помес- тить оба устройства в резервуар для предотвращения окисления. Затем были разработаны некоторые способы поддержания циркуляции, как, например, вращение ртутного тела. Потом я научился избегать износа, который всё же имел место. Боюсь, эти высказывания, которые показывают, сколько усилий

Никола Тесла. Лекции

было потрачено на эти, казалось бы, незначительные детали, не откроют вам высокого значения опыта, который я приобрел. Но должен признаться, что мое терпение подверглось огромному испытанию. В конце концов, к моему удовольствию, я создал приборы, простые и надежные в работе, не требую- щие особого внимания и способные преобразовывать значительные количе- ства энергии с приличной степенью экономичности. Они не самые лучшие из тех, что можно было сделать, это верно, но они вполне удовлетворительны, и я чувствую, что самое трудное позади.

Врачи теперь смогут получить прибор, отвечающий всем требованиям, и применять его в электротерапии любым из указанных способов. У них теперь появится возможность получить такую катушку, которая нужна им для вы- полнения конкретной задачи. Она даст любую силу тока и любое напряжение, которое им требуется. Такие катушки состоят из небольшого числа витков, и затраты на их изготовление будут крайне незначительными. Этот прибор даст врачу возможность генерировать рентгеновские лучи значительно боль- шей мощности, чем та, на которую способны обычные устройства. Произво- дители, правда, должны изготовить трубку, стойкую к износу и позволяющую концентрировать большее количество энергии на электродах. Когда это будет сделано, ничто не будет стоять на пути использования этого прекрасного от- крытия, которое в конце концов докажет свою ценность не только в руках хирурга, но также и физиотерапевта и, что еще более важно, бактериолога.

Для того чтобы дать понятие об этом приборе, в котором воплощены все усовершенствования, я обращусь к рисунку 9, на котором показан вид сбоку и вертикальный разрез. Расположение частей здесь такое же, как и в том при- боре, который демонстрировался ранее, с той лишь разницей, что возбуждаю- щая катушка с вибрирующим прерывателем заменена усовершенствованными прерывателями, о которых уже упоминалось.

Этот прибор состоит из литой формы А, имеющей выступающий рукав В, во втулке которого свободно вращается вал а. Последний несет на себе якорь, вращающийся в поле стационарного магнита М, а сверху размещается полый железный блок D, в котором расположен сам прерыватель. Внутри вала а, соосно ему, расположен меньший вал Ь, вращающийся на шариковых подшипниках и несущий эксцентрик Е. Так как этот эксцентрик находится на одной стороне, а валы а и Ь расположены вертикально, он остается не- подвижным во время вращения блока. К эксцентрику Е крепится устройство R в форме лотка с тонкими стенками, узкого на конце, ближайшем к блоку, и расширяющегося на другом конце. Небольшое количество ртути помещено в блок, и когда он вращается со стороны узкой части лотка, часть жидкости забирается и тонким широким слоем отбрасывается к центру блока. Верхняя часть блока герметично закрыта железной шайбой, как показано, причем эта шайба крепится на стальном стержне L, а диск F из того же металла имеет несколько контактных лопаток К. Стержень L изолирован от блока шайбами

239

N, а для удобства налива ртути предусмотрен небольшой винт о. Стержень L, образующий один вывод прерывателя, медной лентой соединен с первич- ной обмоткой р. Другой конец первичной обмотки р ведет к конденсатору С, помещенному в отсек короба А, другой отсек которого предназначен для переключателя S и контактных выводов прибора. Другой вывод конденсато- ра соединен с литой формой А и через нее с блоком D. При вращении блока контактные лопатки К с большой скоростью замыкают и размыкают контакт со ртутью, таким образом очень быстро замыкая и размыкая цепь. Применяя такой прибор, очень просто получить десять тысяч прерываний в секунду и более. Вторичная обмотка а состоит из двух отдельных катушек, располо- женных так, что их можно вынуть, а металлическая полоса посередине соеди- няет обмотку с первичной. Это сделано для того, чтобы предотвратить пробой вторичной обмотки при перегрузке на одном из контактов, как это часто слу- чается при работе с рентгеновскими трубками. Катушка такой конфигурации выдержит разность потенциалов значительно большую, чем выдерживают ка- тушки обычной конструкции.

Рис. 9

Никола Тесла. Лекции

Мотор имеет пластинчатые ротор и статор для того, чтобы позволить ему работать от источника переменного и постоянного тока, а валы располо- жены как можно более вертикально для удобства смазки. Так, единственное, что требует какого-то внимания, - это коллектор мотора, но там, где всегда доступен источник переменного тока, эта проблема не стоит.

Электрическая схема прибора уже демонстрировалась, а режимы его работы описаны в периодических изданиях. Обычный способ подключения показан на рисунке 8, где Эу4, - это контактные выводы цепи питания /' , а также имеется катушка индуктивности для повышения напряжения, кото- рая соединена последовательно с конденсатором С и первичной обмоткой РР. Остальные буквы обозначают части прибора и, соответственно, отмечены на рисунке 9, из которого ясно их назначение.