Квадратичная зависимость мощности электростатических эффектов имеет место также и с ростом скорости импульсов тока в проводнике, именно поэтому для получения таких специфичных импульсных токов высокой частоты и высокого потенциала Тесла и строил свои знаменитые электрические машины, сначала на основе многополюсных электромеханических генераторов (достигаемая частота — 10–30 кГц), а затем — полностью электрические осцилляторы самых разных конструкций и типов (обобщенное название — резонансный трансформатор, или катушка Теслы). Электрические осцилляторы позволили Тесле достигнуть частоты электрических импульсов уже в десятки мегагерц и выше.
Важно отметить, что для получения «электростатических эффектов» в катушке Теслы важна не высокая частота сама по себе, а именно «внезапность изменения
» и «скорость изменения в единицу времени», что обеспечивается соблюдением некоторых условий, которые будут рассмотрены в главе про аппаратную реализацию. В целом же все, что нужно понять на этом шаге, — это то, что Никола Тесла создал специальное устройство — электрический генератор, который генерирует не обычный ток, а электростатические эффекты. При этом, в отличие от обычных электростатических генераторов, которые накапливают заряд медленно, катушка Теслы позволяет управлять электростатическим зарядом с большой скоростью, создавая своего рода электростатические импульсы. Кстати, Нобелевский лауреат 2007 года по физиологии и медицине, сэр Мартин Дж. Эванс (Martin J. Evans), в своей Нобелевской лекции упомянул про катушку Теслы именно как об электростатическом генераторе (101).Природа и характер распространения этих высокоскоростных электростатических импульсов настолько отличаются от общепринятых представлений об электричестве, что мы должны уделить этому внимание.
Используя термин «электростатический», я соотносил его скорее с природой действия, чем со стационарным условием, с которым его обычно связывают.
Никола Тесла, «Электрический разряд в вакуумных трубках», 1891 г. (102)Интересно, что для такого рода электростатических импульсов толстые проводники с большой самоиндукцией приобретают, вообще говоря, свойства диэлектрика, что дает возможность «поддерживать разность потенциалов в несколько тысяч вольт между точками — на расстоянии не более нескольких дюймов друг от друга — на толстом медном бруске, имеющем ничтожно малое сопротивление
».Этот случай, таким образом, аналогичен тому, когда конденсатор при помощи проводника включается параллельно в цепь с источником переменного тока. При низкой частоте наибольшую нагрузку получает проводник, а конденсатор остается в сохранности; но при крайне высокой частоте роль проводника может стать ничтожной. В последнем случае разность потенциалов на выводах конденсатора может стать такой высокой, что наступит пробой диэлектрика, несмотря на то что выводы шунтированы проводником низкого сопротивления.
Никола Тесла, лекция в Лондонском Королевском научном обществе, 1892 г.С другой стороны, материалы или среды, являющиеся диэлектриками для обычного тока (например, воздух), ионизируясь под воздействием высокочастотных электростатических импульсов, становятся хорошими проводниками для таких импульсов. В связи с этим в одном из выступлений Тесла, продемонстрировав этот эффект экспериментально, предложил «реализовать любопытную систему распределения электроэнергии, которая заинтересовала бы газовые компании: металлические трубы, заполненные газом, где металл — это изолятор, а газ — проводник
» (42).
Фото 41. Схема аппаратуры, демонстрирующая передачу электрической энергии через разреженный газ (оригинальный слайд Теслы из Музея Теслы в Белграде). Демонстрация опыта в присутствии главного эксперта (фамилия — неразборчиво) из Патентного ведомства США (36)