超高周波交流電流の現象


電気関係の雑誌はますます面白くなってきている。新しい事実が観察され、技術者の注意を惹くような新しい問題が日々生まれている。ここ数年の英文誌、特にElectrician誌では、いくつかの新しい事柄が取り上げられ、通常以上の関心を集めている。クルックス教授の講演は,彼の美しく巧みな実験に対する興味を蘇らせ,フェランティの主電源で観察された効果は,英国の主要な電気技術者の何人かの意見を引き出し,スインバーン氏はコンデンサと発電機の励磁に関連していくつかの興味深い点を引き出している。

筆者自身の経験から、これらの事柄やその他の事柄について、読者に有益な情報や示唆を与えることができればと思い、あえて言及することにした。

クルックス教授の多くの実験の中に、内部電極のない管を用いたものがあるが、彼の発言から、これらの管で得られた結果はかなり珍しいものであると推察される。もしそうであるなら、筆者は、そのすばらしい業績がすべての研究者の喜びとなっているクルックス教授が、その実験において、適切に組み立てられた交流機械、すなわち、たとえば1秒間に1万から2万の交流を与えることができる機械を利用するべきではなかったことを残念に思わなければならない。そうすれば、この難しいが魅力的なテーマに関する彼の研究は、さらに完全なものになっただろう。このような機械を誘導コイルと組み合わせて使うと、多くの実験で必須ではないにしても望ましい電極の特徴が失われ、ほとんどの場合、両方の電極が同じように動作するのは事実だが、その一方で、効果を自在に高められるという利点もある。回転するスイッチまたは整流子を使用する場合、一次電流の変化率は制限されます。整流子をより速く回転させると一次電流は減少し、電流を増加させるとコンデンサーで完全に克服できない火花が発生し、装置の価値をかなり損ねる。交流機を使用する場合は、一次電流に任意の変化率を生じさせることができるので、そのような制限はない。従って、比較的小さな一次電流で二次回路に非常に大きな起電力を得ることができ、しかも装置の作動は完全に規則的であるため信頼できる。

ところで、このような機械を初めて作ろうとする人は、きっと悲惨な目に遭うだろう。まず、当然のことながら、必要な数の極突起を持つアーマチュアを作ることから始める。そうすれば、ワグネル・オペラの伴奏にふさわしい装置を作ったという満足感が得られるだろう。さらに、機械的エネルギーをほぼ完璧な形で熱に変換することができる。もし、突起の極性が反転すれば、彼は機械から熱を得ることができる。もし、反転がなければ、加熱は少なくなるが、出力はほとんどゼロに等しくなる。そして、アーマチュアの鉄を捨てて、スキュラからカリブディスに行くことになる。しかし、何度か試しているうちに、ほぼ思い通りになることもある。

このような機械を使って行うことができる多くの実験の中で、最も興味深いのは、高電圧誘導コイルを使って行う実験である。放電の性質は完全に変化する。アークはより遠くで発生し、わずかな気流の影響も受けやすいので、しばしば奇妙な動きをするようになる。通常、交番電流アークに特有のリズミカルな音を発するが、不思議なことに、この音は、多くの人が可聴限界と考える毎秒1万回をはるかに超える交番回数で聞こえるかもしれない。多くの点で、コイルは静電気マシンのように動作する。ポイントは火花の間隔をかなり損ない、電気は自由にそこから脱出し、端子の1つに取り付けられたワイヤから光の流れが発生し、まるでそれが強力なトエプラーマシンの極に接続されているようです。このような現象は、もちろん電位差が大きいためである。コイルの自己誘導と高周波の結果、電流は微小であるが、それに対応して圧力が上昇する。このようなコイルで、ある程度の強さの電流インパルスを流すと、少なくとも1万分の4秒は流れ続けるはずである。この時間は周期の半分より長いので、電流が流れている間に反対側の起電力が働き始めるということが起こります。その結果、液体を満たしたチューブを軸に急速振動させたときのように、圧力が上昇する。しかし、同じコイルをより低い周波数の電流で動かすと、起電力ははるかに小さくなるものの、放電は確実に有害となる。しかし、この結果は、周波数が高いせいでもある。筆者の経験では、周波数が高いほど、人体に大きな不快感を与えずに通過させることができる電気エネルギーの量が多くなることが分かっている。

ライデン瓶に接続したときのコイルの挙動については、まだよく分かっていない。もちろん、周波数が高いので、瓶の容量は小さいはずだと予想される。そこで、ワイングラス程度の非常に小さな瓶を用意してみたが、この瓶でもコイルは実質的に短絡していることが分かった。そこで、直径10cm、間隔2〜4cmの球体2個分の容量になるまで、容量を小さくしていく。このとき、放電は鋸歯状の帯状になり、ちょうど高速回転する鏡で見た火花の連続のようになる。この場合、奇妙な現象が観察されることがある。放電は、最も近いところから始まり、徐々に上昇し、球の頂上付近で途切れ、底で再び始まる、という具合である。これがあまりに速いので、一度にいくつもの鋸歯状の帯が見える。数分間は戸惑うかもしれないが、説明は簡単である。放電は最も近いところから始まり、空気は加熱され、アークを上方に運び、それが壊れると最も近いところで再び放電が始まる、などである。電流は、たとえ小さな容量のコンデンサーでも簡単に通過するので、同じ大きさの本体に1つの端子だけを接続すると、どんなに絶縁がよくても、アークの飛距離がかなり損なわれることは、ごく自然なことだと分かるだろう。

ガイスラー管を使った実験は、特に興味深い。電極のない使い切った管は、コイルから少し離れると光ります。真空ポンプの管をコイルに近づけると、ポンプ全体が明るく照らされる。白熱灯をコイルに近づけると、白熱灯が点灯し、熱くなる。ランプの端子をコイルのバインディングポストの一つに接続し、手を電球に近づけると、ガラスから手に非常に奇妙で不快な放電が起こり、フィラメントが白熱することがある。この放電は、強力なトープラー機のプレートから出る流れにある程度は似ていますが、量は比較にならないほど多くなります。この場合、ランプは凝縮器の役割を果たし、希薄なガスが一方の膜となり、操作者の手がもう一方の膜となる。ランプの球を手に持ち、金属端子をコイルに接続した導体に近づけるか接触させると、炭素が明るい白熱を帯び、ガラスが急速に加熱される。100ボルトの10CPのランプでは、ランプをかなりの輝きにするほどの電流に大きな違和感なく耐えることができるが、ガラスが信じられないほど短時間で加熱されるので、手に持っていられるのは数分間だけである。管をコイルに近づけて点灯させる場合、手に持った金属板をコイルと管の間に挟むと消えることがあるが、金属板をガラス棒に固定するなどして絶縁すると、板を挟んでも管は点灯したままになるか、あるいは光度が増すことがある。この効果は、プレートとチューブのコイルに対する相対的な位置に依存し、コイルの一方の端子から他方の端子に伝導が起こると仮定すれば、常に容易に予測することができる。プレートの位置によって、プレートから電流をそらすことも、チューブへ導くこともできます。

別の仕事では、筆者は、50ボルトまたは100ボルトの白熱ランプを、数フィート以下の頑丈な銅線に両端を接続して、任意のキャンドルパワーで燃焼させる実験を頻繁に行っている。これらの実験は十分に興味深いように思われるが、最近の研究者によって復活し、大いに利用されているファラデーの奇妙な実験、すなわち、曲げた銅線の2点間を放電が飛び交うようにする実験よりは、よっぽど興味深いものではない。ここで、同じように興味深いと思われる実験を引用してみよう。

銅線で端子をつないだガイスラー管をコイルに近づければ、誰も管が光るのを見ようとは思わないだろう。ところが、不思議なことに、銅線で結ばれたガイスラー管をコイルに近づけても、ガイスラー管が光るのだ。さて、最初の瞬間、人は電線のインピーダンスがこの現象に関係しているのではないかと考えがちである。しかし、これはもちろんすぐに否定される。なぜなら、そのためには膨大な周波数が必要となるからだ。しかし、この結果が不可解に思えるのは最初だけで、よく考えてみれば、電線にはほとんど違いがないことは明らかである。この結果は、複数の方法で説明することができるが、コイルの端子から空間を通して伝導が起こると仮定するのが、おそらく観察に最もよく合っている。この仮定に基づけば、電線付きチューブがどのような位置にあっても、電線は電線とチューブの金属端子が占める空間を通過する電流以上のものは流せず、隣接する空間を電流は実質的に妨害されずに通過することになります。このため、管をコイルの結合柱を結ぶ線に対して直角の位置に置くと、針金はほとんど影響を及ぼさないが、その線と多少平行に置くと、管の輝きと点灯のための設備がある程度損なわれてしまうのである。このほかにも、いろいろな現象が同じような前提で説明できる。たとえば、管の端に十分な大きさの座金をつけて、コイルの端子と結ぶ線上に保持すると、管は点灯せず、座金の間の空間を均一に通過するはずの電流のほぼ全体が、電線を通って迂回することになる。しかし、チューブがその線に対して十分に傾いていれば、ワッシャーにもかかわらず、点灯する。また、ガラス棒に金属板を固定し、結合柱を結ぶ線と直角に、かつ一方の柱に近い位置に保持すると、多少なりとも線と平行に保持した管は、一方の端子が板に触れると瞬時に点灯し、板から離れると消灯します。板の表面は、ある限度まで大きくすると、管は容易に点灯する。また、真空管は支柱を結ぶ直線に対して直角に置き、回転させると、その直線と平行になるまで確実に光度が増す。というのは、これらの実験はすべて、一定の電位差をもたらす静止した機械では不可能であり、これらの現象にはコンデンサーの作用が大きく関わっていると確信しているからである。

ルムコルフ・コイルを急速な交流電流で使用する場合には、ある種の予防措置をとることが望ましい。一次電流をあまり長く流すと、コアが熱くなってグタペルカやパラフィンを溶かしたり、絶縁体を傷めたりすることがあるため、電流の強さから考えると驚くほど短時間でこのようなことが起こる。インピーダンスが非常に大きいので、細線を損傷するほどの電流を流すのは難しい。Polycarpusのような運命をたどるかもしれない。高価な真空ポンプをコイルに近づけたり、端子に接続した針金で触ったりして点灯させた場合、電流を数分間しか流さないようにしなければ、狭い通路の中の希薄なガスが加熱されてガラスにヒビが入るからだ。

このような機械に関連して観察される興味ある点は、他にもかなりたくさんある。電話、強磁場中の導体、コンデンサー、アークを使った実験では、通常の聴覚の限界をはるかに超える音が知覚されることが確実に証明されているようだ。電話機は1秒間に1万2千から1万3千回の振動を発する。しかし、磁石とコアの代わりにコンデンサーを使い、端子を変圧器の高電圧二次側に接続すれば、より高い音を聞くことができる。電流を細かく積層したコアの周りに流し、小さな薄い鉄板をコアに静かに当てると、電流が十分に強ければ、1秒間に1万3、4千回の交番で音が聞こえることがある。しかし、小さなコイルを強力な磁石の磁極の間にしっかりと詰め込めば、上記の数の交番で音が出るし、アークもさらに高い周波数で聞こえるかもしれない。聴覚の限界は様々に見積もられている。ウィリアム・トムソン卿の著作のどこかに、1秒間に1万回、またはそれに近い回数が限界であると書かれている。他の資料では、あまり信頼できないが、毎秒2万4千回とされている。以上の実験から、筆者は、十分なパワーで音を出すことができれば、1秒間にこれとは比較にならないほど多くの振動数の音を知覚することができると確信している。そうならない理由は何もない。空気の凝縮と希薄化によって横隔膜は必然的に対応する振動を起こし、神経中枢への伝達速度が一定の範囲内であれば、何らかの感覚が生じるだろう。多くの人が信じているように、視覚が何らかの共鳴効果に基づいているとすれば、エーテルの振動の強度をいくら上げても、可視スペクトルの両側で視覚の範囲を広げることはできないだろう。

アークの可聴限界は,その大きさに依存する。アークに与えられた加熱効果による表面が大きければ大きいほど、聴こえの限界は高くなります。最高音は、アークがいわば全面である誘導コイルの高電圧放電で発せられる。アークの抵抗値をR、電流値をCとし、直線的な寸法をn倍にすると、抵抗値はR/nとなり、同じ電流密度の場合、電流値はn2Cとなるため、加熱効果はn3倍、表面はn2倍となるだけである。このため、非常に大きなアークでは、たとえ周波数が非常に低くても、リズミカルな音を発することはないだろう。しかし、この音は、炭素の組成にもある程度依存する。もし、カーボンに耐火性の高い材料が含まれていれば、これが加熱されたとき、アークの温度を均一に保つ傾向があり、音は小さくなる。このため、交番アークには、このようなカーボンが必要だと思われる。

このような高周波の電流では、ノイズのないアークを得ることは可能だが、電流を伝える導体間の引力や斥力が小さすぎるため、ランプの調節は極めて困難である。

このような急速な交流電流によって発生するアークの興味深い特徴は、その持続性である。その原因は2つあり、1つは常に存在するもので、もう1つは時々しか存在しないものである。一つは電流の特性によるもので、もう一つは機械の特性によるものである。第一の原因は、より重要なもので、交番電流の速さに直接起因するものである。周期的に変動する電流によってアークが形成されると、それに対応して気体柱の温度にも変動が生じ、したがって、アークの抵抗にも変動が生じます。しかし、アークの抵抗は気体柱の温度によって大きく変化し、電極間の気体が冷たいときには実質的に無限大となる。したがって、アークが持続するかどうかは、気体柱が冷却できないかどうかにかかっている。このため、1秒間に数回しか電流を流さないのにアークを維持することは不可能である。一方、実質的に連続した電流では、アークを維持することは容易であり、カラムは常に高温・低抵抗に保たれる。周波数が高くなればなるほど、アークが冷えて抵抗がかなり増加する時間間隔が短くなる。同じ大きさのアークでも、1秒間に10,000回以上の頻度では、非常に小さな温度変化が、深い海の表面の波紋のように、一定の温度の上に重なっている。しかし、この点に関しては、筆者は「いくつかの不規則性」を観察している。2つ目の原因は、高周波の機械が実質的に一定の電流を維持する傾向があるためである。アークを長くすると,それに比例して起電力が上昇し,アークがより持続的になるようにみえる。

このような機械は、電流を一定に保つには非常に適しているが、電位を一定に保つには非常に不向きである。実のところ、このような機械のある種のタイプでは、ほぼ一定の電流はほとんど避けられない結果である。極数または極突起の数が大幅に増加すると、クリアランスが非常に重要になる。そのため、非常に多くの小型の機械に対処しなければならない。また、電機子のインピーダンスが、高周波によって非常に大きくなっています。そしてまた、磁気漏れが起こりやすくなる。極が交互に3〜400個もあれば、漏れは非常に大きくなり、2極の機械では極を鉄片でつなぐのと同じことになる。この欠点は、確かに同じ極性の磁界を全体に使えば多少なりとも回避できるかもしれないが、そうすると、また別の性質の困難にぶつかることになる。これらのことは、電機子回路に流れる電流を一定に保つために必要なことである。

数年前までは、端子間の電位差を一定に保つことができる機械があれば、それは驚異的な性能だと考えられていたように、今日でも技術者が定電流機の性能に驚いているのは興味深いことである。しかし、このような結果は、他と同じように簡単に得られるものである。ただ、どんな種類の誘導装置でも、定電位が必要なら、一次(励磁)回路と二次(電機子)回路の誘導関係はできるだけ近くなければならないが、定電流装置ではその逆が要求されることを忘れてはならない。さらに、誘導回路における電流の流れに対する抵抗は、前者の場合はできるだけ小さく、後者の場合はできるだけ大きくなければならない。しかし、電流の流れに対する抵抗は、1つだけでなく、複数の方法で生じる。それは、自己誘導のオーミック抵抗によって起こるかもしれない。発電機や変圧器の誘導回路を高抵抗にして、かなり小さい抵抗の装置を非常に広い範囲で動作させると、ほぼ一定の電流が維持されるようにすることができる。しかし、このような高い抵抗は電力の大きな損失を伴うので、実用的でない。しかし、自己誘導はそうではない。自己誘導は必ずしもパワーロスにはならない。つまり、抵抗の代わりに自己誘導を使えばいいのだ。それは、比較的短い電線を多かれ少なかれ完全に鉄で囲むことによって、非常に高い自己誘導を安価に得ることができ、さらに、電流を急速にうねらせることによって、その効果を任意に増大させることができるということである。まとめると、定電流化の要件は誘導回路と誘導回路の間に弱い磁気接続があること、最小の抵抗で最大の自己誘導ができること、電流の変化速度が実用上最大であること。一方、電位が一定であるためには、次のようなことが要求される。回路間の磁気的接続が最も緊密であること、誘導電流が安定していること、そして可能であれば反応がないことである。もし、後者の条件を完全に満たすことができれば、定電位機の出力は、主に定電流を与えるように設計された機械の何倍にもなるであろう。しかし、これらの条件を満足するような機械は、残念ながら、得られる起電力が小さく、電流の取り出しが困難なため、実用的な価値はあまりない。

現在成功を収めているアーク灯メーカーは、その鋭い発明家的直感で、定電流機の必要条件を早くから認識していた。彼らのアーク灯機械は、弱いフィールド、大きなアーマチュア、長い銅線、少ない整流子で、電流の強さに大きな変化を与え、自己誘導を働かせることができる。このような機械は、回路の抵抗がかなり変化する範囲内で、実質的に一定の電流を維持することができる。もちろん、それに応じて出力は低下するが、出力を下げすぎないようにするためか、例外的な変動を補償する簡単な装置が採用されている。電流のうねりは、アーク灯システムの商業的な成功にほぼ不可欠である。また、より重要なことは、単純なクラッチランプの使用を可能にすることである。それぞれのランプに最適な1秒間に一定のインパルス数の電流を流すと、適切に対処すれば、最高級の時計仕掛けのランプよりもよく調整される。この発見は、筆者にとっては数年遅かった。

英国の有能な電気技師は、定電流機や変圧器では、二次電流の位相を変化させることによって調節が行われると主張してきた。この見解が誤りであることは、ランプの代わりに、自己誘導と容量、または自己誘導と抵抗、つまり遅延と加速の成分を持つ装置を、二次電流の位相に重大な影響を与えないような割合で使用すれば、簡単に証明できるだろう。このような装置をいくつ入れても、また切り離しても、装置の数によって起電力が変化しても、一定の電流が維持され、調節が行われることがわかるでしょう。二次電流の位相の変化は、単に抵抗の変化に伴うものであり、二次反応は常に多かれ少なかれ重要であるが、調節の真の原因は、上に列挙した条件の存在にあるのである。しかし、機械の場合、上記の指摘は、機械が独立して励磁される場合に限定されることを明記しておかなければならない。電機子電流を整流することによって励磁する場合は、ブラシの位置が固定されているので、中性線をずらすことが最も重要であり、記録を見る限り、第三のブラシによって外部回路の一点と整流子をブリッジ接続し、機械の調整に成功した最初の人であることを述べても不遜とは思われないであろう。電機子と界磁が正しく比例し、ブラシが決められた位置に配置されていれば、負荷の変化によって整流径が変化しても、定電流または定電位が生じるのである。

このような高周波の機械に関連して、コンデンサーは特に興味深い研究対象となる。このような機械の起電力は、コンデンサーを回路に接続するだけで、簡単に4倍、5倍にすることができる。筆者は、ブレイクスレーが交互電流に関する著書で提案したように、コンデンサーを調節の目的で継続的に使用しており、その中で彼は最も頻繁に起こるコンデンサー問題を絶妙な単純さと明確さで扱っている。周波数が高いので、小さな容量でも使用でき、調査も簡単です。しかし、ほとんどの実験では、結果は予見できるものの、観察されるいくつかの現象は、最初は不思議に思える。このような機械とコンデンサーを使って、3、4カ月前に行われたある実験が、その実例として挙げられる。1秒間に約2万回の振動を与える機械が使われた。長さ約20フィート、直径2ミリの2本の裸線が互いに接近して、一端は機械の端子に、他端はコンデンサーに接続されていた。鉄芯のない小型の変圧器はもちろん、電圧計を二次側に接続して、カーデュー電圧計の測定値の範囲内に収めるために使用された。コンデンサーの端子では、起電力は約120ボルトで、そこから徐々に下がり、機械の端子では約65ボルトになった。まるで、コンデンサーが発電機で、線路と電機子回路はそれに接続された抵抗であるかのようであった。筆者は共振のケースを探したが、容量を非常に注意深く徐々に変化させても、機械の速度を変化させても、その効果を増大させることはできなかった。純粋な共振のケースは得られなかった。コンデンサーを機械の端子に接続し、電機子の自己誘導を最大と最小の位置で測定して平均値をとると、最高の起電力を与える容量が、既存の周波数で自己誘導をちょうど打ち消す容量に最も近く対応する。容量を増減すると、予想通り起電力は低下した。

上記のような高い周波数では、コンデンサーの効果は非常に重要である。コンデンサーは、かなりのエネルギーを伝達することができる高効率の装置となる。

筆者は、高周波の機械は、少なくとも長距離の伝送を想定していない場合に利用できると考えている。加熱効果が必要な場合には、導体では抵抗の増加を抑え、装置では高揚させ、トランスはより高効率、高出力のものを作り、コンデンサーによって貴重な結果を得ることができるかもしれないのである。筆者は、高周波の機械を使用することによって、他の方法では気づかなかったであろうコンデンサーの効果を観察することができた。また、フェランチメインで観察された現象に大きな関心を寄せており、これは非常によく知られている。有能な電気技師によって意見が述べられたが、現在までのところ、すべては推測に過ぎないようである。しかし、見解が異なる以上、誤った見解もあるはずである。筆者は12月19日付の『電気技術者』に掲載されたフェランティ氏の図を見て、その効果について意見を述べた。必要なデータがすべて揃っているわけではないので、筆者の意見では、間違いなく起こるであろうプロセスを言葉で表現することで満足しなければならない。コンデンサーは、2つの効果をもたらす。1)枝の中の電流の位相を変える。位相の変化については、コンデンサーの効果として、デプトフォードの2次側で電流を加速し、ロンドンの1次側で電流を遅らせることができる。前者はデプトフォードの一次側の自己誘導を減少させる効果があり、これはダイナモの起電力を低下させることを意味します。ロンドンでの一次側の遅れは、単に位相に関する限り、ロンドンでの二次側の電流の位相が任意に保たれていないため、ほとんど影響を及ぼさない。

さて、コンデンサーの第二の効果は、両枝の電流を増加させることである。両電流が等しいかどうかは重要ではありませんが、デプトフォードの昇圧トランスの重要性を理解するために、両分岐の電流の増加は反対の効果をもたらすことを指摘することが必要です。デプトフォードでは一次側の起電力をさらに低下させ、ロンドンでは二次側の起電力を増加させることになる。少なくとも、このような作用は、同じような条件下で起こることが確認されている。主電源に直接接続した場合は、そのような作用は起こらないことがわかる。

筆者が特に関心を持ったのは、スウィンバーン氏の提案と見解である。スウィンバーン氏は、しばしば彼の意見に反対することで、彼の名誉に貢献してきた。3年前、筆者が技術者の一般的な意見に反して開回路変圧器を提案したとき、スウィンバーン氏は『電気技術者』に次のように述べ、最初にそれを非難したのである。「テスラ)トランスは非効率的なものに違いない。磁極が回転しており、したがって磁気回路が開いているのだ」。2年後、スウィンバーン氏は開回路変圧器のチャンピオンとなり、彼を改心させようと申し出ます。しかし、Tempora mutantur, et nos mutamur in illis.とある。

筆者は、インダストリーで表現された電機子反応説には、間違いなく真実があるにもかかわらず、それを信じることができない。しかし、スウィンバーン氏の解釈は、あまりに広範で、どんな意味でもあり得る。

コンデンサーの加熱については、スウィンバーン氏が最初に注意を喚起したようである。最も優秀な電気技師がそのことに示した驚きは、「大規模な実験を行うことが望ましい」ということを顕著に物語っている。科学の歴史には、驚異的な技術、忍耐力、鋭い観察力の例が記録されている。しかし、どんなに優れた技術を持っていても、どんなに鋭い観察者であっても、効果を拡大し、その研究を容易にすることは有益でしかない。ファラデーが動的誘導に関する実験を一つでも大規模に行ったならば、計り知れない利益をもたらしただろう。

筆者の考えでは、コンデンサーの加熱は、3つの異なる原因によるものである:第一に、漏れまたは伝導、第二に、誘電体の不完全な弾性、第三に、導体内の電荷のサージ。彼は、多くの実験で、誘電体中に可能な限り大きなエネルギーを伝達するという問題に直面してきた。例えば、彼は白熱灯を作ったが、フィラメントの端は完全に「ガラス」に封じ込めたが、内部のコンデンサー・コーティングに取り付けたので、必要なエネルギーはすべて、数センチメートル四方のコンデンサー表面でガラスを越えて伝達されなければならなくなった。このようなランプは、十分に高い周波数で実用的な成功を収めることができるだろう。1秒間に15,000回の振動があれば、フィラメントを白熱させることは容易であった。しかし、電位差を大きくしなければならない。しかし、しばらくすると、ガラスに穴があいてしまい、真空度が悪くなることがわかった。周波数が高いほど、ランプは長く耐えることができる。このような誘電体の劣化は、一定の寸法と周波数の誘電体に伝達されるエネルギー量が大きすぎる場合に必ず起こる。ガラスが最もよく耐えるが、ガラスでさえも劣化する。この場合、プレート上の電位差はもちろん大きすぎ、伝導と不完全な弾性による損失が生じます。もし、電位差に耐えるコンデンサーを作りたいなら、損失のない唯一の誘電体は、圧力下の気体である。筆者は、高圧の空気で仕事をしたことがあるが、その方向には多くの現実的な困難がある。彼は、コンデンサーをかなり実用的なものにするためには、より高い周波数を用いるべきだと考えている。しかし、そのような計画には、他の大きな欠点があり、このシステムはモータの動作にはとても適さなくなる。

筆者が間違っていなければ、スウィンバーン氏はコンデンサーによってオルタネーターを励起する方法を提案している。筆者は過去何年もの間、実用的な自励式オルタネーターの製作を視野に入れて実験を続けてきた。その結果、機械的な整流を行わない交流電流によって磁石をある程度励磁することに、さまざまな方法で成功した。しかし、彼の実験によって、ジブラルタルの岩のように堅固な事実が明らかになった。周期的に変化し、整流されていない単一の電流では、実用的な励磁は得られないのである。その理由は、励磁電流の強さが変化すると、それに伴って界磁の強さも変化し、電機子に電流が生じるからで、この電流は電機子が界磁を移動することによって生じる電流と干渉し、前者は後者に比べて1/4位相進んでいる。磁場が積層されている場合は、励磁はできません。積層されていない場合は、多少の励磁はできますが、磁石は加熱されます。磁石が積層されていない場合、磁場強度の均一性が保たれるため、加熱の影響は比較的小さく、完全に均一な磁場を作ることができれば、この方法による励磁はかなり実用的な結果をもたらすだろう。スウィンバーン氏が提案したコンデンサーの使用によってこのような結果を得ようとするならば、1/4相で分離した2つの回路を組み合わせる必要がある。つまり、電機子コイルを2組巻き、1つか2つの独立したコンデンサーに接続する必要がある。筆者もこの方面での研究を行ったが、装置の説明については後日に譲ることにしたい。

脚注編集



 

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