Трактат об электричестве и магнетизме

Но мы показали, что каждый раз при этом происходит потеря энергии, и поэтому полная работа, затраченная на вращение машины, не переходит в полезную электризацию, но часть теряется на тепло и на шум от электрической искры.

Поэтому я считал желательным показать, как можно построить такую электрическую машину, которая не имела бы таких потерь производительности. Я не предлагаю пригодную форму машины, а рассматриваю пример такого метода, с помощью которого можно применить устройство, которое в тепловых машинах называют регенератором, и тем предотвратить потерю работы.

Рис. 18

Пусть на рис. 18 буквы 𝐴, 𝐵, 𝐶 и 𝐴', 𝐵', 𝐴' обозначают пустотелые закреплённые проводники, расположенные таким образом, что носитель движется последовательно внутри каждого из них. Из этих проводников пусть 𝐴, 𝐴' и 𝐵, 𝐵' почти полностью окружают носитель, когда тот находится в середине своего прохождения, а проводники 𝐶 и 𝐶' окружают носитель не столь полно.

Предположим, что 𝐴, 𝐵, 𝐶 соединены с лейденской банкой большой ёмкости, имеющей потенциал 𝑉, а 𝐴', 𝐵', 𝐴' соединены с другой банкой, имеющей потенциал -𝑉.

Пусть 𝑃 - один из носителей, движущийся по кругу от 𝐴 к 𝐶 и т. д. и приходящий на своём пути в соприкосновение с определёнными пружинами, из которых 𝑎 и 𝑎' соединены соответственно с 𝐴 и 𝐴', а 𝑐 и 𝑐' соединены с Землёй.

Предположим, что, когда носитель 𝑃 находится в середине 𝐴, коэффициент индукции между 𝑃 и 𝐴 равен -𝐴. Ёмкость носителя 𝑃 в этом положении оказывается больше, чем 𝐴, потому что он не полностью окружён приёмником 𝐴. Пусть ёмкость 𝑃 равна 𝐴+𝑎.

Тогда, если потенциал 𝑃 равен 𝑈, а потенциал 𝐴 равен 𝑉 заряд на 𝑃 будет равен (𝐴+𝑎)𝑈-𝐴𝑉.

Пусть теперь 𝑃, находясь в середине приёмника 𝐴, касается пружины 𝑎. Тогда потенциал 𝑃 равен 𝑉 такой же, как и потенциал 𝐴, поэтому заряд 𝑃 равен 𝑎𝑉.

Если теперь носитель 𝑃 покидает пружину 𝑎, он уносит с собой заряд 𝑎𝑉. Когда носитель 𝑃 покидает 𝐴, его потенциал уменьшается, и потенциал ещё больше уменьшается, когда 𝑃 попадает под воздействие проводника 𝐶', который электризован отрицательно.

Если в то время, когда носитель 𝑃 входит в 𝐶', его коэффициент индукции по отношению к 𝐶' равен -𝐶', а его ёмкость равна 𝐶'+𝑐' тогда, если потенциал 𝑃 равен 𝑈, заряд на 𝑃 равен (𝐶'+𝑐')𝑈+𝐶'𝑉'=𝑎𝑉. Если 𝐶'𝑉'=𝑎𝑉 то в этой точке потенциал 𝑃 обращается в нуль.

Пусть 𝑃 в этой точке приходит в контакт с пружиной 𝑒', которая соединена с Землёй. Поскольку потенциал 𝑃 равен потенциалу пружины, при замыкании контакта искра не возникает.

Этот проводник 𝐶', с помощью которого носитель 𝑃 имеет возможность соединяться с Землёй без искры, соответствует устройству, которое в тепловых машинах называется регенератором. Поэтому мы будем называть его Регенератором.

Пусть теперь 𝑃 движется дальше, находясь ещё в контакте с заземляющей пружиной 𝑒', пока он не входит в середину индуктора 𝐵, потенциал которого равен 𝑉. Если -𝐵 есть коэффициент индукции между 𝑃 и 𝐵 для этой точки, то, поскольку 𝑈=0, заряд на 𝑃 будет равен -𝐵𝑉.

Когда носитель 𝑃 отходит от заземлённой пружины, он уносит с собой этот заряд. По мере того как он движется из положительного индуктора 𝐵 по направлению к отрицательному приёмнику 𝐴' его потенциал становится отрицательным и возрастает по величине. В середине 𝐴', если бы он сохранил свой заряд, его потенциал был бы равен (-𝐴'𝑉'+𝐵𝑈)/(𝐴'+𝑎), и если 𝐵𝑉 больше, чем 𝑎'𝑉', численное значение потенциала будет больше, чем значение 𝑉'. Таким образом, перед тем, как 𝑃 дойдёт до середины 𝐴', существует некоторая точка, в которой его потенциал равен -𝑉'. Пусть в этой точке носитель вступает в контакт с отрицательной приёмной пружиной 𝑎'. Искры не возникает, поскольку оба тела находятся при одном и том же потенциале. Пусть 𝑃 движется дальше до середины 𝐴', всё ещё находясь в контакте с пружиной и поэтому имея тот же самый потенциал, что и 𝐴'. Во время этого движения 𝑃 передаёт 𝐴' отрицательный заряд. В середине 𝐴' носитель 𝑃 отходит от пружины и уносит заряд -𝑎'𝑉' по направлению к положительному регенератору 𝐶, где его потенциал уменьшается до нуля, и он вступает в контакт с заземлённой пружиной 𝑒. Затем он скользит вдоль заземлённой пружины и переходит в отрицательный индуктор 𝐵', причём за время этого движения он приобретает положительный заряд 𝐵'𝑉' который, наконец, передаёт в положительный приёмник 𝐴, и после этого цикл операций повторяется.

За время этого цикла положительный приёмник потерял заряд 𝑎𝑉 и получил заряд 𝐵'𝑉'. Таким образом, полный прирост положительного электричества равен 𝐵'𝑉'-𝑎𝑉.

Таким же путём находим, что полный прирост отрицательного электричества равен 𝐵𝑉-𝑎'𝑉'.