«Детская книга науки»

Замечательный эффект магнетизма на всю материю, так умело исследованный Фарадеем и другими, будет объяснен в другой части этой книги — а именно в статье о диамагнетизме.

Fig. 200.

Волшебник и его скала-магнит. — См. Сказку.

ГЛАВА XVI.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МАШИНЫ.

Эксперименты, уже описанные для иллюстрации некоторых явлений электромагнетизма, имеют настолько простой характер, что их можно понять без труда; но не так легко оценить любопытный факт невидимой силы, производящей движение. Уже было объяснено, что медная или другая металлическая проволока, передающая ток электричества, становится на время наделенной магнитной силой, и если ее держать над, под или близко к подвешенной намагниченной стальной игле, она воздействует на нее в очень заметной степени, заставляя ее двигаться вправо или влево, в зависимости от направления электрического тока; и чтобы составить некоторое представление о состоянии металлической проволоки во время прохождения через нее электричества, можно обратиться к прилагаемым диаграммам. (Рис. 201, 202.)

Fig. 201.

Часть квадратного медного проводника, в котором a b представляет направление электричества, а маленькие стрелки c c c c — магнитный ток или вихрь под прямым углом к электрическому току, оказывающий тангенциальное действие.

Fig. 202.

Круглая проводящая проволока, в которой электрический ток течет в направлении большой стрелки a b, а маленькие стрелки указывают направление магнитной силы.

Доктор Роже говорит: «Магнитная сила, исходящая от электрической проводящей проволоки, полностью отличается по своему способу действия от всех других сил в природе, с которыми мы знакомы. Она не действует в направлении, параллельном току, проходящему по проволоке, ни в какой плоскости, проходящей через это направление. Она явно проявляется в плоскости, перпендикулярной проволоке, но все же не имеет тенденции перемещать полюса магнита по прямой или радиальной линии, ни прямо к проволоке, ни прямо от нее, как в любом другом случае притягательного или отталкивающего воздействия. Особенность ее действия заключается в том, что она производит движение в круговом направлении вокруг проволоки — то есть в направлении под прямым углом к радиусу, или в направлении касательной к кругу, описанному вокруг проволоки в плоскости, перпендикулярной ей; следовательно, электромагнитная сила оказывает тангенциальное действие, или то, что доктор Волластон называл головокружительным или вихревым движением.

Доктор Фарадей пришел к выводу, что между проволокой и любым полюсом магнита нет реального притяжения или отталкивания, действие, которое имитирует эти эффекты, имеет сложный характер; он также сделал вывод, что проволока должна вращаться вокруг магнитного полюса стержневого магнита, а магнитный полюс — вокруг проволоки, если можно придумать соответствующие средства для реализации этих тенденций и для изоляции действий одного полюса. Идеей электромагнитного вращения мир обязан доктору Волластону; но доктор Фарадей с присущей ему изобретательностью первым практически реализовал эту теорию. Вращение проволоки (передающей ток вольтова электричества) вокруг одного из полюсов магнита хорошо демонстрируется с помощью простого приспособления, разработанного им. (Рис. 203.)

Fig. 203.

n. Маленький стержневой магнит, закрепленный в винном бокале, северный полюс находится в n. a — подвижная проволока, петлей накинутая на крючок, который является положительным (+) полюсом батареи; свободный конец вращается вокруг полюса магнита, когда проходит электрический ток. Пунктирная линия представляет уровень ртути, которую содержит бокал. Электричество входит в a и выходит через проволоку b, как показано стрелками. c соединено с отрицательным, а d — с положительным полюсом батареи.

Благодаря тщательному наблюдению за сложным действием наэлектризованной проволоки на магнитную иглу доктор Фарадей смог проанализировать явления с присущей ему проницательностью и исчерпывающими способностями, и он обнаружил, как рассказывает Даниэль:

«Что если наэлектризованная проволока помещена в перпендикулярное положение и приближается к одному полюсу иглы, полюс не будет просто притянут или оттолкнут, а сделает попытку уйти в сторону в направлении, зависящем от притягательной или отталкивающей силы полюса; но если проволоку постоянно приближать к центру движения с той или другой стороны иглы, тенденция двигаться в прежнем направлении сначала уменьшится, затем станет нулевой, и в конечном итоге движение изменится на обратное, и игла будет стремиться пройти в противоположном направлении. Противоположная конечность иглы будет демонстрировать подобные явления в противоположном направлении; следовательно, доктор Фарадей сделал вывод, что направление сил является тангенциальным к окружности проволоки, что полюс иглы притягивается одной силой не в направлении радиуса к ее центру, а в направлении линии, касающейся ее окружности, и что он отталкивается другой силой в противоположном направлении. Таким образом, северная сила действовала вокруг проволоки в одном направлении, а южная — в противоположном. Каждый полюс иглы, короче говоря, по-видимому, имел тенденцию вращаться вокруг проволоки в направлении, противоположном другому, и, следовательно, проволока вокруг полюсов. Каждый полюс обладает силой действовать на проволоку сам по себе, а не как связанный с противоположным полюсом, и кажущиеся притяжения и отталкивания являются лишь проявлениями вращательных движений в разных частях их кругов».

Тот же факт, проиллюстрированный на рис. 203, демонстрируется еще более поразительным образом с помощью проволоки, согнутой в прямоугольную форму и устроенной так, что во время прохождения электрического тока она может свободно двигаться по кругу; и когда полюса магнита приближаются к наэлектризованной проволоке, она может притягиваться или отталкиваться по желанию, и, по сути, становится магнитным индикатором и устанавливается (если тщательно подвешена) под прямым углом к магнитному меридиану. (Рис. 204.)

Fig. 204.

a a a a. Прямоугольная проволока, покрытая шелком и лакированная, один конец которой заострен и опирается на маленькую чашку b, соединенную с изолированной проволокой, проходящей вниз по центру латунной опоры к зажиму c, врезанному в слоновую кость. d. Другая конечность прямоугольной проволоки; будучи покрытой и лакированной, она не находится в металлическом контакте с концом b, но также заострена и погружается в ртуть, содержащуюся в большой чашке e e. Верхняя и нижняя чашки не касаются друг друга и разделены слоновой костью, отмеченной заштрихованной частью, а чашка e e находится в металлической связи с латунной колонной и соединена с отрицательным полюсом батареи в f, в то время как c соединено с положительным полюсом батареи, и электричество циркулирует вокруг проволоки в направлении стрелок. Когда стержневой магнит n подносится к проволоке, последняя немедленно приводится в движение, и путем попеременного представления противоположных полюсов магнита прямоугольная проволока свободно вращается вокруг чашки b.

Эти любопытные движения намагниченной иглы и вращения проволок и магнитов, вызванные действием активного электрического тока, побудили сэра Дэвида Брюстера выдвинуть свою замечательную теорию, которая предполагает, что воздействие на иглу компаса мореплавателя и все другие подвешенные куски стали обусловлены действием электрических токов, постоянно циркулирующих вокруг земного шара; и мистер Барлоу придумал следующий эксперимент для иллюстрации теории Брюстера. Деревянный глобус диаметром шестнадцать дюймов был сделан полым с целью уменьшения его веса, и пока он еще находился на токарном станке, были вырезаны канавки глубиной и шириной в одну восьмую дюйма, чтобы представить экватор и параллели широты через каждые четыре с половиной градуса в обе стороны от экватора к полюсам. Канавка двойной глубины была также вырезана как меридиан от полюса к полюсу, но только наполовину. Канавки были вырезаны для приема медной проволоки, покрытой шелком, и укладка была начата с взятия середины отрезка проволоки длиной девяносто футов и диаметром в одну шестнадцатую дюйма, которая была приложена к экваториальной канавке так, чтобы встретиться в поперечном меридиане; затем ее заставили пройти вокруг этой параллели, вернули обратно вдоль меридиана к следующей параллели, затем снова провели вокруг нее и так далее, пока проволока не была таким образом проведена в продолжении от полюса к полюсу. Длина проволоки, все еще остававшаяся на каждом полюсе, была возвращена от каждого полюса вдоль меридиональной канавки к экватору, и в этой точке, каждая проволока была закреплена маленькими скобами, провода от оставшихся пяти футов были связаны вместе около их общей конечности, когда они открылись, чтобы сформировать отдельные соединения для полюсов гальванической батареи. Когда батарея была подключена, а магнитные иглы помещены в разные положения, они вели себя точно так же, как они вели бы себя на поверхности земли, индукция, создаваемая наэлектризованной проволокой, была идеальной имитацией той, которая существует на земном шаре.

Противоположный эффект тому, что уже описан, — а именно вращение одного полюса магнита вокруг наэлектризованной проволоки, — был также устроен Фарадеем следующим образом. (Рис. 205.)

Fig. 205.

n s. Маленький магнит, плавающий в ртути, содержащейся в стекле a a; северному полюсу позволено плавать над поверхностью ртути, а южный полюс прикреплен к проволоке, проходящей через дно стеклянного сосуда. Электричество входит в b и, двигаясь курсом, указанным стрелками, проходит через стекло ртути к другому полюсу батареи в c. Как только устанавливается контакт с батареей, маленький магнит вращается вокруг наэлектризованной проволоки w. Пунктирная линия показывает уровень ртути в стекле.

При исследовании магнитных явлений, полученных от проволок, передающих ток электричества, следует помнить, что любая проводящая среда, которая образует часть замкнутой цепи — т. е. любой проводник, такой как уголь, солевые жидкости, подкисленная вода, которые образуют звено в бесконечной цепи, необходимой для пути электричества, — заставит магнитную иглу, помещенную рядом с ней, отклониться от своего естественного положения.

Эти положения наэлектризованной проволоки и магнитной иглы, конечно, почти безграничны, и чтобы помочь памяти в отношении фиксированных законов, которые управляют этими относительными движениями, господин Ампер предложил очень полезное механическое вспомогательное средство, и он говорит: «Пусть наблюдатель представит себя проводником и предположит, что положительный электрический ток проходит от его головы к ногам в направлении, параллельном магниту; тогда его северный полюс перед ним переместится к его правой стороне, а южный полюс — к его левой».

«Плоскость, в которой движется магнит, всегда параллельна плоскости, в которой наблюдатель предполагает себя помещенным. Если плоскость его груди горизонтальна, плоскость движения магнита будет горизонтальной, но если он ляжет на любую сторону горизонтально подвешенного магнита, лицом к нему, плоскость его груди будет вертикальной, и магнит будет стремиться двигаться в вертикальной плоскости».

Это очень ясное сравнение, как будет видно, идеально применяется к направлению вращений на рис. 203 и 205.

Весь этот аппарат изготовлен самым элегантным и законченным образом господами Эллиотт, со Стрэнда, 30; и путем модификации последнего устройства (рис. 206) противоположные вращения противоположных полюсов магнитов вокруг наэлектризованной проволоки показаны самым поучительным образом. Аппарат (рис. 206) был разработан покойным мистером Фрэнсисом Уоткинсом и состоит из двух плоских стержневых магнитов, дважды согнутых посередине, и имеющих агатовые чашки, закрепленные в нижней части изгиба (с помощью которых они поддерживаются) на вертикальных заостренных проволоках, последние закреплены вертикально на деревянном основании аппарата, и магниты вращаются вокруг них, как на оси.

Fig. 206.

a. Провод, по которому проходит электрический ток. b. Магниты, сбалансированные на остриях, вращающиеся вокруг проводов.

Две круглые самшитовые чаши для ртути установлены на подставке или полке над основанием. Изогнутый заостренный провод направлен в чашу каждого магнита, концы проводов погружены в ртуть, находящуюся в круглых самшитовых желобах на подставке. Если использовать по батарее для каждого магнита и следить за тем, чтобы электрические токи протекали в точности одинаково, они будут вращаться в противоположных направлениях.

Сразу после того, как стали известны остроумные эксперименты Фарадея, было сконструировано множество моделей электромагнитных двигателей, и многие полагали, что быстро приближается время, когда пар будет вытеснен электричеством; и действительно, глядя на то, как изящные электромагнитные модели работают с такой поразительной быстротой, можно было предположить, что если их построить в большем масштабе, от них можно было бы получить огромное количество полезной работы. Однако эта идея оказалась ошибочной по причинам, которые будут объяснены далее. На рисунке на стр. 216 показаны два таких двигателя, один из которых демонстрирует вращение электромагнитов внутри четырех неподвижных стальных магнитов, а другой — вращение стальных магнитов с помощью неподвижных электромагнитов. Последний (№ 2) движется с такой большой скоростью, что если сила батареи не отрегулирована тщательно, соединения быстро разрушаются. (Рис. 207.)

Fig. 207.

№ 1 состоит из вертикальных постоянных стальных магнитов и горизонтальных электромагнитов из мягкого железа, которые вращаются. № 2 состоит из двух неподвижных электромагнитов из мягкого железа и четырех изогнутых постоянных стальных магнитов, которые вращаются; разумеется, в обоих случаях только при подключении к батарее.

Учитывая колоссальную силу или тягу электромагнита из мягкого железа и его способность поддерживать значительный вес, можно было питать самые обоснованные ожидания успеха от машин, работающих за счет прямого притяжения. Однако было обнаружено, что они вскоре становились неэффективными из-за того, что повторяющиеся удары, получаемые железом, настолько изменяли его свойства, что оно в конечном итоге приобретало качества стали и имело тенденцию сохранять некоторое количество остаточного магнетизма, тем самым мешая принципу намагничивания и размагничивания. Именно этот факт побудил профессора Якоби из Санкт-Петербурга после больших денежных затрат отказаться от подобных устройств и использовать такие, которые сразу создавали бы вращательное движение. Двигатель, устроенный таким образом, был испытан в довольно крупном масштабе на Неве, и с его помощью лодка с десятью или двенадцатью людьми двигалась со скоростью три мили в час.

Различные двигатели были сконструированы Уоткинсом, Ботта, Якоби, Армстронгом, Пейджем, Йортом; двигатель, созданный последним (Йортом), привлек большое внимание в 1851-52 годах и состоял из электромагнитного поршня, втягиваемого внутрь электромагнитного цилиндра или отталкиваемого от него; полагали, что благодаря этому движению можно обеспечить гораздо большую длину хода, чем с помощью вращающихся колес или дисков, но потеря мощности (не только в этом двигателе, но и в других) из-за расстояния очень велика, а подъемная сила любого магнита значительно уменьшается и изменяется на малейшем возможном расстоянии от его полюсов. Эта потеря мощности, следовательно, является большим препятствием на пути полезного применения электромагнитной силы и может быть оценена даже на маленьких моделях, любую из которых можно остановить малейшим трением, хотя в это время они могут двигаться с большой скоростью.

Во-вторых, если предположить, что уменьшенная сила, создаваемая двумя магнитами, находящимися на расстоянии нескольких линий друг от друга, может быть использована для привода механизмов, то в момент, когда магниты начинают двигаться друг перед другом, снова происходит большая потеря мощности, и по мере увеличения скорости любопытным образом происходит соответствующее уменьшение полезной механической мощности, снижение КПД двигателя по мере того, как вращения становятся более быстрыми. В-третьих, стоимость вольтова столба по сравнению с расходом угля в паровой машине весьма поразительна и крайне невыгодна для электромагнитных двигателей.

Дж. П. Джоуль обнаружил, что экономический КПД электромагнитного двигателя при заданной скорости и заданном сопротивлении батареи пропорционален средней интенсивности нескольких пар батареи. С его прибором каждый фунт цинка, потребленный в батарее Гроува, производил механическую силу (включая трение), равную поднятию груза в 331 400 фунтов на высоту одного фута, когда вращающиеся магниты двигались со скоростью восемь футов в секунду. Теперь, КПД лучшей корнуоллской паровой машины составляет около одного миллиона пятисот тысяч фунтов, поднятых на высоту одного фута при сгорании каждого фунта угля, или почти в пять раз больше максимального КПД, который можно было бы получить от электромагнитного двигателя при потреблении одного фунта цинка. Это сравнение, следовательно, настолько невыгодно, что идея успешного применения электричества как экономического источника энергии почти, если не полностью, оставлена.

Установив сравнение между различными способами получения энергии, было показано, что на каждый затраченный шиллинг можно было бы поднять с помощью

Pounds. Manual power600,000one foot high in a day. Horse3,600,000 " " Steam56,000,000 " " Electro-magnetism900,000 " "

Мощный магнит сравнивали с паровой машиной с огромным поршнем, но с чрезвычайно коротким ходом. Хотя движущая сила не может быть получена из электричества и успешно применена в коммерческих целях, подобно паровой машине, все же нельзя упускать из виду достижения электрического телеграфа как применения малой движущей силы, в то время как падение шара в Диле и других местах, с помощью которого регулируются хронометры торгового флота, а также средства регулирования времени в Главном почтовом отделении и на различных железнодорожных станциях, являются полезными применениями силы, которая не может конкурировать с паром в других отношениях.

ГЛАВА XVII.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕЛЕГРАФ.

Инженерные и философские детали этого важного инструмента выросли до таких внушительных размеров, что любая попытка (если не посвятить этому предмету все страницы этой книги) дать полный отчет об истории и применении инструмента, неудачах и успехах новых изобретений и продолжающемся прогрессе этого способа связи должна рассматриваться как просто невозможная, и поэтому на этих страницах будет предпринята попытка дать лишь очень краткое описание принципа.

Для полной истории открытия и внедрения принципа электрического телеграфа читателя отсылают к журналу «Общества искусств» (№ 348-9, том VIII), где указано, что прошло полвека, считая с августа 1859 года, с тех пор как был создан первый гальванический телеграф. «Именно электромагнитный телеграф русского барона Шиллинга, без ведома того, что он принадлежит ему, был привезен в Лондон и послужил причиной создания первых практически полезных телеграфных линий не только в Великобритании, но и в мире». Доктор Гамель говорит: «Маленький росток, взращенный на Неве, который был выставлен на Рейне и оттуда привезен на Темзу, вырос здесь в могучее дерево, плодовитые ветви которого, наряду с ветвями деревьев, выросших с тех пор, все больше и больше простираются над землями и морями Восточного полушария, в то время как родственные деревья, посаженные в Западном полушарии, покрыли своими ветвями ту часть света, некоторые из которых вскоре переплетутся с ветвями в нашем полушарии».

Первая телеграфная линия в Англии была построена мистером Куком от Паддингтона вдоль Большой Западной железной дороги до Уэст-Дрейтона в 1838-39 годах; и следует помнить, что именно в феврале 1837 года мистер Кук впервые проконсультировался с профессором Чарльзом Уитстоном, предварительно посетив доктора Фарадея и доктора Роже, а 19 ноября 1837 года между мистерами Куком и Уитстоном был заключен договор о партнерстве.

Выдающемуся философу, профессору Уитстону, принадлежит заслуга остроумной конструкции вертикально-стрелочного телеграфа; в то время как имя мистера Кука всегда будет ассоциироваться с практическим созданием первых телеграфных линий в Англии. Первая линия в Соединенных Штатах, от Вашингтона до Балтимора, была завершена в 1844 году, будучи организованной и обслуживаемой профессором Морзе.

В Британской Индии в апреле и мае 1839 года первая длинная телеграфная линия длиной двадцать одна миля, охватывающая 7000 футов поверхности реки, была построена доктором (ныне сэром Уильямом) О'Шонесси.

Конструкцию электрического телеграфа можно рассматривать под тремя заголовками:

1-е. Батарея — движущая сила.

2-е. Провода — носители силы.

3-е. Инструменты, которые должны работать — звонок и стрелочный телеграф.

БАТАРЕЯ.

Конструкция и обоснование батарей, обычно используемых, были объяснены в другой части этой работы; те, что используются для телеграфных целей, состоят из одной или нескольких пар, одна из которых — цинк, а вторая — медь, серебро, платина или углерод. Каждая пара называется элементом, а серия таких пар — батареей.

Батареи, используемые главным образом на английских линиях, состоят из пластины литого цинка размером четыре дюйма и толщиной 3/16 дюйма, прикрепленной медной полосой шириной в один дюйм к тонкой медной пластине размером четыре дюйма. Цинк хорошо амальгамирован ртутью. Двенадцать таких пар расположены в желобе из дерева, фарфора или гуттаперчи, разделенном перегородками на двенадцать водонепроницаемых ячеек шириной 1¼ дюйма. Цинк и медь сохраняют один и тот же порядок и направление повсюду, и при сборке желоб заполняется мельчайшим белым песком, а затем смачивается водой, предварительно смешанной с пятью процентами по объему чистой серной кислоты. Этот способ применения кислоты является умным практическим улучшением мистера Кука и предотвращает любые неудобства от проливания кислоты, и в то же время делает батарею вполне портативной. Вольтов столб, подготовленный таким образом, остается в действии в течение нескольких недель или даже месяцев при периодическом добавлении небольших количеств кислоты и хорошо подходит для работы стрелочных телеграфов в хорошую и сухую погоду. В туманы и дожди, на расстояниях, превышающих максимум 200 миль, их действие не столь совершенно, и необходимо использовать огромное количество пар, часто от 144 до 288. Во Франции, Пруссии и Америке песочные батареи, по-видимому, не подходят, и предпочтение отдается устройству Даниэля. Шестидесяти пар достаточно во Франции для некоторых длинных линий — а именно: от Парижа до Бордо, 284 мили; от Парижа до Брюсселя, 231¼ мили; и, по сути, преимущества батареи Даниэля стали настолько очевидны, что их теперь используют на английских линиях. В Пруссии широко используется угольная батарея Бунзена; в Индии предпочтение отдается модификации батареи Гроува, где на цинк воздействуют раствором поваренной соли в воде. Двух таких элементов оказалось достаточно для работы линии длиной сорок миль, полностью неизолированной, включая подводный переход через реку Хугли шириной 6200 футов.

Постоянная энергия батареи, какой бы ни была ее конструкция, зависит от циркуляции электричества, цель которой — пропустить силу от положительного конца серии через провода обратно к отрицательному концу вольтова столба.

Провод (носитель силы) должен быть непрерывным на всем протяжении, если, конечно, вода или земля не являются частью бесконечной проводящей цепи.

ПРОВОДЯЩИЕ ПРОВОДА.

Эти дороги для электричества могут быть из любого удобного металла, и предпочтительным и используемым является железо, которое хорошо подходит благодаря своей большой прочности (будучи самым прочным известным металлом) и дешевизне для передачи электричества, хотя оно не является таким хорошим проводником, как медь, и оказывает примерно в шесть раз большее сопротивление протеканию тока, чем последний металл. Проволока, по-видимому, делается не из железа, потому что она оцинкована или пропущена через расплавленный цинк, который покрывает поверхность и защищает ее от разрушительной ржавчины, в то же время не уничтожая ее ценного свойства прочности или способности сопротивляться деформации. На каждые пять миль требуется около одной тонны проволоки, и для поддержки этого веса устанавливаются прочные столбы из ели или лиственницы на расстоянии около пятидесяти ярдов друг от друга, высотой от десяти до двадцати пяти футов. На многих линиях через каждую четверть мили стоят натяжные столбы с храповыми колесами для натяжения проводов. На некоторых линиях провода крепятся к столбам с помощью боковых кронштейнов, несущих изоляторы, изобретенные мистером К. В. Уокером, которые состоят из коричневой соляной глазурованной керамики в форме песочных часов, как показано на рисунке. (Рис. 208.)

Fig. 208.

Изолятор Уокера.

Существуют некоторые возражения против изоляторов в форме песочных часов, и они были модифицированы мистером Эдвином Кларком, который использует очень прочный керамический крюк, открытый сбоку, так что провод можно поместить на крюк без продевания, а крюки можно заменить в случае поломки, не разрезая телеграфный провод, который надежно крепится к каждому изолятору витками более тонкой проволоки. Перевернутый цинковый колпачок используется для сохранения изолятора сухим. (Рис. 209.)

Fig. 209.

Изолятор Кларка.

В Индии проводник скорее представляет собой стержень, чем проволоку, и весит около половины тонны на милю; он установлен самым основательным образом, и многие мили стержня поддерживаются гранитными колоннами, другие части — столбами из железного дерева Арракана или тика.

Количество проводов, требуемых для электрического телеграфа, часто озадачивает железнодорожного путешественника, и люди спрашивают, почему на одних линиях используется так много проводов, а на других так мало? Ответ очень прост: они нужны для удобства. Для двухстрелочного телеграфа требуются только два провода, а для однострелочного инструмента — один. Но поскольку на конечных станциях требуется так много инструментов, необходимо предусмотреть увеличенное количество проводов, подобно рельсам для локомотивов; так, на Восточных графствах видно семь проводов, и они используются следующим образом. Два верхних провода идут прямо из Лондона в Норидж; следующая пара соединяет Лондон, Броксборн, Кембридж, Брэндон, Честерфилд, Или; третья пара — все маленькие станции между Лондоном и Брэндоном; а седьмой провод полностью посвящен звонку.

Если бы земля не была проводником электричества и не использовалась в телеграфной цепи, для двухстрелочного телеграфа потребовалось бы четыре провода, а для однострелочного инструмента — два. Чтобы понять это, давайте предположим, что цепь батареи простирается от Паддингтона до инструмента в Слау, а провод возвращается от Слау в Паддингтон; очевидно, что один провод доставил бы электричество в Слау, а другой вернул бы его в Лондон, как показано на диаграмме ниже. (Рис. 210.)

Fig. 210.

a. Батарея. b. Инструмент. Стрелки показывают прохождение электричества к однострелочному телеграфному инструменту по одному проводу и обратный ток по другому.

Если весь обратный провод срезать, оставив лишь несколько футов на каждом конце, которые соединены медными пластинами с влажной землей, ток не только проходит, как и раньше, но фактически увеличивается в интенсивности и вызовет гораздо более энергичное движение стрелки в телеграфном инструменте. (Рис. 211.) Эти пластины называются «земляными пластинами»; и Штейнхейль в 1837 году был первым, кто доказал, что земля может выполнять функцию провода.

Fig. 211.

a. Батарея. b. Инструмент. c. Земляная пластина в Слау. d. Земляная пластина в Лондоне. Стрелки показывают направление электрического тока.

Должно быть очевидно, что сообщение может быть получено на любой станции без батареи, но чтобы иметь возможность дать ответ, каждая станция должна иметь свою собственную батарею.

Искусно сконструированные молниеотводы прикреплены к столбам, несущим провода, так что в случае шторма естественное электричество отводится в землю, в то время как искусственно произведенное вольтово электричество следует своим собственным курсом без отклонений. Защитные устройства также требуются для инструментов на станциях, и план, разработанный мистером Хайтоном, описывается изобретателем следующим образом:

«Часть проволочной цепи — скажем, на шесть или восемь дюймов — обернута промокательной бумагой или шелком, и масса металлических опилок, соединенных с землей, окружает ее. Это устройство размещается с каждой стороны телеграфного инструмента на станции. Когда молния перехватывается проводами телеграфа, мириады бесконечно мелких точек металла в опилках, окружающих провод на станции, при соединении с землей сразу отводят почти весь заряд молнии и безопасно переносят его в землю».

ИНСТРУМЕНТЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ РАБОТАТЬ — ЗВОНОК И ТЕЛЕГРАФ.

Звонок или сигнализация по конструкции напоминает обычные часы и, по сути, представляет собой часовой механизм, заведенный и готовый позвонить, когда удален стопор или предохранитель. Стопор соединен с куском мягкого железа, помещенным перед электромагнитом, и как только ток проходит, электромагнит притягивает мягкий кусок железа, прикрепленный к перпендикулярному рычагу, на котором покоится рычаг звонка; стопор удаляется, и звонок звенит, а затем снова останавливается, когда электрический ток перестает проходить.

Один из самых простых будильников — это обычные американские часы, которые заводят ежедневно. Маленький электромагнит, окруженный толстой проволокой, помещен под подвижный кусок луженого железа, так что когда он притягивается, освобождается маятник часов, и их звонок звенит непрерывно, пока магнит возбужден. Это устройство используется сэром У. О'Шонесси в индийской телеграфной системе. (Рис. 212.)

Fig. 212.

a. Луженое мягкое железо, которое притягивается к электромагниту b и освобождает стопор.

Из этого описания легко понять, что сигнализация звучит благодаря обычному механизму и что задача электрического тока просто заключается в акте удаления рычага и освобождения механизма, который может быть большим или маленьким; и если бы это считалось необходимым, колокола большой часовой башни зданий Парламента, которые отбивают четверти, или даже сам «Биг Бен» (когда его состояние будет восстановлено), могли бы звонить по команде человека в Йорке или Эдинбурге, если бы провода, батареи и мощный электромагнит со стопорным механизмом для колоколов были должным образом организованы и соединены с часовым механизмом.

В некоторых случаях, как утверждает мистер Чарльз В. Уокер, для звонка используется отдельный и четкий провод только с его специальным механизмом, называемым ключом звонка. Если бы звонок всегда был на том же проводе, что и катушка стрелки, звонок не только привлекал бы внимание, но и серьезно раздражал бы клерка (если, конечно, он не оказался очень глухим человеком) своим звоном, пока он читает сигналы стрелки. Это неудобство предотвращается тем, что называется соединением или созданием короткого замыкания — по сути, предоставлением току более короткой и гораздо более емкой дороги к катушке стрелки, чем через катушку звонка, которая сделана из очень тонкой проволоки; и управление коротким замыканием находится в руках клерка.

ДВУХСТРЕЛОЧНЫЙ ТЕЛЕГРАФ КУКА И УИТСТОНА.

Принцип этого инструмента, как уже объяснялось, заключается в элементарном эксперименте Эрстеда — а именно, отклонении магнитной стрелки внутри катушки провода, по которому проходит электрический ток, и поскольку трудно дать хорошее описание и рисунок внутренностей инструмента, которые можно было бы действительно понять, достаточно сказать, что рукоятки дают оператору возможность изменять направление электрического тока, так что стрелки отклоняются с предельной уверенностью в одну или другую сторону, либо по отдельности, либо одновременно. (Рис. 213.)

Fig. 213.

Буквы алфавита, цифры и множество условных сигналов обозначаются одиночными и комбинированными движениями стрелок на циферблате. Левая стрелка, движущаяся один раз влево, указывает +, который дается в конце слова. Дважды таким же образом — a; трижды — b; сначала вправо, затем влево — c; наоборот — d. Один раз прямо вправо — e; дважды — f; трижды — g. В том же порядке с другой стрелкой для h, i, k, l, m, n, o, p. Сигналы под центром циферблата обозначаются параллельными движениями обеих стрелок одновременно. Обе стрелки, движущиеся один раз влево, обозначают r; дважды — s; трижды — t. Сначала вправо, затем влево обеими — u; наоборот — v. Обе движутся один раз вправо — w; дважды — x; трижды — y. Цифры обозначаются так же, как и буквы, рядом с которыми они соответственно расположены. Чтобы перейти от букв к цифрам, оператор дает h, за которым следует +, который получатель возвращает, чтобы показать, что он понял. Если после того, как были даны вышеуказанные знаки (h и +), были получены c r h l, это означало бы 1845. Переход от цифр к буквам уведомляется подачей i, за которой следует +, который получатель также возвращает. Каждое слово подтверждается. Если получатель понимает, он дает e; если нет, то +, в этом случае слово повторяется. Внимание к сообщению с помощью этого инструмента привлекается звонком (любого размера), который осуществляется через действие электрического тока. Верхний ящик содержит звонок.

Сэр У. О'Шонесси в своей превосходной работе об электрическом телеграфе в Британской Индии дает описание телеграфного инструмента удивительной простоты, который успешно используется в Индии и о котором высоко отзываются мистер Э. В. Уокер и другие джентльмены, практически знакомые с работой телеграфов. Он состоит из катушки тонкой проволоки на картонной или слоновой кости рамке, магнитной стрелки с легким бумажным указателем, наклеенным поперек нее; двух упоров из тонкого листового свинца для ограничения колебаний указателя; опорной доски размером восемь дюймов и квадрата стекла в деревянной раме или обычного стеклянного стакана, помещенного поверх него в качестве абажура, чтобы предотвратить перемещение указателя потоками воздуха. Утверждается, что офисные мальчики с помощью местного индийского плотника делают эти телеграфы по цене, не превышающей двух шиллингов каждый.

В Англии, конечно, они были бы дороже; но простота и совершенство устройства настолько заслуживают похвалы, что мы приводим детали для пользы тех мальчиков, которые могли бы пожелать установить телеграф в малом масштабе для развлечения.

РАМА.

Это кусок красного дерева размером восемь дюймов и толщиной в один дюйм, с полым желобом, вырезанным в центре длиной два с половиной дюйма, шириной полдюйма и глубиной четверть дюйма; выступ из того же дерева шириной в один дюйм и глубиной в полдюйма окружает раму, оставляя внутреннюю поверхность размером семь дюймов; она окрашена чернилами в черный цвет, чтобы сделать движения указателя более заметными.

КАТУШКА.

Она состоит из пятидесяти футов тончайшей медной проволоки в шелковой изоляции, намотанной на картонную рамку длиной два дюйма, шириной полдюйма, глубиной три восьмых дюйма в открытой части.

Край или фланец из картона шириной три восьмых дюйма прикреплен к ней с каждой стороны, чтобы удерживать проволоку на месте. Рамка может быть из тонкого дерева или слоновой кости, а намотка проволоки начинается в нижнем левом углу, и она наматывается слева направо, как двигались бы стрелки часов в той же плоскости. (Рис. 214.)

Fig. 214.

Катушка.

Два дюйма каждого конца проволоки катушки теперь очищаются от шелковой изоляции путем протирания наждачной бумагой. Катушка устанавливается в раму путем вставки ее нижнего края или фланца в желоб, так что нижняя часть или пол внутри катушки находится на одном уровне с полом рамы, как показано ниже, и теперь она готова к приему намагниченной стрелки. (Рис. 215.)

Fig. 215.

Катушка, установленная в раму.

СТРЕЛКА.

Она длиной один дюйм, шириной одна двенадцатая дюйма, из тончайшей стали и снабжена маленьким латунным колпачком, выточенным в форме точного конуса для приема острия, на котором она сбалансирована. Эти стрелки из закаленной стали и намагничиваются однократным контактом с полюсами электромагнита или другого обычного мощного магнита.

Магнит теперь должен быть сбалансирован на стальном острие высотой одна восьмая дюйма; они откусываются кусачками от обычных швейных игл и припаиваются в полоску тонкой меди длиной три дюйма, шириной полдюйма. (Рис. 216.)

Fig. 216.

a. Стрелка. b. Острие на полоске меди.

Поскольку северный конец стрелки будет опускаться, целесообразно противодействовать этому, коснувшись южного конца небольшим количеством шеллачного лака, который быстро сохнет и вскоре возвращает стрелку в идеальное равновесие.

Стрелка завершается для использования путем прикрепления к ней бумажного указателя (вырезанного из глянцевой почтовой бумаги) длиной два дюйма, сужающегося от одной восьмой дюйма до острия, и закрепленного под прямым углом на стрелке лаковым лаком, чтобы она была точно сбалансирована и указывала острым концом на восток, когда стрелка, помещенная на острие, устанавливается точно север-юг, ее северный полюс находится напротив правой руки наблюдателя, наблюдатель стоит лицом на запад. (Рис. 217.)

Fig. 217.

Стрелка с бумажным указателем.

Рама катушки размещается север-юг, и стрелка теперь вводится путем сдвигания конца медной полоски в отверстие в раме.

Чтобы ограничить колебания бумажного указателя, с каждой стороны помещается упор. Упоры сделаны из полоски тонкого листового свинца или меди шириной четверть дюйма, длиной полтора дюйма и загнуты под прямым углом, так что один дюйм лежит на доске, а полдюйма — вертикально. Для обычной практики эти упоры размещаются каждый на расстоянии полдюйма от указателя.

Телеграф помещается в коробку, в крышке которой может быть кусок зеркала, так что показания можно снимать со стрелкой в вертикальном, а не горизонтальном положении, если это необходимо. (Рис. 218.)

Fig. 218.

Коробка, содержащая телеграф, с зеркалом в крышке. Маленький стальной магнит помещается на раму или рядом с ней, если требуется, южный полюс этого магнита находится напротив северного полюса стрелки в катушке телеграфа. Стержень длиной четыре дюйма, шириной полдюйма, толщиной три шестнадцатых дюйма, и он используется только для противодействия любому локальному отклонению, которое может возникнуть при использовании инструмента с милями проводов. В обычных обстоятельствах он не потребовался бы. Используемый алфавит показан слева.

Концы тонкой проволоки катушки телеграфа соединяются с проводами от реверсивного инструмента, и это соединяется с вольтовым столбом из одного или нескольких элементов, так что при использовании реверсора стрелка заставляется двигаться вправо или влево по желанию. Белый бумажный указатель на черном фоне можно проследить с величайшей уверенностью, и сэр У. О'Шонесси утверждает, что с этим инструментом телеграфный клерк может читать со скоростью двадцать слов в минуту с двухстрелочным проводом, что равно сорока словам в минуту.

РЕВЕРСОР

состоит из деревянного блока размером два с половиной дюйма, в котором вырезаны четыре углубления глубиной полдюйма, и эти углубления соединены по диагонали медными проводами, вставленными в материал дерева и очень тщательно изолированными друг от друга расплавленным цементом, но обнажающими чистую металлическую поверхность в каждой ячейке, которая заполнена ртутью. (Рис. 219.)

Fig. 219.

Деревянный блок с четырьмя отверстиями; положительная клемма соединена с отверстиями a и b, отрицательная — с c и d; углубления заполнены ртутью. t t — это провода от телеграфной коробки, и очевидно, что при попеременном погружении их в c b и a d ток меняется на обратный, и стрелка отклоняется вправо или влево по желанию.

На практике используется более сложный реверсор, но для демонстрации принципа вполне достаточно простого блока, описанного выше.

С телеграфом, помещенным на крыше дома или в отдаленном коттедже, и одной ячейкой батареи Гроува, или максимум двумя для любых коротких расстояний, с реверсором, сообщения могут передаваться с большой быстротой с низа дома на верх или из особняка в сторожку, при условии, что батарея, реверсор и телеграф требуются в обоих местах, где сообщения принимаются и на них отвечают; но если ответы не требуются, батарея и реверсор помещаются на одном конце провода в доме, а телеграф — на другом конце в коттедже, и могут быть организованы земляные пластины для возврата тока, или использован другой провод для этой цели.

Восхваляя до предела изобретение электрического телеграфа, мы должны помнить, что «нет ничего нового под солнцем» и что, в конце концов, Природа претендует на принцип телеграфирования, и молчаливым жестом, говорящим глазом, интерпретируемым и отвечаемым другими, она провозглашает себя создателем общения знаками. В то время как язык цветов и печальные потребности глухонемых в использовании пальцевого алфавита показывают, как легко человек принял важный принцип, пока не довел его до высшего состояния совершенства в электрическом телеграфе.

Когда телеграф был впервые принят на Большой Западной железной дороге, сложились самые нелепые представления о его возможностях, и многие люди твердо верили, что провода используются для перетаскивания писем и различных предметов со станции на станцию. «Жена», — сказал мужчина, глядя на телеграфные провода, — «я, со своей стороны, не понимаю, как они посылают письма по этим проводам, не разорвав их в клочья». «О, ты, глупец!» — воскликнула его интеллектуальная супруга; — «почему, они не посылают бумагу: они просто посылают письмо в жидком состоянии».

Fig. 220.

Одна из идей телеграфной связи.

ГЛАВА XVIII.

КАТУШЕЧНЫЕ АППАРАТЫ РУМКОРФА, ХЕРДЕРА И БЕНТЛИ.

В ходе популярных статей о статической и вольтовой электричестве уже упоминалось, что, хотя эффекты интенсивности — такие как способность искры проходить через определенную толщину воздуха или возникновение специфического физиологического эффекта удара — относятся особенно к явлениям статического электричества, они не проявляются при эффектах количества, таких как те, что могут быть произведены обычной вольтовой батареей, если последняя не состоит из огромного количества элементов, таких как знаменитая водяная батарея покойного уважаемого мистера Кросса, которая состояла из двух тысяч пятисот пар медных и цинковых цилиндров, хорошо изолированных на стеклянных подставках и защищенных от пыли и света. Если, однако, ток слабой интенсивности вольтова электричества от четырех или пяти элементов позволить пройти в катушку особой конструкции, снабженную конденсатором и изготовленную либо Румкорфом из Парижа, либо мистером Хердером из Плимута, то можно получить самые замечательные эффекты, которые создали совершенно новую и отличную серию явлений и в дальнейшем самым удовлетворительным образом установили связь между электричеством, полученным от трения и химического действия.

Конструкция этих катушек не очень существенно различается, и большая заслуга принадлежит господам Румкорфу, Хердеру и Бентли, которые отдельно и независимо разработали конструкцию самых грозных машин этого класса. В письме к автору мистер Бентли говорит:

«Я начинаю формирование своей катушки с использования в качестве оси железной трубки длиной десять дюймов и диаметром полдюйма; вокруг нее помещается значительное количество изолированных железных проводов той же длины, что и трубка, и достаточно многочисленных, чтобы сформировать пучок диаметром один дюйм и три четверти. Это ядро тщательно обернуто в восемь или девять слоев вощеного шелка, необходимость чего будет очевидна далее.

«Моя первичная спираль, которая сформирована из тридцати ярдов медной проволоки № 14 в хлопковой изоляции, тщательно намотана на это ядро и состоит из двух слоев, каждый слой тщательно изолирован один от другого вощеным шелком, ибо я обнаружил, что если мокрая веревка или тонкая платиновая проволока соединены с двумя концами первичных проводов индукционной катушки в действии, едва ли можно получить индикацию индуцированного тока от вторичной проволоки. То, что это не связано с каким-либо уменьшением магнитной силы, доказывается тестированием железного ядра до и после эксперимента, но просто связано с тем, что центральный магнит или катушка оказывает все свои индуктивные силы на ближайшую замкнутую цепь; следовательно, если два слоя первичной проволоки соединены из-за того, что хлопковое покрытие становится влажным, весь индуцированный ток пойдет по этому пути, вместо того чтобы проходить через вторичную проволоку.

«Прежде чем описывать мою вторичную проволоку, я должен снова обратить внимание на важный факт, что магнетизм железа оказывает свое индуктивное воздействие на ближайшую проводящую среду; и я сконструировал инструмент, чтобы продемонстрировать этот факт. Он состоит просто из обычной катушки, дающей искру в треть дюйма, но имеющей четыре внутренних слоя вторичной проволоки, выведенных отдельно. Теперь я обнаружил, что когда я держу концы этой проволоки отдельно, я получаю искру почти в треть дюйма, но когда я соединяю их металлически, я не могу получить никакой искры интенсивности от семнадцати катушек, которые окружают их.

«Из этого следует, что перед намоткой вторичной проволоки необходимо установить расстояние пробоя одного слоя, и я обнаружил, что с моей катушкой я могу получить искру длиной одну десятую дюйма от одного витка проволоки, и достаточно интенсивную, чтобы с легкостью пробить шесть слоев вощеного шелка.

«Вощеный шелк, следовательно, не подходит для изоляции больших катушек, и я обнаружил после многочисленных экспериментов, что нет вещества, более подходящего для этой цели, чем гуттаперчевая ткань, и я использую пять слоев этого вещества на каждый слой проволоки.

«Вторичная спираль затем состоит из трех тысяч ярдов медной проволоки № 35 в шелковой изоляции и изолирована описанным выше способом; но поскольку я не использую щечки для своей катушки, она принимает форму цилиндра с закругленными концами.

«Для защиты этого инструмента я помещаю его в коробку из красного дерева соответствующего размера, и он поддерживается и удерживается в своем положении железным стержнем, который пропущен через полую ось ядра и два конца коробки, оставляя полдюйма железа, выступающего для работы прерывателя контакта, который прикреплен к одному концу коробки, в то время как два конца вторичной проволоки выведены из другого через гуттаперчевые трубки.

«Конденсатор содержится в отдельной коробке и сформирован из ста двадцати листов станиоля между двойным количеством листов лакированной бумаги, причем чередующиеся стороны фольги выведены и соединены с соответствующими зажимными винтами.

«Этот конденсатор образует удобную подставку для катушки и может быть использован для многих интересных экспериментов».

Удар, который конденсатор дает системе, в значительной степени зависит от размера покрытий. Первичная проволока сама по себе не производит никаких физиологических результатов, или, по крайней мере, очень слабые. Катушка мистера Хердера намотана на шпульку длиной шесть дюймов и толщиной четыре с половиной дюйма и включает три тысячи ярдов изолированной проволоки (№ 35). Железное ядро состоит из пучка маленьких проводов, увенчанных сплошными концами, и искры, полученные от него, были пять восьмых дюйма в воздухе, когда первичная катушка была возбуждена четырьмя парами серии Гроува; и при соединении с лейденской банкой были получены самые энергичные и блестящие результаты. Конденсатор сделан из патронной бумаги, покрытой надлежащим образом станиолем. Вторичная катушка совершенно независима от первичной, которая уложена разными длинами, так что катушку можно настроить на любую мощность батареи, будь то для количества или интенсивности.

Для успешной демонстрации возможностей машины требуется проводить эксперименты в затемненной комнате. (Рис. 221.)

Fig. 221.

Аппарат Румкорфа. a b. Катушка, содержащая более мили изолированной проволоки. Подставка, на которой она покоится и с которой она находится в связи, содержит конденсатор.

При использовании этого аппарата восьми пар батареи Гроува будет вполне достаточно для получения эффектов, и необходимо соблюдать величайшую осторожность, чтобы избежать удара, который является очень сильным и болезненным и может причинить много вреда слабому, чувствительному и нервному человеку. Чтобы избежать несчастных случаев такого рода, необходимо тщательно соблюдать удобное устройство на одном конце, показанное на рис. 222, и при манипуляциях с любой частью аппарата, если батарея присоединена, контакт должен быть сначала разорван путем приведения слоновой кости (непроводящей) части цилиндра a (рис. 222) в связь с проводниками b b, где присоединены провода от батареи.

Fig. 222.

Один конец катушки Румкорфа. b b. Соединение для приема проводов батареи. a — цилиндр, одна половина которого из слоновой кости, а другая — металлическая. В этом положении удар не может быть получен, потому что электричество отсечено слоновой костью от катушки.

Первый эксперимент.

Именно на другом конце катушки проводятся эксперименты; например, если откачанный шар соединен со столбиками b b (рис. 223) и сделано соединение с батареей, на одном из шариков и проводов виден красивый слабый синий свет, а при изменении направления тока свет появляется на другом шарике и проводе. Этот эффект, как предполагается, напоминает некоторые из тех великолепных полос и волн цветного света, называемых Северным сиянием; и если шар снят с основания и привинчен к пластине воздушного насоса, а немного спирта, эфира, нафты или скипидара, помещенного на шерсть или паклю, поднесено к винту воздушного насоса, куда обычно устремляется воздух, и кран повернут так, что вакуум разрушается, количество пара обязательно заполнит шар; и если его еще раз откачать, он представляет другой вид, будучи полным цветного света (варьирующегося в зависимости от используемого спирта), но стратифицированного и круглой формы. (Рис. 223.)

Fig. 223.

Конец катушки, где проводятся эксперименты. b b. Соединительные винты и провода, проходящие к откачанному шару c. Винты поддерживаются на изолирующих стеклянных столбиках p p.

Второй эксперимент.

Вид этих полос света изменяется в зависимости от природы используемых стеклянных трубок, и этот предмет был тщательно исследован мистером Гассиотом. На последнем собрании Британской ассоциации в Абердине доктор Робинсон провел различные эксперименты, организованные мистером Лэддом, с целью показать связь между этими миниатюрными эффектами полос света в трубках, содержащих различные газы, и явлениями Северного сияния. Название доклада, который был специально прочитан в Музыкальном зале ученым доктором, было «Об электрических разрядах в сильно разреженных средах», и он был проиллюстрирован экспериментами, подготовленными мистером Гассиотом и мистером Лэддом.

Вид используемых трубок можно понять из следующего рисунка. Они сделаны в Германии, и при приближении мощного магнита к внешней стороне любой из стеклянных трубок, пока производятся полосы света, получаются самые замечательные их модификации. Мистер Лэдд установил одну из этих трубок во вращающееся устройство, подобное описанному на странице 186. При соединении с катушкой и батареей она дает одно из самых прекрасных «электрических огненных колес», которые только можно описать. (Рис. 224.) Мистер Гроув поместил кусочек тщательно высушенного фосфора в маленькую металлическую чашку и накрыл его банкой с крышкой и проводом. Удалив воздух из приемника и пропустив через него электрический ток от катушки Румкорфа, он получил свет, полностью стратифицированный и смешанный поперечно с прямыми, но вибрирующими темными полосами.

Fig. 224.

a, b, c, d, e, f. Различные трубки из разных видов стекла, содержащие газы и пары. Каждая трубка имеет платиновую проволоку, вставленную с обоих концов, с помощью которой осуществляется контакт с катушкой. Трубка a содержит ртуть, которая была прокипячена в ней, и воздух был вытеснен. При перемещении проводящей проволоки к g или h свет, который в противном случае проходит через всю трубку, останавливается в этих точках.

Третий эксперимент.

Когда две очень тонкие железные проволоки расположены в вертикальных столбиках (рис. 223) и удерживаются достаточно близко друг к другу, как на рис. 225, свет проходит от одной к другой. Проволока, от которой исходит свет, остается холодной, другая становится настолько горячей, что плавится в маленький шарик жидкого железа, и если между проволоками держать бумагу, она быстро загорается. (Рис. 225.)

Fig. 225.

Плавление железной проволоки.

Четвертый эксперимент.

Удалите прерыватель. Прикрепите два провода к x x (рис. 226). Держите их так, чтобы по желанию замыкать и размыкать гальванический круг. Два других провода прикреплены к p p, их концы находятся на расстоянии около трех четвертей дюйма друг от друга. Когда ток замыкается или размыкается в a a, искра проходит между b b. (Рис. 226.)

Fig. 226.

Замыкание и размыкание цепи.

Пятый опыт.

Лейденскую банку можно заряжать и разряжать с удивительной быстротой при соединении с катушкой, причем треск настолько частый, что он сливается в непрерывный резкий звук. (Рис. 227.) Если поместить лист бумаги между шариком Лейденской банки и проводом, он мгновенно пробивается, но не загорается.

Fig. 227.

a b. Лейденская банка, оклеенная станиолем и стоящая на любом непроводнике, таком как гуттаперча, смоляная или стеклянная пластина, c.

Шестой опыт.

Когда Лейденская банка оклеена блестками из станиоля, в каждом разрыве появляется искра, и вся банка озаряется сотнями ярких искр при каждом заряде и разряде; поскольку это происходит с поразительной быстротой, свет кажется почти непрерывным. (№ 1. Рис. 228.) Чем больше Лейденская банка, тем короче искра, и наоборот. С помощью точно изготовленного винта и дюймовой шкалы можно точно определить расстояние между разрядными точками, соединенными с Лейденской банкой; г-н Хердер утверждает, что если Лейденская банка имеет один квадратный фут заряжаемой поверхности, она дает искру длиной в один дюйм, но если использовать банку меньшего размера, с заряжаемой поверхностью всего в полквадратного фута, искра будет длиной около полутора дюймов. (Рис. 228.)

Fig. 228.

№ 1. Лейденская банка с блестками. № 2. Прибор Хердера для измерения длины искры Лейденской банки и катушки. p p. Стеклянные колонки. № 3. Два лучших вида блесток для наклеивания на Лейденскую банку.

Седьмой опыт.

Направление и быстрота тока, по-видимому, сильно влияют на нагревательную и воспламеняющую способность катушки, и следующий опыт, разработанный г-ном Хердером, служит любопытной иллюстрацией этого факта.

Когда ток проходит в направлении стрелок (рис. 229), платиновая проволока остается совершенно холодной, в то время как порох воспламеняется; и обратное происходит, если ток изменить на противоположный — а именно: порох не взрывается, но платиновая проволока нагревается. Во втором опыте в цепь включена Лейденская банка. (Рис. 229.)