Эксперименты по электромагнитной индукции профессора Элиу Томсона

Многие из присутствующих, возможно, вспомнят, что на площадке Соединенных Штатов Парижской выставки 1889 года видели коллекцию электрических приборов, предоставленную профессором Элиу Томсоном в качестве его частной выставки. Эти образцы экспериментальной аппаратуры представляли собой приборы для иллюстрации некоторых весьма замечательных и интересных фактов в области электромагнитной индукции. Более чем вероятно, что очень многие люди, заинтересованные в электрическом открытии, либо не обнаружили, либо не увидели в действии эти приборы, или, возможно, не имели возможности их вообще увидеть. Благодаря доброте профессора Элиу Томсона, которому я обязан за аренду аппарата, я в силах повторить некоторые из этих экспериментов перед вами сегодня вечером.

Будут необходимы несколько вступительных замечаний, чтобы мои последующие объяснения были понятны всей моей аудитории, и эти замечания будут относиться к тому, что является очень знакомым предметом для каждого электрика, а именно, к взаимной индукции электрических цепей.

Рис. 1

Передо мной лежит очень большая катушка, намотанная двумя изолированными медными проводами. Провода были намотаны на катушку вместе, и для удобства мы будем различать их, называя A и B (рис. 1).

Имейте в виду, что провода или цепи изолированы друг от друга по всей их длине, но на катушке лежат в непосредственной близости. При желании я могу вставить в полую разрезную медную трубку, образующую корпус или каркас, большой пучок мягких железных проводов, связанных вместе.

Концы одной обмотки, скажем, A , подключены к клеммам лампы накаливания, к тому же я могу пропустить или прервать электрический ток, проходящий через цепь B и последовательно включенную в эту цепь вторую лампу накаливания. Вы сразу заметите, что происходит, когда я запускаю или прекращаю электрический ток в цепи B . Лампа, подключенная к цепи A, мгновенно мигает в тот момент, когда ток начинает течь в цепи B , а также когда он прекращает течь; но хотя ток непрерывно течет в цепи B и последовательно включенная лампа светится, лампа, включенная в цепь A , вообще не светится. Здесь мы проводим лекционный эксперимент, иллюстрирующий знакомое классическое открытие Фарадеем взаимной индукции двух электрических цепей, а именно, что запуск или прекращение электрического тока в одной цепи вызывает в момент начала или прекращения короткий вторичный ток в другом замкнутом соседнем контуре. Я не буду занимать время, останавливаясь на исторических деталях этого факта. Вы их хорошо знаете. Если вместо запуска и прекращения электрического тока, протекающего по цепи B , и наблюдения за каждым «замыканием» или «разрывом» короткого вторичного тока в цепи A , мы подаем в цепь B переменный электрический ток, направление которого меняется много раз в секунду и, как и раньше, включим в цепь А лампу накаливания, мы обнаруживаем, что эта лампа постоянно светится, пока переменный ток течет в цепи B . Это также всем нам знакомо.

Если бы в нашем первом эксперименте мы использовали в качестве детектора тока во вторичной цепи не лампу накаливания, а какой-то гальванометр, способный указывать направление индуцированного электрического тока, мы могли бы легко установить тот факт, что в тот момент, когда в цепи B начинает протекать непрерывный электрический ток, он генерирует и в цепи A индуцированный вторичный ток противоположного направления, который является просто переходным током. Прерывание тока в цепи В порождает в тот же момент аналогично направленный переходный индуцированный электрический ток в цепи A. Мгновенные токи в A называются обратными и прямыми вторичными токами, вызванными началом или прекращением непрерывного первичного тока в цепи B. Если первичный ток быстро изменяется, как в случае переменного тока, то вторичный ток также состоит из быстрой последовательности токов чередующихся направлений.

В большинстве наших экспериментов этим вечером мы будем использовать переменный ток, имеющий «частоту» 90 сек-1, то есть измененную в направлении в цепи 180 раз в секунду, предоставленную нам Лондонской Корпорацией электроснабжения. Если такой переменный ток проходит через первичную цепь, он индуцирует вторичный переменный ток с той же частотой в соседней вторичной цепи, и этот вторичный периодический ток может быть использован так, чтобы индуцировать в другой цепи третичный ток такой же частоты, и это опять же четвертичный ток и т.д.; эти последовательные порядки индуцированных токов - это как бы дети, внуки и правнуки первичного родительского тока, которому они обязаны своим рождением (рис. 2).

«МАЙ. TER. 5 Cd. ?R. Рис.2

Та же большая катушка с изолированным проводом даст нам возможность проиллюстрировать еще один важный факт. Я соединяю два провода А и В последовательно, чтобы сформировать одну непрерывную катушку провода, и соединяю эту большую спираль провода с двумя лампами накаливания, одна из которых включена последовательно с обмоткой, а другая параллельно с ней

(рис. 3).

Рис. 3

При подаче постоянного тока через систему он разделяется между проволочной спиралью S и лампой L1, и я регулирую силу этого тока таким образом, чтобы лампа L1 едва заметно нагревалась красным цветом. При внезапном отключении этого электрического тока лампа L1 на мгновение мигает. Мы признаем, что здесь мы должны рассматривать знакомый нам эффект инерции как эффект «самоиндукции» в длинной катушке провода. Зрители в этой комнате были так тщательно проинформированы во многих прошлых случаях блестящими и способными учителями, что это избавляет меня от повторения элементарных фактов, касающихся индуктивности проводящих контуров, и принять как должное, что все здесь глубоко знакомы с ними, и что, как вы помните, когда электродвижущая сила воздействует на любую замкнутую электрическую цепь, генерируя в ней электрический ток, индуктивность цепи проявляет себя, задерживая на некоторое время или замедляя рост силы тока до ее полной величины максимального значения; и что аналогичным образом, когда электродвижущая сила снимается, она действует, чтобы придать току постоянство или замедлить скорость снижения силы тока. Время, которое должно пройти до того, как ток поднимется до определенной доли от его полного значения, когда устойчивая электродвижущая сила действует на эту цепь, удобно обозначить термином «постоянная времени» цепи,

Теперь я прошу вас обратить внимание на электродинамические воздействия или силы, которые задействуются, когда на цепь любого вида действует магнитное поле. Рассмотрим, например, медное кольцо, висящее перед полюсом электромагнита (рис. 4), при этом плоскость кольца перпендикулярна магнитным силовым линиям, исходящим из полюса. Пусть в качестве магнита будет электромагнит, и пусть полюс в рассматриваемый момент станет северным полюсом.

Рис. 4

Магнитные силовые линии входят в отверстие кольца. Этот магнитный поток, в соответствии с известным законом, генерирует индуктивную электродвижущую силу, которая заставляет переходящий ток течь по кольцу в направлении против часовой стрелки, если смотреть с северного магнитного полюса. Кольцо становится практически магнитной оболочкой, имеющей северный полюс, обращенный к северному полюсу возбуждающего магнита. Кольцо испытывает небольшую силу отталкивания из-за электродинамического воздействия между током в кольце и магнитным полюсом. Генерация мгновенного индуцированного тока в кольце сопровождается электродинамическим импульсом, стремящимся оттолкнуть кольцо от полюса.

Предположим, далее, что электромагнит размагнитился. В кольце генерируется обратный индуцированный ток, протекающий в том же направлении, что и стрелки часов, если смотреть на них с магнитного полюса. Это сопровождается электрическим притяжением кольца к полюсу, но оно намного слабее, чем предыдущее отталкивание.

Эти притяжения и отталкивания хорошо видны, когда маленькие медные или алюминиевые диски подвешены перед полюсами мощного электромагнита, который поочередно «включен» и «отключен». Они были особенно исследованы г-ном С. В. Бойсом в статье О "магнитоэлектрическом явлении" (On a “MagnetoElectric Phenomenon.” By C. V. Boys, F.R.S. Proc. Phys. Soc., London, vol. VI., p.218).

Теперь я попрошу вас рассмотреть, что произошло бы, если бы по катушке электромагнита пропускался переменный ток? Кроме того, сначала мы предположим, что медное кольцо имеет нулевую постоянную времени, то есть индуцированные токи в кольце возрастают и опускаются по силе в точном соответствии с изменениями в индуктивной электродвижущей силе, действующей на кольцо. Если ток, протекающий в катушках электромагнита, представлен относительно изменений силы простой периодической кривой, мы можем предположить, что магнетизм сердечника и магнитная индукция через кольцо подчиняются сходному закону. Таким образом, очень легко показать, что индуцированная электродвижущая сила, действующая в кольцевой цепи, и, следовательно, ток в кольце, следует аналогичному закону флуктуации, но момент максимального тока в кольце совпадает с моментом обращения магнетизма в электромагните.

При этих обстоятельствах мы можем представить изменение напряженности магнитного поля, в которое помещено кольцо, простой периодической кривой M, а изменения силы тока в кольцевой цепи другой простой периодической кривой C, смещенной назад относительно кривой напряженности магнитного поля на четверть длины волны (рис. 5).

Рис. 5

По закону Ампера сила, действующая на кольцо в любой момент, пропорциональна произведению мгновенного значения величины окружающего поля и этой силы тока. Если мы перемножим ординаты этих двух кривых, M и C, и сформируем третью кривую P, ордината которой в каждой точке пропорциональна произведению ординат других кривых (рис. 6) в этих точках, мы получим кривую Р флуктуации силы в каждый момент воздействия на кольцо.

Рис. 6

Кривая P расположена симметрично выше и ниже горизонтальной линии. «Положительные и отрицательные» области этой кривой,

включенные между кривой и горизонтальной линией, представляют собой импульсы, или интегралы времени от сил, действующих на кольцо. Эти импульсы равны и попеременно положительны и отрицательны, поэтому при предполагаемых обстоятельствах кольцо получает серию небольших толчков отталкиваний и притяжений, которые сменяют друг друга с той же скоростью, что и изменения магнитной полярности магнита. Это может привести к тому, что кольцо останется неподвижным, однако никакое реальное

Доклады независимых авторов 2022 выпуск 54 проводящее кольцо не может вести себя таким образом, потому что каждое кольцо имеет ощутимую «постоянную времени».

Если кольцо имеет такую индуктивность, что вызванный ток в кольце отстает от индуцирующей электродвижущей силы в фазе, и момент максимума тока в кольце возникает позже, чем момент переполюсовки магнетизма в электромагните, видим, что кривая силы состоит теперь из двух очень неравных частей. Теперь она не расположена симметрично относительно горизонтальных линий (рис. 7).

и Рис. 7

Площадь заштрихованных участков, лежащих выше базовой линии и представляющих импульсы отталкивания ( R epulsive) кольца намного больше площади заштрихованных участков ниже базовой линии, представляющих импульсы привлечения ( А ttractive), действующие на кольцо. Это означает, что обладающее индуктивностью кольцо, помещенное в переменное магнитное поле, создаваемое полюсом магнита, испытывает в целом силу отталкивания или серию отталкивающих импульсов; и эта сила отталкивания будет, в определенных пределах, тем более выраженной, при прочих равных условиях, чем больше постоянная времени цепи.

Таким образом, кольцо или диск из меди, в котором индуцированные токи отстают по фазе от индуцирующей электродвижущей силы, вызванной быстрым потоком назад и вперед проникающих через кольцо или диск магнитных силовых линий, должны испытывать силу отталкивания.

Этот умопомрачительный вывод является первым из серии замечательных экспериментов на эту тему, проведенных профессором Элиу Томсоном.

У нас на столе есть подходящий для этих экспериментов электромагнит с сердечником из разделенного железа, окруженного катушкой, в которой я могу заставить циркулировать мощный переменный ток от 40 до 50 ампер. Давайте, однако, начнем с эксперимента, в котором для питания электромагнита используется непрерывный постоянный ток. Я даю вам отчет о таком предварительном эксперименте словами самого профессора Элиу Томсона (см. Electrical World, May, 1887, p. 258; или Electrical Engineer (American), June 1887, p.211: “Novel Phenomena of Alternating Currents," by Elihu Thomson):

«В 1884 году во время подготовки к Международной электротехнической выставке в Филадельфии мы имели возможность сконструировать большой электромагнит, сердечники которого имели диаметр около 6 дюймов и длину около 20 дюймов. Они были сделаны из пучков железного прута диаметром около 5/16 дюйма. Электромагнит был запитан током от динамо постоянного тока, и он показал обычные мощные магнитные эффекты.

Было также обнаружено, что диск из листовой меди толщиной около 1/16 дюйма и диаметром 10 дюймов, падающий ровно на полюс магнита, будет мягко оседать на нем, тормозясь развитием токов в диске, из-за его движения в сильном магнитном поле, и токи были противоположны направлениям в катушках магнита. На самом деле, невозможно было резко ударить диском по полюсу, даже когда была предпринята попытка удержать один край диска в руке и принудительно опустить его к магниту. При попытке быстро поднять диск с полюса имело место аналогичное, но противоположное действие сопротивления движению, показывающее развитие токов в том же направлении, что и в витках магнита, и то, какие токи в результате, конечно, приведут к привлечению.

Эксперимент можно выполнить иначе. Удерживая лист меди за один край чуть выше полюса магнита (рис. 8), ток в магнитных катушках отключался путем их шунтирования. Чувствовалось притяжение диска или падение к полюсу. Затем ток включался при и чувствовалось размыкании шунтирующего переключателя, отталкивающее действие или подъем диска.

Рис. 8

Описанные действия можно ожидать: в случае, когда происходит притяжение, токи индуцированы в диске в том же направлении, что и ток в магнитных катушках под ним, и когда происходит отталкивание, индуцированные в диске токи имели противоположное направление, чем в катушках.

Теперь давайте представим, что ток в магнитных катушках не только отключен, но и переброшен назад и вперед. По указанным выше причинам мы находим, что диск попеременно притягивается и отталкивается, ибо всякий раз, когда индуцированные в нем токи имеют одно и то же направление с токами в индукционной или магнитной катушке, возникает притяжение, а когда они противоположны по направлению, будет создаваться отталкивание. Кроме того, отталкивание будет происходить, когда ток в магнитной катушке возрастает до максимума в любом направлении, и притяжение будет результатом, когда ток в любом направлении падает до нуля, поскольку в первом случае в то же время индуцируются противоположные токи в диске, в соответствии с известными законами; и в последнем случае токи одинакового направления будут существовать в диске и магнитной катушке. Конечно, диск может быть заменен кольцом из меди или другого хорошего проводника, или замкнутой катушкой из неизолированного или изолированного провода, или рядом дисков, колец или катушек, наложенных друг на друга, и результаты будут такими же».

Мы уже видели, что в переменном поле электродинамические импульсы, воздействующие на диск или кольцо, являются поочередно привлекательными и отталкивающими, и что когда цепь обладает разумной индуктивностью, отталкивающие импульсы подавляют привлекательные и их повторение представляет собой отталкивающую силу. Прежде чем добавить еще несколько слов объяснения, позвольте мне показать вам некоторые из этих электродинамических отталкиваний, создаваемых переменным электромагнитом.

Вот медное кольцо, и я расположил его в верхней части электромагнита с железным сердечником, возбуждаемого мощным переменным током. При включении тока кольцо подпрыгивает в воздухе (рис. 9). Если медная пластина подвешена, как чаша весов к сбалансированному лучу, и помещена над магнитным полюсом, это свидетельствует о том, что она сильно отталкивается в тот момент, когда мы пропускаем ток через катушки магнита (рис. 10).

Рис. 9                             Рис. 10

( Примечание: вместо использования медных колец или медных пластин мы можем использовать замкнутые катушки из толстой проволоки, изолированные или нет. Однако, если наши пластины или кольца имеют радиальную прорезь или если наши катушки с проволокой не являются катушками с замкнутым контуром, все эффекты исчезают ).

С соответствующими приборами это отталкивание настолько сильное, что легкие медные кольца, привязанные нитями, могут удерживаться в воздухе: действие восходящего электромагнитного отталкивания преодолевает их вес и удерживает их, подобно легендарному гробу Магомета, плавающему в воздухе (рис. 11).

Рис. 11

В случаях, когда мы имеем дело только с импульсными эффектами, алюминиевые кольца или диски дают наиболее заметные результаты, потому что алюминий имеет самую высокую проводимость на единицу массы; но в случаях, подобных тем, которые только что рассматривались, где требуется наибольшее влияние силы, медь или серебро дают лучший результат, чем алюминий, потому что они имеют самую высокую проводимость на единицу объема.

В своих экспериментах мистер Бойс, если я правильно помню, нашел алюминий лучшим для использования. В этих случаях силовой эффект электродинамического отталкивания существенно 82

зависит от запаздывания индуцированного тока или его запаздывания по фазе от запаздывания индуцирующего поля, и, при прочих равных условиях, оно пропорционально проводимости цепи.

Я предлагаю вашему вниманию серию диаграмм, представляющих различные случаи и способы получения этих отталкивающих эффектов, и дам вам их описания в собственных словах профессора Элиу Томсона. Он говорит:

«Этот преобладающий отталкивающий эффект может быть использован или может демонстрировать свое присутствие путем создания движения или давления в заданном направлении, путем создания углового отклонения тела, имеющего возможность поворачиваться или непрерывно вращаться в правильно организованной структуре».

На рис. 12 катушка С питается переменными токами; медная втулка или трубка B окружает катушку но не точно над ее центром. Медная трубка B довольно массивная и является местом сильных индуцированных токов. Существует преобладание отталкивающего действия, стремящегося раздвинуть два проводника по осевой линии.

Рис. 12

Рис. 13

Часть B может быть заменена концентрическими трубками, вставленными одна в другую, или стопкой плоских колец, или замкнутой катушкой из грубой или тонкой проволоки, изолированной или нет.

Если катушка С или первичная катушка снабжена железным сердечником, таким как пучок тонких железных проводов, то эффекты значительно увеличиваются по интенсивности, и отталкивание с сильным первичным током может составлять многие фунты тяги, создаваемые аппаратом довольно умеренного размера.

«Формы и соотношения между этими двумя частями, C и B, могут быть значительно изменены без изменения преобладания отталкивающего действия при циркуляции переменного тока».

На рис.13 показана часть B с внутренней конусообразной или конической формой и C с внешней конической формой, намотанная на пучок железной проволоки I. Можно сказать, что действие на рис. 12 аналогично действию простого соленоида с его сердечником, за исключением того, что отталкивание не вызывает притяжения; в то время как то, что показано на фиг. 13, больше похоже на действие конических или конически навитых соленоидов и конических сердечников. Конечно, нет необходимости, чтобы оба были сужены. Эффект такого формирования состоит в том, чтобы просто изменить диапазон действия и величину отталкивающего усилия, существующего в различных частях диапазона.

Рис. 14

«На рис. 14 схема модифицирована таким образом, что катушка С находится снаружи, а замкнутая полоса или цепь В внутри и вокруг железного сердечника I. Электроиндуктивное отталкивание производится, как и раньше.

«Очевидно, что когда электрические середины катушек или цепей совпадают, отталкивающие действия не будут проявляться осевым движением или механическим усилием. В цилиндрических катушках, в которых ток равномерно распределен по всем частям сечение проводника, которое я здесь называю электрической серединой или центром тяжести ампер-витков катушек, будет плоскостью, перпендикулярной его оси в его середине, обозначенной как B и C на рис. 14 пунктирной линией.

Повторим: когда центры или центральные плоскости проводников (рис. 14) совпадают, никакого электроиндуктивного отталкивания не наблюдается, потому что оно взаимно уравновешено во всех направлениях, но когда катушки смещены, проявляется отталкивание, которое достигает максимума в положении, зависящем от особенностей пропорции и распределения тока в любое время в двух цепях или проводниках».

«На рис.15 показаны две детали с одинаковым диаметром: B представляет собой медное кольцо, а C - кольцевую катушку, расположенную параллельно ему. Когда через С проходит переменный ток, В отталкивается от С . B может быть просто диском или пластиной любой формы, а также может состоять из кучи медных шайб или катушки из проволоки, как указано выше - это не существенно влияет на характер производимого действия. Размещение на общей оси В и С железного сердечника или пучка проводов из усиливает отталкивающее действие.

Рис. 15                            Рис. 16

«Расположение деталей,    несколько    аналогичное расположению подковообразной электромагнитной и якорной арматуры, показано на рис. 16. Катушки переменного тока C, C' намотаны на пучок железной проволоки, согнутой в U-образную форму, и напротив ее полюсов размещается пара толстых медных дисков B, B', которые притягиваются и отталкиваются, но с избытком отталкивания в зависимости от их формы, толщины и т.д.

Рис. 17

«Первое устройство, в котором я заметил явление преимущественного отталкивания, был железный сердечник в форме кольца с разрезом и с намотанной на него катушкой C (рис. 8). При пропускании по катушке С переменного тока на вставленную в паз тяжелую медную пластину B будет действовать усилие, выталкивающее пластину из паза (за исключением того случая, когда центр пластины совпадает с магнитной осью, соединяющей полюсы кольца, между которыми находится B).

«Если оси проводников (рис. 15) не совпадают, а смещены, как на рис. 18, то, кроме простого отталкивания друг от друга, существует боковой компонент или тенденция, как указано стрелками. Это эксперимент, показанный на рис. 19. Здесь плоскость замкнутого проводника B перпендикулярна плоскости витков катушки C , намотанной на сердечник из жгута железных проводов. Часть B имеет тенденцию двигаться к центру катушки C , так что его ось будет в средней плоскости C , поперечной к сердечнику, как указано пунктирной линией. Это сразу приводит нас к другому классу действий, то есть, отклоняющим действиям.

Рис. 18                       Рис. 19

Рис. 20

Рис. 21

"Когда на рис. 20 проводник B, состоящий из диска (или лучше, из набора тонких медных дисков, из замкнутой катушки из медного провода), установлен на оси X, поперечной к оси катушки C, и через катушку пропускается переменный ток, происходит отклонение B в положение, обозначенное пунктирными линиями, если только плоскость B в начале не совпадает точно с плоскостью катушки С. Если слегка наклонены в начале, прогиб будет вызван, как указано. Не имеет значения, включает ли катушка C часть B или включена в нее, или катушка C поворачивается, а B зафиксирован, или и В и С поворачиваются.

На рис. 21 показано, что диск B поворачивается над катушкой C с сердечником из железных проволок, как и прежде, отклоняясь в положение, указанное пунктирными линиями. Это отклонение переменным током подвешенного внутри катушки медного диска, плоскость которого наклонена к плоскости катушки, я сам заметил в марте 1887 года, и достаточно подробно описал основанный на этом факте медный дисковый гальваноскоп для переменных токов, (см. The Electrician. May 6, 1887). Тогда я не знал, как тщательно профессор Томсон исследовал явление, но мне уже пришло на ум объяснение этого явления.

«Важно отметить, что когда необходимо получить отклонение диска В , как показано на рисунках 20 и 21, лучше всего изготовить диск из набора тонких шайб или замкнутой катушки из изолированного провода, а не из твердого тела кольца. Это позволяет избежать ослабления эффекта, который может быть вызван наведением токов в кольце B в других направлениях, отличных от его окружности".

Возвращаясь на мгновение к теории этих отталкивающих и отклоняющих действий, мы рассмотрим ее в форме, предложенной нам профессором Томсоном в первой статье на эту тему, прочитанной перед Американским институтом инженеров-электриков 18 мая 1887 г. Он говорит:

«Можно уверенно утверждать, что, если бы на индуцированные в замкнутом проводнике не влияла собственная индуктивность проводника, единственными наблюдаемыми явлениями были бы чередующиеся равные притяжения и отталкивания, потому что токи индуцировались в направлениях, противоположных первичному току, когда последний ток изменялся от нуля до максимального положительного или отрицательного тока, вызывая повторную пульсацию, и индуцировался в том же направлении при изменении от максимального положительного или отрицательного значения до нуля, создавая таким образом привлечение. «Это условие может быть проиллюстрировано диаграммой на рис. 22. Здесь линии нулевого тока представляют собой горизонтальные прямые линии. Волнистые линии представляют изменения силы тока в каждом проводнике, причем ток в одном направлении обозначен этой частью кривой над нулевой линией и в другом направлении на эту часть под ней.

Вертикальные пунктирные линии отмечают соответствующие участки фазы или последовательность времен.

Рис. 22                     Рис. 23

Видно, что в положительном первичном токе, спускающемся от максимума M до его нулевой линии, вторичный ток вырос с нуля до максимума M¹. Следовательно, будет притяжение, поскольку токи в двух проводниках имеют одинаковое направление. Когда первичный ток увеличивается от нуля до его отрицательного максимума, N, положительный ток во вторичной замкнутой цепи будет уменьшаться с М¹, его положительного максимума, до нуля. Но, поскольку токи находятся в противоположных направлениях, произойдет отталкивание. Эти действия притяжения и отталкивания будут непрерывно воспроизводиться, причем, во время одной полной волны первичного тока будет отталкивание, затем притяжение, затем отталкивание и снова притяжение. Буквы R (Repulsion), A (Attraction) в нижней части диаграммы, рис. 22, указывают на эту последовательность. Заштрихованные участки на диаграммах представляют собой время, в течение которого сила между первичным и вторичным контурами является силой отталкивания.

«В действительности, однако, эффекты самоиндукции при возникновении запаздывания, сдвига или замедления фазы во вторичном токе значительно изменят результаты, особенно когда вторичный проводник сконструирован так, чтобы придать такой индукция большое значения. Другими словами, максимумы первичного или индуктивного тока больше не будут совпадать с нулевыми точками вторичных токов. Эффект будет таким же, как если бы линия, представляющая волну вторичного тока на рис. 22 был смещен вперед в большей или меньшей степени. Показанное на диаграмме, рис. 23, несомненно, дает преувеличенное представление о действии, хотя, из произведенных мной эффектов отталкивания, я должен сказать, это отнюдь не невыполнимое условие".

Следует заметить, что период, в течение которого токи противоположны, и в течение которого может иметь место отталкивание, удлиняется за счет периода, в течение которого токи находятся в нужном для привлекательных действий направлении. Эти различные периоды отмечены как R , A и т.д., или период, в течение которого существует отталкивание, составляет от нуля первичного или индуцирующего тока до последующего нуля вторичного или индуцированного тока, а период, в течение которого существует притяжение, составляет от нуля индуцированного тока до нуля индуцирующего тока. (Будет видно, что заштрихованные участки на диаграмме 23 были расширены за счет незатененных частей.)

"Но гораздо важнее в эффекте отталкивания уделить внимание не разнице в периоде эффектов, а тому, что в период отталкивания как индуцирующий, так и индуцированный токи имеют свои наибольшие значения, в то время как в период притяжения токи сравнительно малы. Иначе говоря, в периоде в течение отталкивания токи максимальны, тогда как период притяжения не включает в себя максимумы. Затем возникает отталкивание из-за суммирующих эффектов сильных противоположных токов в течение удлиненного периода по отношению к силе притяжения из-за суммирующих эффектов слабых токов одного и того же направления в течение укороченного периода, причем результирующий эффект является значительно преобладающим отталкиванием. "

"Теперь нетрудно понять все ранее описанные действия, получаемые при различных соотношениях катушек, магнитных полей и замкнутых цепей. Магнитное поле катушки переменного тока во всех отношениях такое же, как в замкнутом проводнике, поскольку отталкивания между двумя проводниками являются результатом магнитных отталкиваний, возникающих от противоположных полей, создаваемых, когда токи в них имеют противоположные направления."

Сейчас будет показан один из самых красивых экспериментов профессора Томсона, иллюстрирующий это отталкивание. Лампа накаливания прикрепляется к клеммам катушки с проволокой, а катушка и лампа плавают в воде (рис. 24) или подвешиваются на перекладине над полюсом электромагнита. Катушка и лампа образуют воздушный шар и гондолу, плавающие в пространстве и помещенные в магнитное поле. Когда при возбуждении магнита его поле быстро изменяется, в катушке индуцируются токи, вызывающие свечение лампы, а их отталкивающее электродинамическое действие проявляется в подъеме лампы и катушки вверх через воду или воздух.

Рис. 24

Тот же эксперимент позволяет очень красиво показать эффект магнитного экранирования. Если я вставлю медную пластину между полюсом магнита и индукционной катушкой, прикрепленной к лампе, медь «экранирует» катушку от индуктивного воздействия полюса, и свечение лампы исчезнет.

Затем я должен обратить ваше внимание на некоторые любопытные эффекты, которые обнаруживаются, когда две проводящие цепи подвергаются воздействию магнитного потока от переменного магнитного полюса, и которые зависят от взаимодействия токов, индуцированных в каждом, соответственно.

Профессор Томсон воплощает эти факты в настоящее время для рассмотрения в четырех законах, которые могут быть кратко изложены следующим образом:

• 1.    Если на два или более замкнутых контура индуктивно воздействует переменное магнитное поле, эти контуры будут тянуться друг к другу и будут склонны к параллелизму.

• 2.    Железные или стальные массы, помещенные в переменное поле, вызывают смещение магнетизма или силовых линий,

• 3.    Замкнутые контуры в переменных магнитных полях или полях различной интенсивности вызывают смещение магнетизма или силовых линий, движущихся в поперечном направлении к их собственному направлению, и, следовательно, могут действовать для перемещения других замкнутых контуров на пути таких линий.

• 4.    Железные или стальные массы, будучи помещены в переменное магнитное поле, могут взаимодействовать с другими такими массами или с замкнутыми электрическими цепями, вызывая движение таких масс или цепей относительно или вызывать тенденции к такому перемещению, эффекты в зависимости от непрерывных адаптаций смещающегося магнетизма относительно.

движущихся в поперечном направлении; и, следовательно, могут 90

действовать для перемещения замкнутых контуров по пути таких линий сдвига.

Проиллюстрировать эти принципы несложно, и предназначеные для этого эксперименты открывают перед нами некоторые поразительные особенности воздействия магнитной силы на замкнутые цепи и массы проводящей и намагничиваемой материи.

Возвращаясь к простому эксперименту с медным кольцом, отталкиваемым от полюса, мы обнаружим, что, если добавить второе кольцо под первое, они оба притягиваются друг друга, и два кольца поддерживаются и отталкиваются, как если бы они были одним кольцом. Очевидно, что в любой момент индуцированные токи в обоих кольцах направлены в одном направлении и, следовательно, притягивают друг друга.

Такое притягивающее действие может быть использовано для обеспечения непрерывного вращения. Нам нужно только разместить медное кольцо или диск над катушкой или полюсом переменного тока, а затем разместить относительно него в надлежащем положении медный диск, свободно вращающийся на шарнирах. Лучше всего это сделать, поместив кольцо или диск так, чтобы они были немного ближе к одной стороне полюса, чтобы как бы «затенить» его часть, в то время как часть поворотного диска находится над переменным полюсом, под или над неподвижным диском или кольцом. Тогда диск, имеющий возможность вращаться, начинает быстро вращаться вокруг своей оси (рис. 25).

Небольшое соображение показывает, что в этом случае неподвижный медный диск экранирует часть поворотного диска. Токи, индуцированные в неподвижном диске, притягивают несимметрично расположенные индуцированные токи в другом диске и создают тангенциальное действие (или пару сил) на нем, стремясь вытянуть его. Постоянное повторение этого действия, поскольку каждая часть диска поочередно становится местом максимума, индуктивное действие приводит к непрерывному вращению диска.

Если возможность вращаться имеют оба диска, тогда окажется, что каждый из них может «затенять» часть полюса, и, при их размещении над полюсом магнита с перекрытием, при воздействии переменного магнитного поля эти диски будут тянуть друг друга и вращаться в противоположных направлениях

Рис. 25

Этот принцип «затенения» части магнитного полюса, вызывающий несимметричное распределение индуцированных токов в проводящем теле, способном вращаться вокруг оси, был разработан профессором Томсоном многими необычными способами.

Например, он помещает над полюсом стеклянный сосуд с водой, переменным магнитным на поверхности которой

плавает полая медная сфера (рис. 26).

Рис. 26

Если полюс находится непосредственно под сферой, электромагнитное воздействие, как было объяснено выше, приведет к силе отталкивания, действующей на диск. Однако, если лист меди помещают наполовину над полюсом, чтобы «затенить» часть медной сферы, то индуцированные в ней токи расположены несимметрично относительно ее центра и реагируют на ток, индуцированный в пластине. Следовательно, электромагнитное воздействие превращается в крутящий момент или пару, заставляя шар быстро вращаться по центру. Вращательная сила настолько велика, что сила вращения будет вращаться, если просто положить ее на лист меди, даже преодолевая трение такого вращения на его экваториальной линии, при условии, что шар и опорные пластины удерживаются таким образом над чередующимся полюсом, что пластина экранирует часть сферы.

Принимая во внимание этот принцип, заключающийся в том, что путем правильного «затенения» полюса от части твердого тела, способного вращаться вокруг линии или оси, легко увидеть, что можно разработать бесчисленные формы электромотора.

Разновидность анемометра с медными дисками для чашек, напоминающая крест радиометра Крукса, может быть установлена на быстрое вращение чередующимся полюсом, если медный экран размещать так, чтобы затенять одну его сторону. Это несимметричное развитие индуцированных токов может быть вызвано подходящим расположением только магнитного полюса.

Можно поместить железный конус или клин на полюс электромагнита переменного тока и держать рядом с ним медный цилиндр, охватывающий насаженные на ось железные диски и смонтированный с возможностью вращаться (показано в разрезе на рис. 27, b). Такое колесо быстро вращается под действием периодического поля, и его направление вращения таково, что, кажется, оно обдувается взрывом с конца магнитного конуса.

Рис. 28

Рис. 27

На рис. 28 изображен сконструированный профессором Томсоном любопытный электрический гироскоп, ротор которого выполнен аналогично колесу на рис. 27. Ось вращений этого ротора, установленная в замкнутой медной рамке, совпадает с осью горизонрального стержня, на котором закреплена медная рамка. Горизонтальный стержень снабжен противовесом и часовым камнем, опирающемся на стальной вертикальный шарнир, выступающий из центра полюса электромагнита переменного тока. Медная рамка закреплена на горизонтальном стержне наклонно, поэтому экранирует одну сторону колеса больше, чем другую, из-за чего токи, индуцированные в медном колесе, когда на колесо воздействует переменное поле электромагнита, располагаются несимметрично относительно его оси вращения, и на колесо воздействует сильный крутящий момент. В результате колесо начинает вращаться вокруг своей оси и, как ротор гироскопа, одновременно прецессировать вокруг вертикального шарнира

Осознав однажды фундаментальный принцип, при некоторой изобретательности эти эксперименты можно бесконечно умножать. Тела можно заставить вращаться и двигаться, помещая их в пространство с переменным магнитным полем и без подачи тока от внешнего источника.

Профессор Томсон, однако, изучил некоторые любопытные случаи магнитного движения, в которых вращение получается, когда вращающиеся диски из железа или меди размещаются рядом с железными или стальными стержнями, в которых распространение магнетизма регулируется замкнутыми контурами. Если продольно ламинированный железный пруток окружить замкнутой медной лентой или катушкой, расположенную вокруг него в одной его части, и пропускать переменный ток через намагничивающую катушку, охватывающую другую часть стержня, эта структура становится способной вращать железные или медные диски, расположенные рядом с ней. Объяснение этого эффекта, вероятно, можно найти в том факте, что замкнутая охватывающая катушка имеет тенденцию сбрасывать магнитные силовые линии в поперечном направлении в этой точке.

Рис. 29

Рассмотрим стержень (рис. 29) A B, в котором линии магнитной силы устанавливаются в направлении от A к B. То есть, пусть магнитная индукция увеличивается в стержне в направлении от A к B; в точке C пусть будет помещена замкнутая катушка, охватывающая стержень. Магнитная индукция во время периода ее увеличения создает в этой цепи электродвижущую силу, которая создает в цепи ток, силовые линии которого противоположны первичной индукции внутри катушки и, следовательно, в участке железа, в катушке, но в направлении первичной индукции за пределами катушки, и поэтому за пределами железного стержня. В результате, как будто линии первичной магнитной индукции в железном стержне в районе расположения катушки были излучены из стержня и улетучились

Когда благодаря намагничивающей катушке магнитная индукция в железном стержне становится периодической, это создает своего рода боковую пульсацию магнитных силовых линий в окрестности замкнутой катушки. Таким образом, если подвижный проводник удерживается рядом с таким магнитно-дроссельным стержнем, через проводник в поперечном направлении будут смещаться магнитные силовые линии и, следовательно, в проводнике будут генерироваться вихревые электрические токи. Эти токи, сохраняющиеся в проводнике благодаря самоиндукции в период переполюсовки внешнего поля, будут вызывать постоянное отталкивание участка проводника, в котором они сгенерированы, и, следовательно, вызывать движение вращения.

Кольцо из чугуна с намотанной на него в одной точке замкнутой катушкой, удерживается таким образом, чтобы другая точка на его окружности, удаленная на 90 градусов от замкнутой катушки, находилась на полюсе переменного магнита. Когда на магнит подается переменный ток, удерживаемый концентрически с кольцом центрально поворачиваемый железный диск начинает вращаться.

Если стержень не ламинирован или, что еще лучше, выполнен из твердой стали, даже нет необходимости иметь замкнутую катушку на одной части такого магнитного стержня или планки. В этих случаях наблюдается отставание в намагниченности либо из-за вихревых токов, наведенных в стержне, либо из-за гистерезиса, и в результате происходит боковой выброс силовых линий из стержня. Когда такой стержень удерживается одним концом на переменном магнитном полюсе, есть действие, которое является истинной “магнитной самоиндукцией.

Если мы соединяем параллельно две цепи, одна из которых имеет очень маленькое омическое сопротивление и очень высокую индуктивность, а другая - очень большое омическое сопротивление и небольшую индуктивность, внезапный поток тока главным образом выбирает в течение переменного периода путь наименьшей индуктивности, хотя в течение его устойчивого периода он будет в основном течь по пути наименьшего омического сопротивления; так что в случае магнитопроводной цепи с железом с низким магнитным и электрическим сопротивлением, шунтируемой высоким магнитным и электрическим сопротивлением (воздухом), быстрые изменения магнитной индукции приводят, по-видимому, к выбору в течение переменного периода пути с наибольшим магнитным сопротивлением.

Время не позволяет мне более подробно развивать аналогии магнитных и электрических цепей в условиях быстрой периодической магнитной индукции и электрического тока, но есть много наводящих идей, которые возникают, когда мы помещаем в наше сознание понятие магнитной индуктивности, являющееся следствием того, что при возникновении индукции в магнитной и проводящей цепи, вступает в действие элемент времени, обязательный для производства вихревых электрических токов точно так же, как электромагнитная или обычная индуктивность является следствием того, что элемент времени вступает в действие при установлении электрического тока, и вследствие создания окружающего магнитного поля.

Точно так же, как увеличение силы тока с привлечением электродвижущей силы, действующей в проводящей цепи, замедляется связыванием этой проводящей цепи с магнитной цепью ( пусть даже и расположенной в пространстве, окружающем проводник — примечание переводчика ), возрастание магнитной индукции под действием намагничивающей силы, действующей на магнитную цепь, задерживается, связывая эту магнитную цепь с электрической проводящей цепью ( находящейся обычно в самом магнитном проводнике – примечание переводчика ).

У меня сложилось впечатление, что г-н Оливер Хевисайд разработал эти понятия в математической форме, но в настоящее время я не в состоянии передать результаты. Однако упомяну об эффекте вращения медных или железных поворотных дисков, удерживаемых рядом с цельнометаллическим стержнем из железа, окруженным на одном своем конце намагничивающей катушкой переменного тока, или когда такой стержень упирается в полюс 96

переменного магнита. При одинаковых условиях даже цельнометаллический стальной пруток способен вызывать быстрые вращения медных или железных дисков. С закаленной сталью действие более заметно. Здесь распространение магнитной волны задерживает гистерезис.

Диски из меди или железа могут вращаться, если удерживать их над выступающими из полюса магнита частями большого напильника, приложенного горизонтально к переменному магнитному полюсу примерно серединой напильника (рис. 30).

Рис. 30

В этом случае магнитное замедление в стержне обусловлено его собственной химической структурой, а не путем его охвата замкнутой проводящей цепью. Результатом, однако, является то же самое: инертность установления магнитной индукции в стали или железе под действием силы намагничивания, которая частично зависит от вихревых токов в массе металла и частично от гистерезиса. Как следствие, мы имеем периодическое боковое смещение поля. Этот вопрос магнитной утечки, зависящей от замедления индукции, заслуживает особого внимания в случае коммерческих трансформаторов переменного тока. В конструкции трансформаторов с замкнутой железной цепью этой магнитной утечкой не следует пренебрегать.

В замкнутом железном контуре, охватываемом в одной части намагничивающей катушкой и подвергнутом быстрому обращению магнитной силы, магнитная индукция не ограничивается только траекторией наименьшего магнитного сопротивления, а именно по железному сердечнику, но частично и замыкается накоротко через внутреннее воздушное пространство. Эти потери поля в плохо спроектированных трансформаторах могут быть значительными. Я полагаю, что важным моментом, который следует учитывать при конструировании трансформатора, является равномерное воздействие на железную цепь намагничивающей силы путем охвата всех частей железной цепи первичными обмотками, а не размещения обмоток в одной части. Также следует проверять образование потерь поля путем бокового выпячивания магнитных силовых линий от железа.

Рис. 31.

Рис. 32

На рис. 31 приведена схема, иллюстрирующая расположение первичных и вторичных катушек, наиболее благоприятное для получения потерь поля, а на рис. 32 - наименее благоприятное для этого.

Природа вышеупомянутых экспериментов навязывает нам мысль о полезных и, возможно, важных применениях в электромагнитной технике. Как вы можете себе представить, профессор Элиу Томсон не замедлил сделать это; ибо в нем объединены острая научная проницательность и то ясное умственное видение, которое позволяет ему на практике осознать свою логическую проблему последствий научного открытия. Он уже применил эти принципы для построения индикаторов переменного тока, дуговых ламп переменного тока, устройств регулирования переменного тока и вращающихся двигателей на таких токах.

В индикаторах величины или потенциала передаваемых переменных токов, на оси передающей катушки помещена поворотная или подвесная медная лента или кольцо, состоящее из тонких шайб, сложенных вместе и изолированных друг от друга и выполненных с возможностью перемещения указателя или индекса. Для приведения индекса в ноль разделенной шкалы, когда плоскость медного кольца или полосы составляет угол от 15 до 20 градусов с плоскостью катушки, используются гравитация или пружина. Этот угол увеличивается за счет более или менее значительного отклонения в зависимости от тока, проходящего через катушку. Инструмент может быть откалиброван для установленных условий использования. Время позволяет только представить это устройство, но не позволяет дать его полное описание

В дуговых лампах магнит для формирования дуги может состоять из замкнутого проводника, катушки для прохождения тока и сердечника из железной проволоки. Отталкивающее воздействие на замкнутый проводник поднимает и регулирует угольные электроды почти так же, как электромагниты, когда используются постоянные токи. Электроиндуктивное отталкивающее действие также применялось к устройствам регулирования переменного тока, с деталями которых я сейчас не могу разбираться.

Для конструкции двигателя переменного тока, который может быть запущен из состояния покоя, также был применен принцип, и здесь можно отметить, что ряд конструкций таких двигателей является практически осуществимым.

Рис. 33

Одним из самых простых является следующее: катушки C, рис. 33, пересекаются переменным током и размещаются над катушкой B, установленной на горизонтальной оси, поперечной к оси катушки C. Клеммы катушки B, которая намотана изолированным проводом, переносится на коммутатор, щетки соединяются проводом, как указано. Коммутатор сконструирован таким образом, что катушка В на коротком замыкании удерживается от положения совпадения с плоскостью С до положения, в котором плоскость В расположена под прямым углом к плоскости С, и для того, чтобы катушка В была разомкнутой из прямоугольного положения или около того в положение параллельных или совпадающих плоскостей. Отклоняющее отталкивание, демонстрируемое B, когда ее цепь замыкается коммутатором и щетками, как описано, будет действовать так, чтобы расположить свою плоскость под прямым углом к плоскости C, но, будучи затем разомкнутой, ее импульс переносит ее в положение сразу после параллелизма, в этот момент она снова замкнут и т. д. Она способна на очень быстрое вращение, но ее энергия мала. Он распространил принцип на конструирование более совершенного аппарата. Одна форма имеет свою вращающуюся часть или якорь, состоящий из нескольких листов из листового железа, намотанных, как обычно, тремя катушками, пересекающимися возле вала. Коммутатор выполнен с возможностью короткого замыкания каждой из этих катушек последовательно, дважды по обороту и на период поворота 90

градусов каждая.

Полевые катушки окружают якорь, а магнитная цепь выполнена из набора листового железа.

Рис. 34 Рис. 35

На рис. 34 и 35 у нас есть схемы, которые дадут представление о конструкции упомянутого двигателя. CC' - это катушки возбуждения или индуктивные катушки, которые в одиночку включаются в управляющую переменную цепь. I I представляет собой сердечник из многослойного железа, внутри которого «якорь вращается с тремя катушками, B, B2, B3, намотанными на сердечник из листовых железных дисков. Коммутатор последовательно замыкает катушки якоря в соответствующих положениях, чтобы использовать эффект отталкивания, создаваемый токами, которые индуцируются в них чередованиями с катушками возбуждения. Двигатель не имеет мертвой точки и будет запускаться из состояния покоя и выдавать значительную мощность, но с какой эффективностью, пока не известно. Любопытным свойством машины является то, что на определенной скорости, в зависимости от скорости чередования в катушке, непрерывный ток проходит от одной коммутационной щетки к другой, и таким образом он выполняет функцию преобразования некоторой электрической энергии из переменной в непрерывную форму.

Был создан небольшой мотор странного типа, использующий принцип «затенения» полюса замкнутыми контурами (рис. 36)

Рис. 36

Многослойное кольцо намотано проволокой, но в нем прорезано отверстие для того, чтобы разделить кольцо и заставить его расположить две полюсные поверхности напротив друг друга на отрезанной части. Каждый полюс состоит из набора закрытых медных полос, которые нужно «заштриховать». Медный диск, свободный для вращения вала, вводится одним краем в воздушный зазор в магните и быстро вращается при возбуждении магнита. Серебряная монета, удерживаемая прямо на краю воздушного зазора в таком переменном магните с затененными сваями, втягивается в межполюсное пространство и продвигается с некоторой силой через него; но свинцовый диск или монета из недрагоценных металлов не подвергаются воздействию почти одной и той же силы из-за своей низкой проводимости.

Я оставил себе немного времени, чтобы рассказать о многочисленных применениях этих принципов в измерителях переменного тока. Известный измеритель мистера Шалленбергера был описан здесь совсем недавно профессором Форбсом. Однако существует новая форма измерителя, разработанная господами Райтом и Ферранти, которая самым прекрасным образом демонстрирует практическое применение некоторых из тех принципов, которые кратко заняли наше внимание (THE ELECTRICAL WORLD. June 7, 1890, p. 368)

На рис. 37 приведена схема этого измерителя. В его последней форме он состоит пары вертикальных электромагнитов - магнитов, разделенных железными сердечниками. К полюсам этих магнитов прикреплены изогнутые рога из разделенного железа, которые лежат в горизонтальной плоскости. Эти изогнутые рога магнитно дросселируются с интервалами по длине с помощью медных полос.

Изогнутые рога охватывают круглое пространство, в котором может вращаться легкий медный или железный неглубокий цилиндр из тонкого металла. Эта цилиндрическая полоса образует периферию светового колеса, способного вращаться по вертикальной оси. На эту ось ориентирован счетный механизм. Ось также несет лопасть, имеющую лезвия слюды. Электромагнитный принцип может быть кратко описан так: дросселированние изогнутых железных рогов приводит к тому, что быстро обращенный магнетизм принимает форму поперечной диффузии силовых линий со стороны рогов. Фактически, серия (параллельных) магнитных полюсов с противоположным названием проходит вдоль рога от основания, где он контактирует с вершиной электромагнита, до наконечника. Эти полюса представлены серией сгустков силовых линий, выступающих сбоку от сторон рога и движущихся по нему. Боковое прохождение этих силовых линий через металлическую ленту, которая образует обод подвижного колеса, создает в нем вихревые токи. Они непрерывно отталкиваются движущимся полем, создающим их, и, кроме того, вращение придается колесу переменным магнетизмом магнитных полюсов. Скорость вращения, надлежащим образом замедляемая лопатками, может быть сделана пропорциональной силе тока, возбуждающего магниты, и, следовательно, полных оборотов колеса в данный момент времени к общему количеству электричества, протекающего через измеритель. Здесь мы видим прекрасную адаптацию принципов, которые мы кратко описали, и гораздо больше можно было бы сказать в объяснении действия этого измерителя при достаточном для этого времени

Рис. 37.

Если бы я попытался дать исчерпывающий список применений электромоторов, которые были сделаны из этих электромагнитных отталкиваний, мне потребовалось бы выйти за пределы времени, в течение которого мне было бы позволено нарушить ваше внимание. Это тема достаточно важная, чтобы заслуживать отдельного обращения. Недавно в Берлине я увидел наиболее изобретательную форму самозапускающегося электродвигателя переменного тока - изобретение герра фон Доливо-Добровольского, в котором вращающаяся часть представляла собой просто твердый железный цилиндр, представляющий собой арматуру без коммутатора, вращающуюся в переменном поле, и которое действовало совершенно изумительным образом ( речь идет о привычном нам трехфазном АС двигателе – примечание переводчика ).

Открытая область практического изобретения очень широка; и поэтому я рискнул направить ваши мысли к нему сегодня вечером, уверенный в том, что его характер в этом отношении заслуживает всего того внимания, которое он может получить, и что прочная основа для этого заложена в этих интересных исследованиях профессора Элиу Томсона.

От переводчика

В наше время опыты с демонстрацией феноменов электромагнитной индукции Э. Томсона не только не утратили свою зрелищность, но и позволяют внести уточнения в известные нам со школы Правила.

Среди множества современных репликаций опыта Томсона с «прыгающим диском» отмечу статью в American Journal of Physics 65, октябрь 1997, Расширение демонстрации Элиу Томсона и закона Ленца сотрудников Иерусалимского технологического колледжа Махон Лев.

В этой статье описана демонстрационная установка, результаты опытов с которой показали, что, поскольку в основе применения закона Ленца для индуцированных токов лежит принцип сохранения энергии, этот закон работает нормально, пока первичный контур передает энергию для выполнения положительной работы во вторичной цепи, но не применим, когда из вторичного контура передается в первичный больше энергии, чем поступает в него из первичного контура.

Например, в чисто резистивной цепи полученная энергия рассеивается в виде тепла, выделяемого током, и поэтому закон Ленца может применяться на протяжении всего цикла. Но в индуктивной и емкостной цепях энергия может накапливаться во вторичной цепи и возвращаться в первичную цепь.