Experimente mit Wechselströmen von sehr hoher Frequenz

Es gibt kein Thema, das fesselnder und studierenswerter ist als die Natur. Diesen großen Mechanismus zu verstehen, die Kräfte, die wirken, und die Gesetze, die sie steuern, zu entdecken, ist das höchste Ziel des menschlichen Intellekts.

Die Natur hat im Universum unendlich viel Energie gespeichert. Der ewige Empfänger und Sender dieser unendlichen Energie ist der Äther. Die Anerkennung der Existenz des Äthers und der Funktionen, die er erfüllt, ist eines der wichtigsten Ergebnisse der modernen wissenschaftlichen Forschung. Die bloße Aufgabe der Vorstellung einer Fernwirkung, die Annahme eines den ganzen Raum durchdringenden und alle grobe Materie verbindenden Mediums hat die Köpfe der Denker von einem stets präsenten Zweifel befreit und durch die Eröffnung eines neuen Horizonts - neuer und unvorhergesehener Möglichkeiten - Phänomenen, mit denen wir von alters her vertraut sind, neues Interesse verliehen. Sie war ein großer Schritt zum Verständnis der Naturkräfte und ihrer vielfältigen Erscheinungsformen für unsere Sinne. Sie ist für den aufgeklärten Studenten der Physik das, was das Verständnis des Mechanismus der Feuerwaffe oder der Dampfmaschine für den Barbaren ist. Phänomene, für die wir früher verblüffende Erklärungen suchten, sehen wir heute in einem anderen Licht. Der Funke einer Induktionsspule, das Glühen einer Glühlampe, die Erscheinungen der mechanischen Kräfte von Strömen und Magneten entziehen sich nicht mehr unserem Zugriff; statt des Unbegreiflichen, wie früher, suggeriert uns ihre Beobachtung nun einen einfachen Mechanismus, und obwohl über seine genaue Natur noch alles Vermutungen sind, wissen wir doch, dass die Wahrheit nicht mehr lange verborgen bleiben kann, und instinktiv spüren wir, dass uns das Verständnis dämmert. Wir bewundern immer noch diese schönen Phänomene, diese seltsamen Kräfte, aber wir sind nicht mehr hilflos; wir können sie in gewissem Maße erklären, für sie Rechenschaft ablegen, und wir sind hoffnungsvoll, dass es uns schließlich gelingt, das Geheimnis, das sie umgibt, zu enträtseln.

Inwieweit wir die Welt um uns herum verstehen können, ist der letzte Gedanke eines jeden Naturforschers. Die Grobheit unserer Sinne hindert uns daran, den weiteren Aufbau der Materie zu erkennen, und die Astronomie, diese großartigste und positivste aller Naturwissenschaften, kann uns nur etwas lehren, was sich sozusagen in unserer unmittelbaren Nachbarschaft abspielt; von den entfernteren Teilen des grenzenlosen Universums mit seinen unzähligen Sternen und Sonnen wissen wir nichts, aber weit über die Wahrnehmungsgrenze unserer Sinne hinaus kann uns der Geist noch leiten, und so dürfen wir hoffen, dass auch diese unbekannten Welten - unendlich klein und groß - uns in gewissem Maße bekannt werden. Doch selbst wenn diese Erkenntnis uns erreichen sollte, wird der forschende Geist eine vielleicht für immer unüberwindliche Schranke für die wahre Erkenntnis dessen finden, was zu sein scheint, dessen bloßer Schein die einzige und dürftige Grundlage unserer ganzen Philosophie ist.

Von allen Formen der unermesslichen, alles durchdringenden Energie der Natur, die sich immer und immer wieder verändert und bewegt, die wie eine Seele das träge Universum belebt, sind Elektrizität und Magnetismus vielleicht die faszinierendsten. Die Wirkungen der Gravitation, der Wärme und des Lichts beobachten wir täglich, und bald gewöhnen wir uns an sie, und bald verlieren sie für uns den Charakter des Wundersamen und Wunderbaren; aber Elektrizität und Magnetismus mit ihrer einzigartigen Beziehung, mit ihrem scheinbar dualen Charakter, einzigartig unter den Kräften in der Natur, mit ihren Phänomenen der Anziehung, Abstoßung und Rotation, seltsame Manifestationen geheimnisvoller Agenten, stimulieren und regen den Geist zum Nachdenken und zur Forschung an. Was ist Elektrizität, und was ist Magnetismus? Diese Fragen sind immer wieder gestellt worden. Die fähigsten Geister haben unaufhörlich mit dem Problem gerungen; dennoch ist die Frage noch nicht vollständig beantwortet worden. Aber obwohl wir bis heute nicht sagen können, was diese einzigartigen Kräfte sind, sind wir bei der Lösung des Problems ein gutes Stück vorangekommen. Wir sind jetzt zuversichtlich, dass elektrische und magnetische Phänomene dem Äther zuzuschreiben sind, und wir sind vielleicht berechtigt zu sagen, dass die Wirkungen der statischen Elektrizität Wirkungen des Äthers unter Belastung sind, und die der dynamischen Elektrizität und des Elektromagnetismus Wirkungen des Äthers in Bewegung. Aber das lässt die Frage, was Elektrizität und Magnetismus sind, immer noch unbeantwortet.

Zunächst stellt sich natürlich die Frage: Was ist Elektrizität, und gibt es überhaupt so etwas wie Elektrizität? Bei der Deutung elektrischer Phänomene können wir von Elektrizität oder von einem elektrischen Zustand, Zustand oder Effekt sprechen. Wenn wir von elektrischen Wirkungen sprechen, müssen wir zwei solche Wirkungen unterscheiden, die einander entgegengesetzt sind und sich gegenseitig neutralisieren, da die Beobachtung zeigt, dass zwei solche entgegengesetzten Wirkungen existieren. Dies ist unvermeidlich, denn in einem Medium mit den Eigenschaften des Äthers können wir unmöglich eine Belastung ausüben oder eine Verschiebung oder Bewegung irgendeiner Art erzeugen, ohne in dem umgebenden Medium eine gleichwertige und entgegengesetzte Wirkung zu verursachen. Wenn wir aber von Elektrizität sprechen, d. h. von einem Ding, müssen wir, wie ich meine, die Vorstellung von zwei Elektrizitäten aufgeben, da die Existenz zweier solcher Dinge höchst unwahrscheinlich ist. Denn wie kann man sich vorstellen, dass es zwei Dinge geben soll, die in ihrer Menge gleichwertig, in ihren Eigenschaften gleich, aber von entgegengesetztem Charakter sind, die beide an der Materie haften und sich gegenseitig anziehen und völlig neutralisieren? Eine solche Annahme, die zwar von vielen Phänomenen nahegelegt wird, obwohl sie zu ihrer Erklärung sehr geeignet ist, hat wenig Gutes zu bieten. Wenn es so etwas wie Elektrizität gibt, kann es nur ein solches Ding geben, und ein Übermaß und ein Mangel an diesem einen dünnen, möglicherweise; aber wahrscheinlicher ist, dass sein Zustand den positiven und negativen Charakter bestimmt. Die alte Theorie von Franklin ist, obwohl sie in mancher Hinsicht unzureichend ist, unter einem bestimmten Gesichtspunkt doch die plausibelste. Trotzdem wird die Theorie der zwei Elektrizitäten allgemein akzeptiert, da sie die elektrischen Phänomene scheinbar zufriedenstellender erklärt. Aber eine Theorie, die die Tatsachen besser erklärt, ist nicht unbedingt wahr. Kluge Köpfe werden Theorien erfinden, die zu den Beobachtungen passen, und fast jeder unabhängige Denker hat seine eigenen Ansichten zu diesem Thema.

Es geht mir nicht darum, eine Meinung zu vertreten, sondern darum, Sie besser mit einigen der Ergebnisse vertraut zu machen, die ich beschreiben werde, um Ihnen zu zeigen, welche Überlegungen ich angestellt habe, welche Abweichungen ich gemacht habe - und ich wage es, in wenigen Worten die Ansichten und Überzeugungen darzulegen, die mich zu diesen Ergebnissen geführt haben.

Ich bleibe bei der Vorstellung, dass es etwas gibt, das wir gewohnt sind, Elektrizität zu nennen. Die Frage ist: Was ist das für ein Ding? oder: Was von allen Dingen, deren Existenz wir kennen, haben wir den besten Grund, sie Elektrizität zu nennen? Wir wissen, dass sie sich wie ein inkompressibles Fluidum verhält, dass es in der Natur eine konstante Menge von ihr geben muss, dass sie weder erzeugt noch zerstört werden kann, und, was noch wichtiger ist, die elektromagnetische Theorie des Lichts und alle beobachteten Tatsachen lehren uns, dass elektrische und ätherische Phänomene identisch sind. Es drängt sich daher sofort der Gedanke auf, dass die Elektrizität als Äther bezeichnet werden könnte. In der Tat wurde diese Ansicht in gewissem Sinne von Dr. Lodge vertreten. Sein interessantes Werk wurde von allen gelesen, und viele wurden durch seine Argumente überzeugt. Isis großes Können und die Interessantheit des Themas ziehen den Leser in ihren Bann; aber wenn die Eindrücke abklingen, erkennt man, dass es sich nur um geniale Erklärungen handelt. Ich muss gestehen, dass ich nicht an zwei Elektrizitäten glauben kann, geschweige denn an einen doppelt zusammengesetzten Äther. Das rätselhafte Verhalten des Kacheläthers als feste Licht- und Wärmewellen und als Flüssigkeit gegenüber der Bewegung von Körpern durch ihn hindurch lässt sich gewiss auf die natürlichste und befriedigendste Weise erklären, wenn man annimmt, dass er in Bewegung ist, wie Sir William Thomson vorgeschlagen hat; aber unabhängig davon gibt es nichts, was uns mit Gewissheit schließen ließe, dass eine Flüssigkeit zwar nicht in der Lage ist, Querschwingungen von einigen Hundert oder Tausend pro Sekunde zu übertragen, dass sie aber auch nicht in der Lage sein könnte, solche Schwingungen zu übertragen, wenn sie in den Bereich von Hunderten von Millionen pro Sekunde reichen. Auch kann niemand beweisen, dass es transversale Ätherwellen gibt, die von einer Wechselstrommaschine ausgestrahlt werden, die eine kleine Anzahl von Wechseln pro Sekunde erzeugt; auf solche langsamen Störungen kann sich der Äther, wenn er in Ruhe ist, wie ein echtes Fluid verhalten.

Wenn wir zum Thema zurückkehren und bedenken, dass die Existenz von zwei Elektrizitäten, gelinde gesagt, höchst unwahrscheinlich ist, müssen wir uns daran erinnern, dass wir keine Beweise für Elektrizität haben und auch nicht hoffen können, sie zu bekommen, wenn keine grobe Materie vorhanden ist. Elektrizität kann daher nicht als Äther im weitesten Sinne des Wortes bezeichnet werden; aber nichts scheint im Wege zu stehen, Elektrizität als Äther zu bezeichnen, der mit Materie assoziiert oder an diese gebunden ist; oder, mit anderen Worten, dass die so genannte statische Ladung des Moleküls Äther ist, der in irgendeiner Weise mit dem Molekül verbunden ist. So gesehen wäre es gerechtfertigt zu sagen, dass die Elektrizität an allen molekularen Vorgängen beteiligt ist.

Was der Äther, der die Moleküle umgibt, nun genau ist, worin er sich vom Äther im Allgemeinen unterscheidet, darüber kann nur gemutmaßt werden. Er kann sich nicht in der Dichte unterscheiden, da der Äther inkompressibel ist; er muss daher unter einer gewissen Spannung stehen oder in Bewegung sein, und das Letztere ist das Wahrscheinlichste. Um seine Funktionen zu verstehen, wäre es notwendig, eine genaue Vorstellung vom physikalischen Aufbau der Materie zu haben, von dem wir uns natürlich nur ein mentales Bild machen können.

Aber von allen Anschauungen über die Natur ist diejenige, die von einer einzigen Materie und einer einzigen Kraft und einer vollkommenen Gleichförmigkeit ausgeht, die wissenschaftlichste und am wahrscheinlichsten zutreffende. Eine infinitesimale Welt, in der sich die Moleküle und ihre Atome in Bahnen drehen und bewegen, ähnlich wie Himmelskörper, und dabei Äther mit sich führen und wahrscheinlich auch mit sich drehen, oder mit anderen Worten: statische Ladungen mit sich führen, scheint mir die wahrscheinlichste Ansicht zu sein, und eine, die die meisten der beobachteten Phänomene auf plausible Weise erklärt. Das Drehen der Moleküle und ihres Äthers erzeugt die Ätherspannungen oder elektrostatischen Spannungen; der Ausgleich der Ätherspannungen erzeugt Ätherbewegungen oder elektrische Ströme, und die Orbitalbewegungen erzeugen die Wirkungen des Elektro- und Permanentmagnetismus

Vor etwa fünfzehn Jahren wies Prof. Rowland eine höchst interessante und wichtige Tatsache nach, nämlich, dass eine statische Ladung, die herumgetragen wird, die Wirkung eines elektrischen Stroms erzeugt. Wenn man die genaue Natur des Mechanismus, der die Anziehung und Abstoßung von Strömen erzeugt, außer Acht lässt und sich die elektrostatisch geladenen Moleküle in Bewegung vorstellt, gibt uns diese experimentelle Tatsache eine gute Vorstellung vom Magnetismus. Wir können uns Kraftlinien oder -röhren vorstellen, die physisch existieren und aus Reihen gerichteter, sich bewegender Moleküle bestehen; wir können sehen, dass diese Linien geschlossen sein müssen, dass sie dazu neigen müssen, sich zu verkürzen und auszudehnen, usw. Sie erklärt auch auf vernünftige Weise das rätselhafteste aller Phänomene, den Dauermagnetismus, und weist im Allgemeinen alle Schönheiten der Ampere-Theorie auf, ohne deren entscheidenden Fehler zu besitzen, nämlich die Annahme von Molekularströmen. Ohne weiter auf das Thema einzugehen, möchte ich sagen, dass ich alle elektrostatischen, elektrischen und magnetischen Phänomene als auf elektrostatische Molekularkräfte zurückzuführen betrachte.

Die vorangehenden Bemerkungen habe ich für ein vollständiges Verständnis des Themas, wie es sich mir darstellt, für notwendig erachtet. Von all diesen Phänomenen sind die Stromphänomene am wichtigsten zu untersuchen, da sie bereits in großem Umfang und in immer größerem Umfang für industrielle Zwecke verwendet werden. Es ist nun ein Jahrhundert her, dass die erste praktische Stromquelle hergestellt wurde, und seither wurden die Phänomene, die den Stromfluss begleiten, sorgfältig untersucht, und durch die unermüdlichen Bemühungen wissenschaftlicher Menschen wurden die einfachen Gesetze, die sie regeln, entdeckt. Diese Gesetze sind jedoch nur dann gültig, wenn die Strömungen gleichmäßig sind. Wenn sich die Stärke der Ströme rasch ändert, treten ganz andere, oft unerwartete Phänomene auf, und es gelten ganz andere Gesetze, die auch jetzt noch nicht so vollständig bestimmt sind, wie es wünschenswert wäre, obwohl durch die Arbeit vor allem englischer Wissenschaftler genügend Kenntnisse auf diesem Gebiet gewonnen wurden, um uns in die Lage zu versetzen, einfache Fälle zu behandeln, die sich jetzt in der täglichen Praxis zeigen.

Die Phänomene, die dem wechselnden Charakter der Ströme eigen sind, werden stark vergrößert, wenn die Änderungsrate erhöht wird; daher wird die Untersuchung dieser Ströme durch die Verwendung von richtig konstruierten Geräten erheblich erleichtert. Mit diesem und anderen Zielen vor Augen habe ich Wechselstrommaschinen konstruiert, die in der Lage sind, mehr als zwei Millionen Stromumkehrungen pro Minute zu bewirken, und diesem Umstand ist es hauptsächlich zu verdanken, dass ich in der Lage bin, Ihnen einige der bisher erzielten Ergebnisse vorzustellen, die sich, wie ich hoffe, als ein Schritt nach vorn erweisen werden, da sie einen direkten Einfluss auf eines der wichtigsten Probleme haben, nämlich die Herstellung einer praktischen und effizienten Lichtquelle. Die Untersuchung solcher schnell wechselnden Ströme ist sehr interessant. Nahezu jedes Experiment offenbart etwas Neues. Viele Ergebnisse können natürlich vorhergesagt werden, aber viele weitere sind unvorhersehbar. Der Experimentator macht viele interessante Beobachtungen. Wir nehmen zum Beispiel ein Stück Eisen und halten es an einen Magneten. Ausgehend von niedrigen Wechseln und immer höher steigend, spüren wir, wie die Impulse immer schneller aufeinander folgen, immer schwächer werden und schließlich verschwinden. Wir beobachten dann einen kontinuierlichen Zug; der Zug ist natürlich nicht kontinuierlich, er erscheint uns nur so; unser Tastsinn ist unvollkommen.

Als nächstes können wir einen Lichtbogen zwischen den Elektroden erzeugen und beobachten, dass der Ton, der die wechselnden Lichtbögen begleitet, immer schriller wird, allmählich schwächer wird und schließlich aufhört. Die Luftschwingungen gehen natürlich weiter, aber sie sind zu schwach, um wahrgenommen zu werden; unser Hörsinn versagt. Wir beobachten die kleinen physiologischen Wirkungen, die rasche Erhitzung der Eisenkerne und Leiter, merkwürdige induktive Effekte, interessante Kondensatorphänomene und noch interessantere Lichterscheinungen mit einer Hochspannungsinduktionsspule. Alle diese Versuche und Beobachtungen wären für den Studenten von größtem Interesse, aber ihre Beschreibung würde mich zu weit vom Hauptthema wegführen. Teilweise aus diesem Grund und teilweise wegen ihrer weitaus größeren Bedeutung werde ich mich auf die Beschreibung der durch diese Ströme erzeugten Lichteffekte beschränken. In den Experimenten zu diesem Zweck wird eine Hochspannungsinduktionsspule oder ein gleichwertiger Apparat zur Umwandlung von Strömen mit vergleichsweise geringer in Ströme mit hoher Spannung verwendet.

Wenn Sie an den Ergebnissen, die ich beschreiben werde, ausreichend interessiert sind, um eine experimentelle Studie zu diesem Thema zu beginnen, wenn Sie von der Wahrheit der Argumente, die ich vorbringen werde, überzeugt sind, wird Ihr Ziel sein, hohe Frequenzen und hohe Potentiale zu erzeugen, mit anderen Worten, starke elektrostatische Effekte. Sie werden dann auf viele Schwierigkeiten stoßen, die, wenn sie vollständig überwunden werden, uns erlauben würden, wirklich wunderbare Ergebnisse zu erzielen. Zunächst wird die Schwierigkeit bestehen, die erforderlichen Frequenzen mit Hilfe mechanischer Apparate zu erreichen, und wenn sie auf andere Weise erreicht werden, werden sich Hindernisse anderer Art ergeben. Als nächstes wird es schwierig sein, die erforderliche Isolierung vorzusehen, ohne die Größe des Geräts beträchtlich zu erhöhen, denn die erforderlichen Potentiale sind hoch, und wegen der Schnelligkeit der Wechsel stellt die Isolierung besondere Schwierigkeiten dar. So kann z. B. bei Vorhandensein eines Gases die Entladung durch den molekularen Beschuss des Gases und die daraus resultierende Erhitzung bis zu einem Zoll des besten festen Isoliermaterials, wie Glas, Hartgummi, Porzellan, Siegellack usw., also durch jede bekannte Isoliersubstanz hindurch wirken. Das wichtigste Erfordernis bei der Isolierung des Geräts ist daher der Ausschluss jeglicher gasförmiger Materie.

Im Allgemeinen neigt meine Erfahrung dazu zu zeigen, dass Körper, die die höchste spezifische Induktionskapazität besitzen, wie z. B. Glas, eine eher schlechtere Isolierung bieten als andere, die zwar gute Isolatoren sind, aber eine viel geringere spezifische Induktionskapazität haben, wie z. B. Öle, wobei die dielektrischen Verluste bei ersteren zweifellos größer sind. Die Schwierigkeit der Isolierung besteht natürlich nur, wenn die Potentiale zu hoch sind, denn bei Potentialen von einigen Tausend Volt gibt es keine besonderen Schwierigkeiten bei der Übertragung von Strömen von einer Maschine, die z.B. 20.000 Halbschwingungen pro Sekunde erzeugt, über eine gewisse Entfernung. Diese Anzahl von Wechseln ist jedoch für viele Zwecke bei weitem zu gering, obwohl sie für einige praktische Anwendungen völlig ausreicht. Diese Schwierigkeit der Isolierung ist glücklicherweise kein entscheidender Nachteil; sie wirkt sich vor allem auf die Größe des Geräts aus, denn wenn übermäßig hohe Potentiale verwendet würden, wären die lichtgebenden Vorrichtungen nicht weit vom Gerät entfernt, und oft würden sie sich ganz in seiner Nähe befinden. Da die Luftbombardierung des isolierten Drahtes von der Wirkung des Kondensators abhängt, kann der Verlust durch die Verwendung zu dünner, stark isolierter Drähte auf eine Kleinigkeit reduziert werden.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus der Kapazität und der Selbstinduktion, die die Spule notwendigerweise besitzt. Wenn die Spule groß ist, d.h. wenn sie eine große Drahtlänge enthält, ist sie im Allgemeinen für übermäßig hohe Frequenzen ungeeignet; wenn sie klein ist, kann sie für solche Frequenzen gut geeignet sein, aber das Potential könnte dann nicht so hoch wie gewünscht sein. Ein guter Isolator, vorzugsweise einer mit einer kleinen spezifischen Induktionskapazität, würde einen doppelten Vorteil bieten. Erstens wäre es möglich, eine sehr kleine Spule zu konstruieren, die enormen Potenzialunterschieden standhalten könnte, und zweitens wäre eine solche kleine Spule aufgrund ihrer geringeren Kapazität und Selbstinduktion in der Lage, schneller und kräftiger zu schwingen. Das Problem, eine Spule oder einen Induktionsapparat zu konstruieren, der die erforderlichen Eigenschaften besitzt, halte ich für nicht unwichtig, und es hat mich lange Zeit beschäftigt.

Der Forscher, der die Experimente, die ich beschreiben werde, mit einer Wechselstrommaschine, die in der Lage ist, Ströme der gewünschten Frequenz zu liefern, und einer Induktionsspule wiederholen möchte, wird gut daran tun, die Primärspule herauszunehmen und die Sekundärspule so zu montieren, dass er durch das Rohr, auf das die Sekundärspule gewickelt ist, hindurchsehen kann. Er wird dann in der Lage sein, die Ströme zu beobachten, die von der Primärspule zum Isolierrohr fließen, und anhand ihrer Intensität wird er wissen, wie weit er die Spule belasten kann. Ohne diese Vorsichtsmaßnahme wird er die Isolierung mit Sicherheit verletzen. Diese Anordnung ermöglicht jedoch einen einfachen Austausch der Primärleitungen, was bei diesen Versuchen wünschenswert ist.

Die Auswahl des für den Zweck am besten geeigneten Maschinentyps muss dem Urteil des Experimentators überlassen werden. Hier sind drei verschiedene Maschinentypen abgebildet, die ich neben anderen in meinen Versuchen verwendet habe.

Der Feldmagnet besteht aus einem Ring aus Schmiedeeisen mit 384 Polvorsprüngen. Der Anker besteht aus einer Stahlscheibe, an der ein dünner, sorgfältig geschweißter Rand aus Schmiedeeisen befestigt ist. Auf den Rand sind mehrere Lagen feiner, gut geglühter Eisendrähte gewickelt, die nach dem Aufwickeln durch Schellack geführt werden. Die Armaturendrähte sind um Messingstifte gewickelt, die mit Seidenfaden umwickelt sind. Der Durchmesser des Ankerdrahtes sollte bei dieser Art von Maschine nicht mehr als 1/6 der Dicke der Polvorsprünge betragen, da sonst die örtliche Wirkung beträchtlich sein wird.

Abb. 2 / 98 zeigt eine größere Maschine eines anderen Typs. Der Feldmagnet dieser Maschine besteht aus zwei gleichartigen Teilen, die entweder eine Erregerspule umschließen oder unabhängig voneinander gewickelt sind. Jeder Teil hat 480 Pole Vorsprünge, wobei die Vorsprünge des einen Teils denen des anderen gegenüberliegen. Der Anker besteht aus einem Rad aus Hartbronze, das die Leiter trägt, die sich zwischen den Vorsprüngen des Feldmagneten drehen. Um die Leiter des Ankers zu wickeln, habe ich es als am bequemsten empfunden, auf folgende Weise vorzugehen. Ich konstruiere einen Ring aus harter Bronze in der erforderlichen Größe. Dieser Ring und die Felge des Rades werden mit der entsprechenden Anzahl von Stiften versehen und beide auf einer Platte befestigt. Nachdem die Leiter des Ankers aufgewickelt sind, werden die Stifte abgeschnitten und die Enden der Leiter durch zwei Ringe befestigt, die mit dem Bronzering bzw. dem Radkranz verschraubt werden. Das Ganze kann dann abgenommen werden und bildet eine feste Struktur. Die Leiter in einer solchen Maschine sollten aus Kupferblech bestehen, dessen Dicke natürlich von der Dicke der blassen Vorsprünge abhängt; oder es sollten verdrillte dünne Drähte verwendet werden.

Abb. 3 / 99 ist eine kleinere Maschine, die in vieler Hinsicht der ersteren ähnlich ist, nur dass hier die Ankerleiter und die Erregerspule stationär gehalten werden, während nur ein Block aus Schmiedeeisen gedreht wird. Es würde diese Beschreibung unnötig in die Länge ziehen, wenn ich mehr auf die Einzelheiten der Konstruktion dieser Maschinen eingehen würde. Außerdem sind sie in The Electrical Engineer vom 18. März 1891 etwas ausführlicher beschrieben worden. Ich halte es jedoch für angebracht, die Aufmerksamkeit des Forschers auf zwei Dinge zu lenken, deren Bedeutung er, obwohl sie offensichtlich ist, dennoch unterschätzen kann, nämlich auf die lokale Wirkung in den Leitern, die sorgfältig vermieden werden muss, und auf den Freiraum, der klein sein muss. Ich kann hinzufügen, dass, da es wünschenswert ist, sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten zu verwenden, der Anker einen sehr großen Durchmesser haben sollte, um unpraktikable Bandgeschwindigkeiten zu vermeiden. Von den verschiedenen Typen dieser Maschinen, die von mir konstruiert wurden, habe ich festgestellt, dass der in Abb. 1 / 97 dargestellte Typ mir die wenigsten Schwierigkeiten bei der Konstruktion wie auch bei der Wartung bereitet hat, und im Großen und Ganzen eine gute Versuchsmaschine gewesen ist.

Beim Betrieb einer Induktionsspule mit sehr schnellen Wechselströmen sind unter den ersten festgestellten Leuchterscheinungen natürlich diejenigen, die durch die Hochspannungsentladung hervorgerufen werden. Wenn die Anzahl der Wechsel pro Sekunde erhöht wird oder wenn - da die Anzahl hoch ist - der Strom durch die Primärspule variiert wird, ändert sich die Entladung allmählich in ihrem Aussehen. Es wäre schwierig, die geringfügigen Veränderungen zu beschreiben, die auftreten, und die Bedingungen , die sie hervorrufen, aber man kann fünf verschiedene Formen der Entladung feststellen.

Erstens kann man eine schwache, empfindliche Entladung in Form eines dünnen, schwach gefärbten Fadens beobachten (Abb. 4a / 100a). Sie tritt immer dann auf, wenn die Anzahl der Wechsel pro Sekunde hoch, der Strom durch die Primärseite aber sehr klein ist. Trotz des zu kleinen Stroms ist die Änderungsrate groß, und die Potentialdifferenz an den Klemmen der Sekundärseite ist daher beträchtlich, so dass der Lichtbogen in großen Entfernungen entsteht; aber die in Bewegung gesetzte "Elektrizitätsmenge" ist unbedeutend, kaum ausreichend, um einen dünnen, fadenförmigen Lichtbogen zu erhalten. Der Lichtbogen ist übermäßig empfindlich und kann in einem solchen Ausmaß erzeugt werden, dass schon der bloße Atemzug in der Nähe der Spule ihn beeinflusst, und wenn er nicht perfekt vor Luftströmen geschützt ist, zappelt er ständig herum. Dennoch ist sie in dieser Form übermäßig hartnäckig, und wenn man sich den Anschlüssen bis auf etwa ein Drittel der Schlagdistanz nähert, kann sie nur mit Mühe ausgeblasen werden. Diese außergewöhnliche Ausdauer, wenn sie kurz ist, ist größtenteils darauf zurückzuführen, dass der Lichtbogen übermäßig dünn ist; er bietet daher eine sehr kleine Oberfläche für die Explosion. Die große Empfindlichkeit, wenn sie sehr lang ist, ist wahrscheinlich auf die Bewegung der in der Luft schwebenden Staubpartikel zurückzuführen.

Fig. 3  is a smaller machine, in many respects similar to the former, only here the armature conductors and the exciting coil are kept stationary, while only a block of wrought iron is revolved. It would be uselessly lengthening this description were I to dwell more on the details of construction of these machines. Besides, they have been described somewhat more elaborately in The Electrical Engineer, of March 18, 1891. I deem it well, however, to call the attention of the investigator to two things, the importance of which, though self evident, he is nevertheless apt to underestimate; namely, to the local action in the conductors which must be carefully avoided, and to the clearance, which must be small. I may add, that since it is desirable to use very high peripheral speeds, the armature should he of very large diameter in order to avoid impracticable belt speeds. Of the several types of these machines which have been constructed by me, I have found that the type illustrated in Fig. 1 / 97 caused me the least trouble in construction, as well as in maintenance, and on the whole, it has been a good experimental machine.

In operating an induction coil with very rapidly alternating currents, among the first luminous phenomena noticed are naturally those, presented by the high-tension discharge. As the number of alternations per second is increased, or as—the number being high—the current through the primary is varied, the discharge gradually changes in appearance. It would be difficult to describe the minor changes which occur, and the conditions which bring them about, but one may note five distinct forms of the discharge. 

First, one may observe a weak, sensitive discharge in the form of a thin, feeble-colored thread (Fig. 4a / 100a). It always occurs when, the number of alternations per second being high, the current through the primary is very small. In spite of the excessively small current, the rate of change is great, and the difference of potential at the terminals of the secondary is therefore considerable, so that the arc is established at great distances; but the quantity of "electricity" set in motion is insignificant, barely sufficient to maintain a thin, threadlike arc. It is excessively, sensitive and may be made so to such a degree that the mere act of breathing near the coil will affect it, and unless it is perfectly well protected from currents of air, it wriggles around constantly. Nevertheless, it is in this form excessively persistent, and when the terminals are approached to, say, one-third of the striking distance, it can be blown out only with difficulty. This exceptional persistency, when short, is largely due to the arc being excessively thin; presenting, therefore, a very small surface to the blast. Its great sensitiveness, when very long, is probably due to the motion of the particles of dust suspended in the air.

Wenn der Strom durch die Primärwicklung erhöht wird, wird die Entladung breiter und stärker, und die Wirkung der Kapazität der Spule wird sichtbar, bis schließlich unter geeigneten Bedingungen ein weißer, flammender Lichtbogen, Abb. 4b / 100b, der oft so dick wie ein Finger ist und über die gesamte Spule schlägt, erzeugt wird . Er entwickelt eine bemerkenswerte Hitze und zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass der hohe Ton fehlt, der die weniger starken Entladungen begleitet. Es wäre nicht ratsam, unter diesen Bedingungen einen Schock von der Spule zu nehmen, obwohl das Potential unter anderen Bedingungen viel höher ist; ein Schock von der Spule kann ungestraft genommen werden. Um diese Art von Entladung zu erzeugen, darf die Anzahl der Wechsel pro Sekunde nicht zu groß für die verwendete Spule sein; und im Allgemeinen müssen bestimmte Beziehungen zwischen Kapazität, Selbstinduktion und Frequenz beachtet werden.

Die Bedeutung dieser Elemente in einem Wechselstromkreis ist nun bekannt, und unter normalen Bedingungen gelten die allgemeinen Regeln. In einer Induktionsspule herrschen jedoch außergewöhnliche Bedingungen. Erstens ist die Selbstinduktion von geringer Bedeutung, bevor der Lichtbogen entsteht, wenn sie sich durchsetzt, aber vielleicht nie so stark wie in gewöhnlichen Wechselstromkreisen , weil die Kapazität über die gesamte Spule verteilt ist und aufgrund der Tatsache, dass sich die Spule normalerweise über sehr große Widerstände entlädt; daher sind die Ströme außergewöhnlich klein. Zweitens nimmt die Kapazität mit steigendem Potential ständig zu, was auf die Absorption zurückzuführen ist, die in erheblichem Maße stattfindet. Aus diesem Grund gibt es keine kritische Beziehung zwischen diesen Größen, und die üblichen Regeln scheinen nicht anwendbar zu sein: Mit der Erhöhung des Potentials, entweder infolge der erhöhten Frequenz oder des erhöhten Stroms durch die Primärseite, wird die Menge der gespeicherten Energie immer größer, und die Kapazität gewinnt immer mehr an Bedeutung. Bis zu einem bestimmten Punkt ist die Kapazität vorteilhaft, aber danach beginnt sie ein enormer Nachteil zu sein. Daraus folgt, dass jede Spule bei einer bestimmten Frequenz und einem bestimmten Primärstrom das beste Ergebnis liefert. Eine sehr große Spule kann, wenn sie mit Strömen von sehr hoher Frequenz betrieben wird, nicht mehr als 1/8 Zoll Funken erzeugen. Durch Hinzufügen von Kapazität zu den Anschlüssen kann der Zustand verbessert werden, aber was die Spule wirklich will, ist eine niedrigere Frequenz.

Wenn die Flammenentladung auftritt, sind die Bedingungen offensichtlich so , dass der größte Strom durch den Stromkreis fließt. Diese Bedingungen können durch Variation der Frequenz in weiten Grenzen erreicht werden, aber die höchste Frequenz, bei der der flammende Lichtbogen noch erzeugt werden kann, bestimmt bei einem gegebenen Primärstrom die maximale Schlagdistanz der Spule. Bei der Flammenentladung ist der Eklat-Effekt der Kapazität nicht wahrnehmbar; die Geschwindigkeit, mit der die Energie gespeichert wird, entspricht dann gerade der Geschwindigkeit, mit der sie durch den Stromkreis abgeführt werden kann. Diese Art von Entladung ist der härteste Test für eine Spule; der Bruch, wenn er auftritt, ist von der Art wie bei einem überladenen Leyden-Glas. Als grobe Annäherung würde ich sagen, dass mit einer gewöhnlichen Spule von, sagen wir, 10.000 Ohm Widerstand, der stärkste Lichtbogen mit etwa 12.000 Wechseln pro Sekunde erzeugt wird.

Wenn die Frequenz über diese Rate hinaus erhöht wird, steigt natürlich das Potenzial , aber die Schlagdistanz kann sich dennoch verringern, so paradox es auch erscheinen mag. Mit steigendem Potential nimmt die Spule mehr und mehr die Eigenschaften einer statischen Maschine an, bis man schließlich das schöne Phänomen der strömenden Entladung beobachten kann, Abb. 5 / 101, die über die gesamte Länge der Spule erzeugt werden kann. In diesem Stadium beginnen die Ströme frei von allen Punkten und Vorsprüngen auszugehen. Diese Ströme sind auch im Raum zwischen dem Primär- und dem Isolierrohr in großer Menge zu sehen. Wenn das Potential übermäßig hoch ist, werden sie immer erscheinen, selbst wenn die Frequenz niedrig ist und selbst wenn die Primärspule von einem Zoll Wachs, Hartgummi, Glas oder einer anderen isolierenden Substanz umgeben ist. Dies schränkt die Leistung der Spule stark ein, aber ich werde später zeigen, wie ich diesen Nachteil bei der gewöhnlichen Spule zu einem beträchtlichen Teil überwinden konnte.

Neben dem Potential hängt auch die Intensität der Ströme von der Frequenz ab; wenn die Spule sehr groß ist, zeigen sie sich, egal wie niedrig die verwendeten Frequenzen sind. In einer sehr großen Spule mit einem Widerstand von 67.000 Ohm, die ich vor einiger Zeit konstruiert habe, treten sie zum Beispiel mit nur 100 Wechseln pro Sekunde und weniger auf, wobei die Isolierung der Sekundärspule aus 3/4 Zoll Ebonit besteht. Wenn sie sehr intensiv sind, erzeugen sie ein ähnliches Geräusch wie beim Aufladen einer Holtz-Maschine, aber viel stärker, und sie verströmen einen starken Ozongeruch. Je niedriger die Frequenz, desto eher verletzen sie plötzlich die Spule. Bei zu hohen Frequenzen können sie ungehindert passieren, ohne eine andere Wirkung zu haben als die langsame und gleichmäßige Erwärmung der Isolierung.

Das Vorhandensein dieser Ströme zeigt, wie wichtig es ist, eine teure Spule so zu konstruieren, dass man durch das Rohr, das die Primärspule umgibt, hindurchsehen kann, und letztere sollte leicht austauschbar sein; oder aber der Raum zwischen Primär- und Sekundärspule sollte vollständig mit isolierendem Material ausgefüllt sein, um jegliche Luft auszuschließen. Die Nichtbeachtung dieser einfachen Regel bei der Konstruktion handelsüblicher Spulen ist für die Zerstörung vieler teurer Spulen verantwortlich.

In dem Stadium, wo die strömende Entladung auftritt, oder bei etwas höheren Frequenzen, kann man durch Annäherung an die Klemmen und durch richtige Regulierung der Kapazitätswirkung einen wahren Sprühregen kleiner silberweißer Funken oder ein Bündel übermäßig dünner silberner Fäden (Abb. 6 / 102) inmitten eines kräftigen Pinsels erzeugen, wobei jeder Funke oder Faden möglicherweise einem Wechsel entspricht. ibis, wenn es unter geeigneten Bedingungen erzeugt wird, ist wahrscheinlich die schönste Entladung, und wenn ein Luftstoß dagegen gerichtet wird, bietet es ein einzigartiges Aussehen. Der Funkenregen, wenn er über den Körper aufgenommen wird, verursacht einige Unannehmlichkeiten, wohingegen, wenn die Entladung einfach strömt, wahrscheinlich überhaupt nichts zu spüren ist, wenn man große leitende Gegenstände in den Händen hält, um sie vor kleinen Verbrennungen zu schützen.

Erhöht man die Frequenz noch weiter, so gibt die Spule keinen Funken mehr ab, es sei denn in verhältnismäßig geringem Abstand, und man kann die fünfte typische Form der Entladung beobachten (Abb. 7 / 103). Die Tendenz, auszustrahlen und sich zu zerstreuen, ist dann so groß, dass, wenn die Bürste an einer Klemme erzeugt wird, keine Funkenbildung auftritt; selbst wenn, wie ich wiederholt tricd, die Hand oder irgendein leitender Gegenstand innerhalb des Stroms gehalten wird; und. was einfach einzigartig ist, wird der leuchtende Strom überhaupt nicht leicht durch die Annäherung eines leitenden Körpers abgelenkt.

In diesem Stadium scheinen die Ströme mit der größten Freiheit durch beträchtliche Dicken von Isolatoren hindurchzugehen, und es ist besonders interessant, ihr Verhalten zu untersuchen. Zu diesem Zweck ist es zweckmäßig, an die Klemmen der Spule zwei Metallkugeln anzuschließen, die in beliebigem Abstand angeordnet werden können, Abb. 8 / 104. Kugeln sind den Platten vorzuziehen, da die Entladung besser beobachtet werden kann. Wenn man zwischen die Kugeln dielektrische Körper einfügt, lassen sich schöne Entladungserscheinungen beobachten. Wenn die Kugeln recht nahe beieinander liegen und der Funke zwischen ihnen spielt, hört die Spanne sofort auf und die Entladung breitet sich zu einem intensiv leuchtenden Kreis von mehreren Zoll Durchmesser aus, vorausgesetzt, die Kugeln sind groß genug. Der Durchgang der Ströme erwärmt und erweicht nach einer Weile den Gummi so sehr, dass zwei Platten auf diese Weise zusammenkleben können. Wenn die Kugeln so weit voneinander entfernt sind, dass kein Funke entsteht, selbst wenn sie sich weit jenseits der Schlagdistanz befinden, wird durch das Einfügen einer dicken Platte aus Masse die Entladung sofort veranlasst, von den Kugeln zum Glas in Form von leuchtenden Strömen überzugehen. Es scheint fast so, als ob diese Ströme durch das Dielektrikum hindurchgehen. In Wirklichkeit ist dies nicht der Fall, da die Ströme auf die Luftmoleküle zurückzuführen sind, die in dem Raum zwischen den entgegengesetzt geladenen Oberflächen der Kugeln heftig bewegt werden. Wenn kein Dielektrikum außer Luft vorhanden ist, geht der Beschuss weiter, ist aber zu schwach, um sichtbar zu sein; durch das Einfügen eines Dielektrikums wird der induktive Effekt stark erhöht, und außerdem finden die projizierten Luftmoleküle ein Hindernis und der Beschuss wird so intensiv, dass die Ströme leuchten. Wenn wir mit irgendwelchen mechanischen Mitteln eine so heftige Bewegung der Moleküle bewirken könnten, könnten wir das gleiche Phänomen erzeugen. Ein Luftstrahl, der unter enormem Druck durch ein kleines Loch entweicht und auf eine isolierende Substanz, wie z.B. Glas, trifft, kann im Dunkeln leuchten, und es könnte möglich sein, auf diese Weise eine Phosphoreszenz des Glases oder anderer Isolierstoffe zu erzeugen.

Je größer die spezifische induktive Kapazität des dazwischenliegenden Dielektrikums ist ( ), desto stärker ist der erzeugte Effekt. Aus diesem Grund zeigen die Ströme selbst bei einer Glasdicke von eineinhalb bis zwei Zoll übermäßig hohe Potentiale. Neben der Erwärmung durch Bombardierung findet aber zweifellos auch eine gewisse Erwärmung im Dielektrikum statt, die in Glas offenbar größer ist als in Ebonit. Ich führe dies auf die größere spezifische induktive Kapazität des Glases zurück, so dass bei gleicher Potentialdifferenz eine größere Energiemenge aufgenommen wird als in Gummi. Es ist so, als würde man an eine Batterie einen Kupfer- und einen Messingdraht mit den gleichen Abmessungen anschließen. Der Kupferdraht, obwohl ein perfekterer Leiter, würde sich mehr erhitzen, weil er mehr Strom aufnimmt. Was also sonst als Vorzug des Glases gilt, ist hier ein Mangel. Glas gibt normalerweise viel schneller nach als Ebonit; wenn es bis zu einem bestimmten Grad erhitzt wird, bricht die Entladung plötzlich an einem Punkt durch und nimmt dann die gewöhnliche Form eines Lichtbogens an.

Der Heizeffekt, der durch den molekularen Beschuss des Dielektrikums entsteht, würde natürlich abnehmen, wenn der Druck der Kachelluft erhöht wird, und bei enormem Druck wäre er vernachlässigbar, es sei denn, die Frequenz würde sich entsprechend erhöhen.

Bei diesen Experimenten wird oft beobachtet, dass, wenn die Kugeln über die Schlagdistanz hinausgehen, die Annäherung z.B. einer Glasplatte den Funken dazu veranlassen kann, zwischen den Kugeln zu springen. Dies geschieht, wenn die Kapazität der Kugeln etwas unter dem kritischen Wert liegt, der die größte Potentialdifferenz an den Anschlüssen der Spule ergibt. Durch Annäherung an ein Dielektrikum wird die spezifische induktive Kapazität des Raums zwischen den Kugeln erhöht, was den gleichen Effekt hat, als ob die Kapazität der Kugeln erhöht würde. Das Potenzial an den Anschlussklemmen kann dann so hoch ansteigen, dass der Luftraum gerissen wird. Das Experiment lässt sich am besten mit dichtem Glas oder Glimmer durchführen.

Eine weitere interessante Beobachtung ist, dass eine Platte aus isolierendem Material, wenn die Entladung durch sie hindurchgeht, stark von einer der Kugeln angezogen wird, und zwar von der näheren, was offensichtlich auf die geringere mechanische Wirkung des Bombardements auf dieser Seite zurückzuführen ist, und vielleicht auch auf die größere Elektrisierung.

Aus dem Verhalten der Dielektrika in diesen Experimenten können wir schließen, dass der beste Isolator für diese schnell wechselnden Ströme derjenige wäre, der die kleinste spezifische induktive Kapazität besitzt und gleichzeitig in der Lage ist, den größten Potentialunterschieden standzuhalten; und somit sind zwei diametral entgegengesetzte Wege zur Sicherstellung der erforderlichen Isolierung angezeigt, nämlich entweder ein perfektes Vakuum oder ein Gas unter großem Druck zu verwenden; aber der erstere wäre vorzuziehen. Leider ist keine dieser beiden Möglichkeiten in der Praxis leicht durchführbar. Besonders interessant ist das Verhalten eines zu hohen Vakuums bei diesen Versuchen. Schließt man an die Klemmen der Spule, Abb. 9 / 105, ein Reagenzglas an, das mit externen Elektroden versehen und bis zum höchstmöglichen Grad abgesaugt ist, so werden die Elektroden der Röhre sofort auf eine hohe Temperatur gebracht und das Glas an jedem Ende der Röhre wird intensiv phosphoreszierend, aber die Mitte erscheint vergleichsweise dunkel und bleibt eine Zeit lang kühl.

Wenn die Frequenz so hoch ist, dass die in Abb. 7 / 103 gezeigte Entladung zu beobachten ist, tritt zweifellos eine beträchtliche Verlustleistung in der Spule auf. Dennoch kann die Spule lange Zeit betrieben werden, da die Erwärmung allmählich erfolgt.

Trotz der Tatsache, dass der Potentialunterschied enorm sein kann, ist wenig zu spüren, wenn die Entladung durch den Körper geht, sofern die Hände scharf sind. Dies ist bis zu einem gewissen Grad auf die höhere Frequenz zurückzuführen, aber hauptsächlich auf die Tatsache, dass weniger Energie von außen zur Verfügung steht, wenn die Potentialdifferenz einen enormen Wert erreicht, aufgrund des Umstandes, dass mit dem Anstieg des Potentials die in der Spule absorbierte Energie mit dem Quadrat des Potentials zunimmt. Bis zu einem bestimmten Punkt nimmt die extern verfügbare Energie mit dem Anstieg des Potentials zu, dann beginnt sie schnell abzufallen. Daher besteht bei der gewöhnlichen Hochspannungsinduktionsspule das merkwürdige Paradoxon, dass, während bei einem bestimmten Strom durch die Primärspule der Schock tödlich sein kann, er bei einem Vielfachen dieses Stroms völlig harmlos sein kann, selbst wenn die Frequenz die gleiche ist. Bei hohen Frequenzen und übermäßig hohen Potentialen, wenn die Klemmen nicht mit Körpern einer gewissen Größe verbunden sind, wird praktisch die gesamte der Primärseite zugeführte Energie von der Spule aufgenommen. Es gibt keinen Durchbruch, keine lokale Verletzung, aber das gesamte Material, isolierend und leitend, wird gleichmäßig erwärmt. Um Missverständnisse hinsichtlich der physiologischen Wirkung von Wechselströmen sehr hoher Frequenz zu vermeiden, halte ich es für notwendig, darauf hinzuweisen, dass es zwar eine unbestreitbare Tatsache ist, dass sie unvergleichlich weniger gefährlich sind als Ströme niedriger Frequenzen; man sollte aber nicht denken, dass sie völlig harmlos sind. Was soeben gesagt wurde, bezieht sich nur auf Ströme von einer gewöhnlichen Hochspannungsinduktionsspule, die notwendigerweise sehr klein sind; wenn sie direkt von einer Maschine oder von einer Sekundärwicklung mit niedrigem Widerstand empfangen werden, erzeugen sie mehr oder weniger starke Wirkungen und können ernsthafte Verletzungen verursachen, besonders wenn sie in Verbindung mit Kondensatoren verwendet werden. Die strömende Entladung einer Hochspannungsinduktionsspule unterscheidet sich in vielen Hinsichten von der einer starken statischen Maschine. In der Farbe hat sie weder das Violett der positiven, noch die Helligkeit der negativen statischen Entladung, sondern liegt irgendwo dazwischen, ist natürlich abwechselnd positiv und negativ. Da aber die Strömung stärker ist, wenn die Spitze oder Klemme positiv elektrifiziert wird, als wenn sie negativ elektrifiziert wird, folgt daraus dass die Spitze der Bürste eher der positiven und die Wurzel eher der negativen statischen Entladung entspricht. Im Dunkeln, wenn die Bürste sehr stark ist, kann die Wurzel fast weiß erscheinen. Der Wind, der durch die entweichenden Ströme erzeugt wird, kann zwar sehr stark sein - oft sogar so stark, dass er in einiger Entfernung von der Spule zu spüren ist -, ist jedoch angesichts der Menge der Entladung geringer als der, der durch die positive Bürste einer statischen Maschine erzeugt wird, und er wirkt sich viel weniger stark auf die Flamme aus: Aus der Art des Phänomens können wir schließen, dass der von den Strömen erzeugte Wind natürlich umso kleiner sein muss, je höher die Frequenz ist , und bei ausreichend hohen Frequenzen würde bei den gewöhnlichen atmosphärischen Drücken überhaupt kein Wind erzeugt werden. Bei den mit einer Maschine erreichbaren Frequenzen ist die mechanische Wirkung groß genug, um mit beträchtlicher Geschwindigkeit große Stifträder zu drehen, die im Dunkeln wegen der Fülle der Ströme ein schönes Aussehen haben (Abb. 10 / 106). Im Allgemeinen können die meisten Experimente, die gewöhnlich mit einer statischen Maschine durchgeführt werden, auch mit einer Induktionsspule durchgeführt werden, wenn diese mit sehr schnellen Wechselströmen betrieben wird. Die erzeugten Effekte sind jedoch viel auffälliger, da sie von unvergleichlich größerer Kraft sind. Wenn ein kleines Stück gewöhnlichen baumwollummantelten Drahtes, Abb. 11, an einem Anschluss der Spule befestigt wird, können die von allen Punkten des Drahtes ausgehenden Ströme so intensiv sein, dass sie einen beträchtlichen Lichteffekt erzeugen. Wenn die Potentiale und Frequenzen sehr hoch sind, scheint ein mit Guttapercha oder Gummi isolierter Draht, der an einer der Klemmen befestigt ist, mit einem leuchtenden Film bedeckt zu sein. Ein sehr dünner blanker Draht, der an einer Klemme befestigt ist, sendet starke Ströme aus und schwingt ständig hin und her oder dreht sich im Kreis, was einen einzigartigen Effekt erzeugt (Abb. 12). Einige dieser Experimente wurden von mir in The Electrical World vom 21. Februar 1891 beschrieben. Eine weitere Besonderheit der schnell wechselnden Entladung der Induktionsspule ist ihr radikal unterschiedliches Verhalten gegenüber Punkten und abgerundeten Oberflächen. Wird ein dicker Draht, der an einem Ende mit einer Kugel und am anderen Ende mit einer Spitze versehen ist, an den Pluspol einer statischen Maschine angeschlossen, so geht praktisch die gesamte Ladung durch die Spitze verloren, und zwar aufgrund der enorm größeren Spannung, die vom Krümmungsradius abhängt. Wird aber ein solcher Draht an einen der Pole der Induktionsspule angeschlossen, so wird man beobachten, dass bei sehr hohen Frequenzen aus der Kugel fast so reichlich Ströme austreten wie aus der Spitze (Abb. 13). Es ist kaum vorstellbar, dass wir einen solchen Zustand in gleichem Maße in einer statischen Maschine erzeugen könnten, und zwar aus dem einfachen Grund, dass die Spannung mit dem Quadrat der Dichte zunimmt, die wiederum proportional zum Krümmungsradius ist; daher wäre bei einem konstanten Potential eine enorme Ladung erforderlich, um Ströme aus einer polierten Kugel austreten zu lassen, während sie mit einem Punkt verbunden ist. Aber bei einer Induktionsspule, deren Entladung mit großer Geschwindigkeit wechselt, ist es anders: Hier haben wir es mit zwei unterschiedlichen Tendenzen zu tun. Erstens gibt es die Tendenz zum Entweichen, die in einem Ruhezustand besteht und vom Krümmungsradius abhängt; zweitens gibt es die Tendenz, sich durch Kondensatorwirkung in die umgebende Luft zu zerstreuen, was von der Oberfläche abhängt. Wenn eine dieser Tendenzen ein Maximum erreicht hat, ist die andere minimal. Am Punkt ist der Lichtstrom hauptsächlich auf die Luftmoleküle zurückzuführen, die körperlich mit dem Punkt in Berührung kommen; sie werden angezogen und abgestoßen, aufgeladen und entladen, und, da ihre atomaren Ladungen dadurch gestört werden, vibrieren sie und senden Lichtwellen aus. Bei der Kugel hingegen besteht kein Zweifel daran, dass die Wirkung zu einem großen Teil induktiv erzeugt wird, wobei die Luftmoleküle nicht notwendigerweise mit der Kugel in Berührung kommen, obwohl sie dies zweifellos tun. Um uns davon zu überzeugen, brauchen wir nur die Kondensatorwirkung zu verstärken, z.B. indem wir die Kugel in einiger Entfernung von einem besseren Leiter als dem umgebenden Medium umhüllen, wobei der Leiter natürlich isoliert ist; oder indem wir sie mit einem besseren Dielektrikum umgeben und uns einem isolierten Leiter nähern; in beiden Fällen werden die Ströme reichlicher ausbrechen. Je größer die Kugel bei einer gegebenen Frequenz oder je höher die Frequenz, desto mehr wird die Kugel den Vorteil gegenüber dem Punkt haben. Da aber eine bestimmte Intensität der Wirkung erforderlich ist , um die Ströme sichtbar zu machen, ist es offensichtlich, dass in dem beschriebenen Experiment die Kugel nicht zu groß genommen werden sollte.

Infolge dieser doppelten Tendenz ist es möglich, mit Hilfe von Punkten Wirkungen zu erzeugen, die mit denen der Kapazität identisch sind. So kann z.B. durch das Anbringen einer kleinen Länge eines verschmutzten Drahtes, der viele Punkte aufweist und eine große Fluchtmöglichkeit bietet, das Potential der Spule auf den gleichen Wert erhöht werden, wie durch das Anbringen einer polierten Kugel mit einer Oberfläche, die um ein Vielfaches größer ist als die des Drahtes, an den Anschluss. Ein interessantes Experiment, das die Wirkung der Punkte zeigt, kann auf folgende Weise durchgeführt werden: Befestigen Sie an einem der Anschlüsse der Spule einen baumwollummantelten Draht von etwa zwei Fuß Länge und stellen Sie die Bedingungen so ein, dass Ströme aus dem Draht austreten. Bei diesem Experiment sollte die Primärspule vorzugsweise so platziert werden, dass sie nur etwa zur Hälfte in die Sekundärspule hineinragt. Berühre nun den freien Pol der Sekundärspule mit einem leitenden Gegenstand in der Hand oder verbinde ihn mit einem isolierten Körper von einiger Größe. Auf diese Weise kann das Potential auf dem Draht enorm erhöht werden. Dies hat zur Folge, dass sich die Ströme entweder verstärken oder abschwächen: Wenn sie zunehmen, ist der Draht zu kurz; wenn sie abnehmen, ist er zu lang. Wenn man die Länge des Drahtes anpasst, findet man einen Punkt , an dem das Berühren des anderen Anschlusses die Ströme überhaupt nicht beeinflusst. In diesem Fall wird der Anstieg des Potentials genau durch den Abfall durch die Spule ausgeglichen. Es ist zu beobachten, dass kleine Drahtlängen beträchtliche Unterschiede in der Stärke und Leuchtkraft der Ströme erzeugen. Die Primärspule ist aus zwei Gründen seitlich angebracht: Erstens, um das Potential am Draht zu erhöhen, und zweitens, um den Abfall durch die Spule zu erhöhen. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit erhöht. Es gibt noch eine weitere, weitaus auffälligere Besonderheit der Bürstenentladung , die durch sehr schnelle Wechselströme erzeugt wird. Um dies zu beobachten, ist es am besten, die üblichen Anschlüsse der Spule durch zwei Metallsäulen zu ersetzen, die mit einer guten Dicke von Ebonit isoliert sind. Es ist auch gut, alle Spalten und Risse mit Wachs zu verschließen, so dass sich die Bürsten nirgendwo anders bilden können als an den Oberseiten der Säulen. Wenn man die Bedingungen sorgfältig einstellt - was natürlich der Geschicklichkeit des Experimentators überlassen werden muss -, so dass das Potential auf einen enormen Wert ansteigt, kann man zwei kräftige, mehrere Zentimeter lange, an der Wurzel fast weiße Bürsten erzeugen, die im Pfeil: eine auffallende Ähnlichkeit mit zwei Flammen eines unter Druck entweichenden Gases haben (Abb. 14). Aber sie ähneln nicht nur, sie sind wahre Flammen, denn sie sind heiß. Gewiss sind sie nicht so heiß wie ein Gasbrenner, aber sie wären es, wenn die Frequenz und das Potenzial ausreichend hoch wären. Bei, sagen wir, zwanzig tausend Wechseln pro Sekunde ist die Hitze leicht spürbar, auch wenn das Potenzial nicht übermäßig hoch ist. Die Wärmeentwicklung ist natürlich auf den Aufprall der Luftmoleküle auf die Klemmen und gegeneinander zurückzuführen. Da bei den üblichen Drücken die mittlere freie Weglänge übermäßig klein ist, ist es möglich, dass trotz der enormen Anfangsgeschwindigkeit, die jedes Molekül beim Kontakt mit der Klemme erhält, sein Vorankommen durch Zusammenstoß mit anderen Molekülen so stark verzögert wird, dass es nicht weit von der Klemme wegkommt, sondern viele Male in Folge auf dieselbe treffen kann. Je höher die Frequenz ist, desto weniger kann sich das Molekül entfernen, und zwar umso mehr, als für eine bestimmte Wirkung das erforderliche Potential kleiner ist; und es ist eine Frequenz denkbar - vielleicht sogar erreichbar -, bei der praktisch dieselben Moleküle auf das Terminal treffen würden. Unter solchen Bedingungen wäre der Austausch der Moleküle sehr langsam, und die am Terminal und in dessen unmittelbarer Nähe erzeugte Wärme wäre übermäßig groß. Würde die Frequenz jedoch ständig steigen, würde die erzeugte Wärme aus offensichtlichen Gründen abnehmen. In der positiven Bürste einer statischen Maschine ist der Austausch der Moleküle sehr schnell, der Strom ist ständig in eine Richtung gerichtet, und es gibt weniger Zusammenstöße; daher muss der Wärmeeffekt sehr gering sein. Alles, was die Möglichkeit des Austauschs beeinträchtigt, führt zu einer Erhöhung der lokal erzeugten Wärme. Wenn also eine Glühbirne über den Anschluss der Spule gehalten wird, um die Bürste zu umschließen, wird die in der Birne enthaltene Luft sehr schnell auf eine hohe Temperatur gebracht. Wird eine Glasröhre über die Bürste gehalten, so dass der Luftzug die Bürste nach oben trägt, entweicht oben an der Röhre versengende heiße Luft. Alles, was sich in der Bürste befindet, wird natürlich schnell erhitzt, und es liegt die Möglichkeit nahe, solche Hitzeeffekte für den einen oder anderen Zweck zu nutzen. Wenn wir dieses einzigartige Phänomen der heißen Bürste betrachten, können wir nicht umhin, davon überzeugt zu sein, dass ein ähnlicher Prozess in der gewöhnlichen Flamme stattfinden muss, und es scheint seltsam, dass nach all den vergangenen Jahrhunderten Vertrautheit mit der Flamme, jetzt, in dieser Ära der elektrischen Beleuchtung und Heizung; wir schließlich dazu gebracht werden, zu erkennen, dass wir seit undenklichen Zeiten schließlich immer "elektrisches Licht und: Wärme" zu unserer Verfügung hatten. Es ist auch von nicht geringem Interesse, darüber nachzudenken, dass wir eine Möglichkeit haben, durch andere als chemische Mittel eine echte Flamme zu erzeugen, die Licht und Wärme geben würde, ohne dass irgendein Material verbraucht wird, ohne dass irgendein chemischer Prozess stattfindet, und um dies zu erreichen, müssen wir nur Methoden zur Erzeugung enormer Frequenzen und Potentiale vervollkommnen. Ich habe keinen Zweifel daran, dass, wenn das Potential mit ausreichender Geschwindigkeit und Kraft wechseln könnte, die Bürste , die sich am Ende eines Drahtes bildet, ihre elektrischen Eigenschaften verlieren würde und flammenähnlich werden würde. Die Flamme muss auf elektrostatische Molekularwirkung zurückzuführen sein. Dieses Phänomen erklärt nun in einer Weise, die kaum bezweifelt werden kann, die häufigen Unfälle, die sich bei Stürmen ereignen. Es ist bekannt, dass Gegenstände oft in Brand geraten, ohne dass der Blitz in sie einschlägt. Wir werden gleich sehen, wie dies geschehen kann. Auf einem Nagel in einem Dach, zum Beispiel, oder auf einem Vorsprung jeglicher Art, der mehr oder weniger leitend ist oder durch Feuchtigkeit so gemacht wird, kann ein starker Pinsel erscheinen. Wenn der Blitz irgendwo in der Nachbarschaft einschlägt, kann das enorme Potential vielleicht viele Millionen Mal pro Sekunde wechseln oder schwanken. Die Luftmoleküle werden heftig angezogen und abgestoßen und erzeugen durch ihren Aufprall eine so starke Erwärmung, dass ein Feuer entsteht. Es ist vorstellbar, dass ein Schiff auf See auf diese Weise an vielen Stellen gleichzeitig Feuer fangen kann. Wenn wir bedenken, dass selbst bei den vergleichsweise niedrigen Frequenzen einer Dynamomaschine und bei Potentialen von nicht mehr als ein- oder zweihundert tausend Volt die Erhitzungseffekte beträchtlich sind, können wir uns vorstellen, wie viel stärker sie bei Frequenzen und Potentialen sein müssen, die viele mal größer sind: und die obige Erklärung scheint, gelinde gesagt, sehr wahrscheinlich zu sein. Ähnliche Erklärungen mögen vorgeschlagen worden sein, aber ich bin mir nicht bewusst, dass bis heute die Erwärmungseffekte einer Bürste, die durch ein schnell wechselndes Potential erzeugt werden, experimentell nachgewiesen worden sind, zumindest nicht in einem so bemerkenswerten Ausmaß.

Indem der Austausch der Luftmoleküle vollständig verhindert wird, kann die lokale Heizwirkung so stark sein, dass ein Körper zum Glühen gebracht wird. Wenn zum Beispiel ein kleiner Knopf oder vorzugsweise ein sehr dünner Draht oder ein Faden in einer nicht entlüfteten Kugel eingeschlossen und mit dem Anschluss der Spule verbunden wird, kann er zum Glühen gebracht werden. Das Phänomen wird viel interessanter, wenn sich die Spitze des Glühfadens schnell im Kreis dreht, wodurch das Aussehen eines leuchtenden Trichters entsteht, Abb. 15, der sich erweitert, wenn die Spannung erhöht wird. Wenn das Potenzial gering ist, kann das Ende des Fadens unregelmäßige Bewegungen ausführen, die plötzlich von einer zur anderen wechseln, oder es kann eine Ellipse beschreiben; aber wenn das Potenzial sehr hoch ist, dreht es sich immer in einem Kreis; und das tut im Allgemeinen auch ein dünner gerader Draht, der frei an der Klemme der Spule befestigt ist. Diese Bewegungen sind natürlich auf den Aufprall der Moleküle und die Unregelmäßigkeit in der Verteilung des Potenzials aufgrund der Rauheit und Unsymmetrie des Drahtes oder Fadens zurückzuführen. Bei einem perfekt symmetrischen und polierten Draht würden solche Bewegungen wahrscheinlich nicht auftreten. Dass die Bewegung wahrscheinlich nicht auf andere Ursachen zurückzuführen ist, zeigt die Tatsache, dass sie keine eindeutige Richtung hat und dass sie bei einem sehr stark erschöpften Globus ganz aufhört. Die Möglichkeit, einen Körper in einer erschöpften oder gar nicht eingeschlossenen Kugel zum Glühen zu bringen, scheint ein möglicher Weg zu sein, um Lichteffekte zu erzielen, die durch die Vervollkommnung der Methoden zur Erzeugung schnell wechselnder Potentiale für nützliche Zwecke nutzbar gemacht werden könnten, indem man eine handelsübliche Spule verwendet; ist die Erzeugung von sehr starken Bürsteneffekten mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, denn wenn diese hohen Frequenzen und enormen Potentiale verwendet werden, kann die beste Isolierung nachgeben. Normalerweise ist die Spule gut genug isoliert, um der Belastung von Windung zu Windung standzuhalten, da zwei mit doppelter Seide ummantelte paraffinierte Drähte einem Druck von mehreren tausend Volt standhalten; die Schwierigkeit liegt hauptsächlich darin, den Durchbruch von der Sekundär- zur Primärseite zu verhindern, was durch die von letzterer ausgehenden Ströme stark erleichtert wird. In der Spule ist die Belastung natürlich von Abschnitt zu Abschnitt am größten - aber in einer größeren Spule gibt es normalerweise so viele Abschnitte, dass die Gefahr eines plötzlichen Durchbruchs nicht sehr groß ist. In dieser Richtung werden im Allgemeinen keine Schwierigkeiten auftreten, und außerdem wird die Gefahr, die Spule im Inneren zu verletzen, durch die Tatsache, dass der wahrscheinlichste Effekt eine allmähliche Erwärmung ist, die, wenn sie weit genug fortgeschritten ist, nicht zu übersehen ist, sehr stark verringert. Die Hauptnotwendigkeit besteht also darin, die Ströme zwischen dem Primärteil und der Röhre zu verhindern, nicht nur wegen der Erhitzung und möglicher Verletzungen, sondern auch, weil die Ströme die an den Anschlüssen verfügbare Potentialdifferenz erheblich verringern können. Ein paar Hinweise wie dies erreicht werden kann, werden wahrscheinlich in den meisten dieser Experimente mit der gewöhnlichen Induktionsspule als nützlich empfunden. Eine Möglichkeit besteht darin, eine kurze Primärspule zu wickeln, Abb. 16a, so dass die Potentialdifferenz bei dieser Länge nicht groß genug ist, um das Aufbrechen der Ströme durch das Isolierrohr zu verursachen. Die Länge der Primärwicklung sollte experimentell ermittelt werden. Die beiden Enden der Spule sollten an einem Ende durch einen Stopfen aus isolierendem Material herausgeführt werden, der wie abgebildet in das Rohr passt. In einer solchen Anordnung wird ein Anschluss der Sekundärspule mit einem Körper verbunden, dessen Oberfläche mit größter Sorgfalt bestimmt wird, um den größten Anstieg des Potentials zu erzeugen. An der anderen Klemme erscheint eine kräftige Bürste, mit der experimentiert werden kann. Der obige Plan erfordert die Verwendung eines Primärteils von vergleichsweise kleiner Größe, und es neigt dazu, sich zu erhitzen, wenn starke Effekte für eine bestimmte Zeitdauer erwünscht sind. In einem solchen Fall ist es besser, eine größere Spule zu verwenden, Abb. 16b, und sie von einer Seite der Röhre aus einzuführen, bis die Ströme zu erscheinen beginnen. In diesem Fall kann die nächstgelegene Klemme der Sekundärspule mit der Primärspule oder mit der Erde verbunden werden, was praktisch dasselbe ist , wenn die Primärspule direkt mit der Maschine verbunden ist. Bei Masseverbindungen ist es sinnvoll, experimentell die Frequenz zu ermitteln, die unter den Prüfbedingungen am besten geeignet ist. Eine andere Möglichkeit, die Ströme mehr oder weniger zu vermeiden, besteht darin, die Primärseite in Abschnitten herzustellen und sie von getrennten, gut isolierten Quellen zu speisen. Bei vielen dieser Versuche, wenn starke Effekte für eine kurze Zeit gewünscht werden, ist es vorteilhaft, Eisenkerne mit den Primärseiten zu verwenden. In einem solchen Fall kann eine sehr große Primärspule gewickelt und neben der Sekundärspule platziert werden, wobei der nächstgelegene Anschluss der Sekundärspule mit der Primärspule verbunden wird und ein geschichteter Eisenkern durch die Primärspule in die Sekundärspule eingeführt wird, soweit es die Strömungen zulassen. Unter diesen Bedingungen kann eine übermäßig starke, mehrere Zentimeter lange Bürste, die treffend als "St. Elmo's heißes Feuer" bezeichnet werden kann, an der anderen Klemme der Sekundärseite erscheinen und beeindruckende Effekte erzeugen. Es ist ein sehr starker Ozonisator, so stark, dass nur wenige Minuten ausreichen, um den ganzen Raum mit dem Geruch von Ozon zu erfüllen, und es besitzt zweifellos die Eigenschaft, chemische Affinitäten zu erregen. Zur Erzeugung von Ozon eignen sich Wechselströme von sehr hoher Frequenz hervorragend, nicht nur wegen der Vorteile, die sie in der Art der Umwandlung bieten, sondern auch wegen der Tatsache, dass die ozonisierende Wirkung einer Entladung sowohl von der Frequenz als auch vom Potential abhängt, was zweifellos durch Beobachtung bestätigt wird. Wird bei diesen Experimenten ein Eisenkern verwendet, sollte dieser sorgfältig beobachtet werden, da er sich in unglaublich kurzer Zeit übermäßig erhitzen kann. Um eine Vorstellung von der Schnelligkeit der Erwärmung zu geben, will ich sagen, dass, wenn ein starker Strom durch eine Spule mit vielen Windungen fließt, das Einführen eines dünnen Eisendrahtes in dieselbe nicht mehr als eine Sekunde lang ausreicht, um den Draht auf etwa 100oC zu erhitzen. Aber diese schnelle Erwärmung muss uns nicht davon abhalten, Eisenkerne in Verbindung mit schnell wechselnden Strömen zu verwenden. Ich bin seit langem davon überzeugt, dass bei der industriellen Verteilung mit Hilfe von Transformatoren ein solcher Plan wie der folgende praktikabel sein könnte. Wir können einen verhältnismäßig kleinen Eisenkern verwenden, der unterteilt oder vielleicht nicht einmal unterteilt ist. Wir können diesen Kern mit einer beträchtlichen Dicke von Material umgeben, das feuerfest ist und die Wärme schlecht leitet, und darauf können wir die Primär- und Sekundärwicklungen anbringen. Indem wir entweder höhere Frequenzen oder größere Magnetisierungskräfte verwenden, können wir durch Hysterese und Wirbelströme den Eisenkern so weit erhitzen, dass er fast seine maximale Permeabilität erreicht, die, wie Hopkinson gezeigt hat, bis zu sechzehnmal größer sein kann als die bei gewöhnlichen Temperaturen. Wäre der Eisenkern vollkommen umschlossen, würde er durch die Hitze nicht geschädigt, und wenn die Umhüllung aus feuerfestem Material dick genug wäre, könnte trotz der hohen Temperatur nur eine begrenzte Energiemenge abgestrahlt werden. Transformatoren wurden von mir nach diesem Plan gebaut, aber aus Zeitmangel wurden noch keine gründlichen Tests durchgeführt. Eine andere Möglichkeit, den Eisenkern an schnelle Wechsel anzupassen oder allgemein die Reibungsverluste zu verringern, besteht darin, durch kontinuierliche Magnetisierung einen Fluss von etwa siebentausend oder achttausend Linien pro Quadratzentimeter durch den Kern zu erzeugen und dann mit schwachen Magnetisierungskräften und vorzugsweise hohen Frequenzen um den Punkt der größten Permeabilität zu arbeiten. Auf diese Weise lassen sich ein höherer Umwandlungswirkungsgrad und eine größere Leistung erzielen. Ich habe dieses Prinzip auch in Verbindung mit Maschinen angewandt, bei denen es keine Umpolung gibt. In diesen Arten von Maschinen, solange es nur wenige Polprojektionen gibt, gibt es keinen großen Gewinn; da die Maxima und Minima der Magnetisierung weit vom Punkt der maximalen Permeabilität entfernt sind; aber wenn die Anzahl der Pol Projektionen sehr groß ist, kann die erforderliche Änderungsrate erreicht werden, ohne dass die Magnetisierung so weit variiert, dass sie stark vom Punkt der maximalen Permeabilität abweicht, und der Gewinn ist erheblich.

Die oben beschriebenen Vorkehrungen beziehen sich nur auf die Verwendung von handelsüblichen Spulen, wie sie üblicherweise gebaut werden. Wenn es gewünscht wird, eine Spule für den ausdrücklichen Zweck der Durchführung mit ihm solche Experimente, wie ich beschrieben habe, oder im Allgemeinen machen es in der Lage, die größtmögliche Differenz des Potentials zu widerstehen, dann eine Konstruktion, wie in Fig. 17 / 113 angegeben wird von Vorteil sein. Die Spule besteht in diesem Fall aus zwei unabhängigen Teilen, die gegenüberliegend gewickelt sind, wobei die Verbindung zwischen beiden in der Nähe der Primärseite hergestellt wird . Da das Potential in der Mitte gleich Null ist, gibt es keine Tendenz, zur Primärseite zu springen, und es ist keine große Isolierung erforderlich. In einigen Fällen kann der mittlere Punkt jedoch mit der Primärseite oder mit der Erde verbunden sein. In einer solchen Spule sind die Orte der größten Potentialdifferenz weit voneinander entfernt und die Spule kann einer enormen Belastung standhalten. Die beiden Teile können beweglich sein, um eine leichte Anpassung der Kapazität zu ermöglichen Effekt.

Was die Isolierung der Spule betrifft, so wird es sich als zweckmäßig erweisen, folgendermaßen vorzugehen: Zuerst wird der Draht in Paraffin gekocht, bis alle Luft heraus ist; dann wird die Spule gewickelt, indem der Draht durch geschmolzenes Paraffin geführt wird, nur um den Draht zu fixieren. Die Spule wird dann von der Spule abgenommen, in ein zylindrisches Gefäß mit reinem geschmolzenem Wachs getaucht und so lange gekocht, bis keine Blasen mehr auftreten. Das Ganze lässt man dann gründlich abkühlen, nimmt die Masse aus dem Gefäß und dreht sie auf einer Drehbank. Eine auf diese Weise und mit Sorgfalt hergestellte Spule ist in der Lage, enormen Potentialunterschieden standzuhalten. Es kann sich als praktisch erweisen, die Spule in Paraffinöl oder ein anderes Öl einzutauchen; dies ist eine sehr wirksame Art der Isolierung, hauptsächlich wegen des vollkommenen Ausschlusses von Luft, aber es kann sich herausstellen, dass ein mit Öl gefülltes Gefäß in einem Labor nicht sehr bequem zu handhaben ist. Wenn eine gewöhnliche Spule ausgebaut werden kann, kann die Primärspule aus der Röhre herausgenommen werden, die Röhre an einem Ende verschlossen, mit Öl gefüllt und die Primärspule wieder eingesetzt werden. Dies bietet eine ausgezeichnete Isolierung und verhindert die Bildung von Strömen. Von allen Experimenten, die mit schnell wechselnden Strömen durchgeführt werden können, sind die interessantesten diejenigen, die die Herstellung eines praktischen Leuchtmittels betreffen. Es kann nicht geleugnet werden, dass die derzeitigen Methoden, obwohl sie brillante Fortschritte waren, sehr verschwenderisch sind. Es müssen bessere Methoden erfunden und vollkommenere Apparate entwickelt werden. Die moderne Forschung hat neue Möglichkeiten für die Herstellung einer effizienten Lichtquelle eröffnet, und die Aufmerksamkeit aller wurde in die von fähigen Pionieren aufgezeigte Richtung gelenkt. Viele haben sich vom Enthusiasmus und der Leidenschaft, zu entdecken, mitreißen lassen, aber in ihrem Eifer, Ergebnisse zu erzielen, sind einige in die Irre geführt worden. Ausgehend von der Idee, elektromagnetische Wellen zu erzeugen, richteten sie ihre Aufmerksamkeit vielleicht zu sehr auf das Studium der elektromagnetischen Effekte und vernachlässigten das Studium der elektrostatischen Phänomene. Natürlich bediente sich fast jeder Forscher einer Apparatur, die derjenigen ähnelte, die in früheren Experimenten verwendet wurde. Aber in diesen Apparaten sind die elektromagnetischen induktiven Wirkungen enorm, während die elektrostatischen Wirkungen übermäßig klein sind. In den Hertz-Experimenten zum Beispiel wird eine Hochspannungs-Induktionsspule durch einen Lichtbogen kurzgeschlossen, dessen Widerstand sehr klein ist, je kleiner, je mehr Kapazität an den Klemmen anliegt; und der Unterschied des Potentials an diesen ist enorm verringert: Andererseits, wenn die Entladung nicht zwischen den Klemmen verläuft, können die statischen Effekte beträchtlich sein, aber nur qualitativ, nicht quantitativ, da ihr Anstieg und ihr Abfall sehr plötzlich erfolgt und ihre Frequenz gering ist. In keinem der beiden Fälle sind also starke elektrostatische Wirkungen wahrnehmbar. Ähnliche Bedingungen bestehen, wenn, wie in einigen interessanten Experimenten von Dr. Lodge, Leydener Gläser störend entladen werden. Man hat gedacht - und ich glaube, auch behauptet - , dass in solchen Fällen der größte Teil der Energie in den Raum abgestrahlt wird. Im Lichte von den Experimenten, die ich oben beschrieben habe, wird man das nun nicht mehr so sehen . Ich fühle mich sicher, wenn ich behaupte, dass in solchen Fällen der größte Teil der Energie teilweise aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird. im Lichtbogen der Entladung und im leitenden und isolierenden Material des Gefäßes, wobei natürlich etwas Energie durch Elektrifizierung der Luft abgegeben wird; aber die Menge der direkt abgestrahlten Energie ist sehr gering. Wenn eine Hochspannungsinduktionsspule, die mit Strömen betrieben wird, die nur 20.000 Mal pro Sekunde wechseln, ihre Klemmen durch ein kleines Gefäß geschlossen hat, geht praktisch die gesamte Energie durch das Dielektrikum des Gefäßes, das erhitzt wird, und die elektrostatischen Effekte manifestieren sich nach außen nur in einem sehr schwachen Ausmaß. Der äußere Kreislauf eines Leydener Gefäßes, d.h. der Lichtbogen und die Verbindungen der Beschichtungen, kann als ein Kreislauf betrachtet werden, der Wechselströme von übermäßig hoher Frequenz und ziemlich hohem Potential erzeugt, der durch die Beschichtungen und das Dielektrikum zwischen ihnen geschlossen wird, und aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die äußeren elektrostatischen Wirkungen sehr gering sein müssen, selbst wenn ein Rückstoßkreislauf verwendet wird. Diese Bedingungen lassen es so erscheinen, als ob mit den üblicherweise zur Verfügung stehenden Apparaten die Beobachtung starker elektrostatischer Effekte unmöglich war, und die Erfahrungen, die in dieser Richtung gemacht wurden, sind nur der großen Fähigkeit der Forscher zu verdanken. Aber starke elektrostatische Effekte sind eine conditio sine qua non für die Lichterzeugung auf den von der Theorie angegebenen Linien. Elektromagnetische Effekte sind in erster Linie nicht verfügbar, weil wir, um die erforderlichen Effekte zu erzeugen, Stromimpulse durch einen Leiter leiten müssten, der, lange bevor die erforderliche Frequenz der Impulse erreicht werden könnte, aufhören würde, sie zu übertragen. Andererseits könnten elektromagnetische Wellen, die um ein Vielfaches länger als die des Lichts sind und durch plötzliche Entladung eines Kondensators erzeugt werden können, nicht genutzt werden, es sei denn, wir machen uns ihre Wirkung auf Leiter zunutze, wie bei den derzeitigen Methoden, die verschwenderisch sind. Wir könnten mit solchen Wellen nicht die statischen molekularen oder atomaren Ladungen eines Gases beeinflussen, sie zum Schwingen bringen und Licht aussenden. Lange Transversalwellen können solche Wirkungen offenbar nicht hervorrufen, da übermäßig kleine elektromagnetische Störungen leicht durch kilometerlange Luft hindurchgehen können. Solche dunklen Wellen, sofern sie nicht die Länge echter Lichtwellen haben, können, wie es scheint, in einer Geissler-Röhre keine leuchtende Strahlung anregen; und die leuchtenden Wirkungen, die durch Induktion in einer Röhre ohne Elektroden erzeugt werden können, neige ich dazu, als elektrostatisch zu betrachten. Um solche Leuchteffekte zu erzeugen, sind gerade elektrostatische Schübe erforderlich, die, unabhängig von ihrer Frequenz, die molekularen Ladungen stören und Licht erzeugen können. Da Stromimpulse mit der erforderlichen Frequenz nicht durch einen Leiter mit messbaren Abmessungen fließen können, müssen wir mit einem Gas arbeiten, und dann wird die Erzeugung starker elektrostatischer Effekte zu einer zwingenden Notwendigkeit.

Es ist mir jedoch aufgefallen, dass elektrostatische Effekte auf viele Arten für die Erzeugung von Licht zur Verfügung stehen. Wir können zum Beispiel einen Körper aus irgendeinem feuerfesten Material in eine geschlossene und vorzugsweise mehr oder weniger erschöpfte Kugel legen, ihn an eine Quelle mit hohem, schnell wechselndem Potential anschließen, wodurch die Moleküle des Gases ihn viele Male pro Sekunde mit enormer Geschwindigkeit treffen, und auf diese Weise mit Billionen von unsichtbaren Hämmern auf ihn einschlagen, bis er glühend wird: oder wir können einen Körper in einer sehr stark erschöpften Weltkugel in einem nicht-schlagenden Vakuum platzieren und durch die Anwendung sehr hoher Frequenzen und Potentiale genügend Energie von ihm auf andere Körper in der Nähe oder allgemein auf die Umgebung übertragen, um ihn auf einem beliebigen Grad von Glut zu halten; oder wir können durch solche schnell wechselnden hohen Potentiale den von den Molekülen eines Gases getragenen Äther oder ihre statischen Ladungen stören, wodurch sie vibrieren und Licht aussenden. Da die elektrostatische Wirkung jedoch vom Potential und der Frequenz abhängt, ist es wünschenswert, beide so weit wie möglich zu erhöhen, um eine möglichst starke Wirkung zu erzielen. Es mag möglich sein, recht gute Ergebnisse zu erzielen, indem einen dieser Faktoren klein hält, vorausgesetzt, der andere ist groß genug; aber wir sind in beiden Richtungen begrenzt. Meine Erfahrung zeigt, dass wir nicht unter eine bestimmte Frequenz gehen können, denn erstens wird das Potenzial dann so groß, dass es gefährlich ist, und zweitens ist die Lichtproduktion weniger effizient. Ich habe festgestellt, dass die physiologische Wirkung des Stroms, der erforderlich ist, um eine vier Fuß lange Röhre, die an den Enden mit äußeren und inneren Kondensatorbeschichtungen versehen ist, auf einem bestimmten Helligkeitsgrad zu halten, bei Verwendung der gewöhnlichen niedrigen Frequenzen so stark ist, dass sie meiner Meinung nach bei Personen, die nicht an derartige Schocks gewöhnt sind, ernsthafte Verletzungen hervorrufen könnte: wohingegen die Röhre mit zwanzig tausend Wechseln pro Sekunde auf demselben Helligkeitsgrad gehalten werden kann, ohne dass irgendeine Wirkung zu spüren ist. Dies ist hauptsächlich der Tatsache geschuldet, dass eine viel geringere Spannung erforderlich ist, um den gleichen Lichteffekt zu erzeugen, und auch dem höheren Wirkungsgrad bei der Lichterzeugung. Es ist offensichtlich, dass der Wirkungsgrad in solchen Fällen umso größer ist, je höher die Frequenz ist, denn je schneller der Prozess des Aufladens und Entladens der Moleküle abläuft, desto weniger Energie geht in Form von Dunkelstrahlung verloren. Aber leider können wir nicht über eine bestimmte Frequenz hinausgehen, weil es schwierig ist, die Wirkungen zu erzeugen und zu übertragen. Ich habe oben erklärt, dass ein Körper, der in einer nicht erschöpften Glühbirne eingeschlossen ist, stark erhitzt werden kann, indem man ihn einfach mit einer Quelle schnell wechselnder Spannung verbindet. Die Erwärmung in einem solchen Fall ist aller Wahrscheinlichkeit nach hauptsächlich auf den Beschuss der Moleküle des im Kolben enthaltenen Gases zurückzuführen. Wenn die Glühbirne erschöpft ist, erfolgt die Erwärmung des Körpers sehr viel schneller, und es gibt keinerlei Schwierigkeiten, einen Draht oder Glühfaden zu einem beliebigen Grad von Glut zu bringen, indem man ihn einfach an eine Klemme einer Spule mit den richtigen Abmessungen anschließt. Wird also der bekannte Apparat von Prof. Crookes, bestehend aus einem gebogenen Platindraht mit darüber angebrachten Flügeln (Abb. 18 / 114), an eine Klemme der Spule angeschlossen - entweder an ein oder an beide Enden des Platindrahtes - so wird der Draht fast augenblicklich glühend gemacht, und die Glimmerflügel werden gedreht, als ob ein Strom aus einer Batterie verwendet würde: Ein dünner Kohlefaden oder, vorzugsweise, ein Knopf aus feuerfestem Material (Abb. 19 / 115), auch wenn er ein verhältnismäßig schlechter Leiter ist, eingeschlossen in eine erschöpfte Kugel, kann in hohem Maße glühend gemacht werden; und auf diese Weise wird eine einfache Lampe geschaffen, die jede gewünschte Kerzenstärke erzeugen kann.

Der Erfolg von Lampen dieser Art hängt weitgehend von der Auswahl der im Kolben enthaltenen lichtgebenden Körper ab. Da unter den beschriebenen Bedingungen feuerfeste Körper verwendet werden können, die sehr schlechte Leiter sind und lange Zeit übermäßig hohen Temperaturen standhalten können, können solche Beleuchtungsvorrichtungen erfolgreich werden. Man könnte zunächst meinen, dass, wenn die Glühbirne, die den Glühfaden oder Knopf aus feuerfestem Material enthält, vollkommen entlüftet ist - das heißt, soweit es mit den besten Apparaten möglich ist -, die Erhitzung viel weniger intensiv wäre und dass sie in einem vollkommenen Vakuum überhaupt nicht auftreten könnte. Dies wird durch meine Erfahrung nicht bestätigt; ganz im Gegenteil, je besser das Vakuum ist, desto leichter lassen sich die Körper zum Glühen bringen. Dieses Ergebnis ist aus vielen Gründen interessant. Zu Beginn dieser Arbeit stellte sich mir die Frage, ob zwei Körper aus feuerfestem Material, die in einem Kolben eingeschlossen sind, der so erschöpft ist, dass die Entladung einer großen Induktionsspule, die auf die übliche Weise betrieben wird, nicht durchdringen kann, durch bloße Kondensatorwirkung zum Glühen gebracht werden können. Um dieses Ergebnis zu erreichen, sind natürlich enorme Potentialdifferenzen und sehr hohe Frequenzen erforderlich, wie aus einer einfachen Berechnung ersichtlich ist. Aber eine solche Lampe hätte einen enormen Vorteil gegenüber einer gewöhnlichen Glühlampe in Bezug auf die Effizienz. Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad einer Lampe bis zu einem gewissen Grad vom Glühgrad abhängt, und dass der Wirkungsgrad viel größer wäre, wenn wir einen Glühfaden mit einem vielfach höheren Glühgrad betreiben könnten. Bei einer gewöhnlichen Lampe ist dies wegen der Zerstörung des Glühfadens nicht durchführbar, und die Erfahrung hat gezeigt, wie weit es ratsam ist, die Glühstärke zu erhöhen. Es ist unmöglich zu sagen, wie viel höher der Wirkungsgrad sein könnte, wenn der Glühfaden unendlich lange standhalten könnte, da die Untersuchungen zu diesem Zweck offensichtlich nicht über ein bestimmtes Stadium hinausgeführt werden können; aber es gibt Gründe für die Annahme, dass er ganz erheblich höher wäre. Eine Verbesserung könnte in der gewöhnlichen Lampe durch die Verwendung eines kurzen und dicken Kohlenstoffs erreicht werden; aber dann müssten die Zuleitungsdrähte dick sein, und außerdem gibt es viele andere Erwägungen, die eine solche Änderung völlig undurchführbar machen. Aber in einer Lampe, wie oben beschrieben, können die Zuleitungsdrähte sehr klein sein, das glühende feuerfeste Material kann die Form von Blöcken haben, die eine sehr kleine Strahlungsoberfläche bieten, so dass weniger Energie erforderlich wäre, um sie auf der gewünschten Glühstärke zu halten; und darüber hinaus muss das feuerfeste Material nicht Kohlenstoff sein, sondern kann z.B. aus Mischungen von Oxiden, mit Kohlenstoff oder anderen Materialien hergestellt werden, oder es kann aus Körpern ausgewählt werden, die praktisch nicht leitend sind und enormen Temperaturen standhalten können. All dies deutet auf die Möglichkeit hin, mit einer solchen Lampe einen viel höheren Wirkungsgrad zu erzielen, als dies bei herkömmlichen Lampen möglich ist. In meiner Erfahrung hat sich gezeigt, dass die Blöcke mit viel niedrigeren Potentialen als den durch Berechnung ermittelten auf hohe Glühgrade gebracht werden, und die Blöcke können in größeren Abständen voneinander eingestellt werden. Wir können frei annehmen, und es ist wahrscheinlich, dass der molekulare Beschuss ein wichtiges Element bei der Erwärmung ist, selbst wenn der Globus mit der größten Sorgfalt erschöpft wird, wie ich es getan habe; denn obwohl die Anzahl der Moleküle vergleichsweise unbedeutend ist, gibt es aufgrund der sehr großen mittleren freien Weglänge weniger Zusammenstöße, und die Moleküle können viel höhere Geschwindigkeiten erreichen, so dass die Erwärmungswirkung aufgrund dieser Ursache beträchtlich sein kann, wie bei den Experimenten von Crookes mit strahlender Materie. Es ist aber auch möglich, dass wir es hier mit einer erhöhten Möglichkeit des Ladungsverlustes im Hochvakuum zu tun haben, wenn das Potential schnell wechselt, in welchem Fall der größte Teil der Erwärmung direkt auf das Aufschwingen der Ladungen in den erhitzten Körpern zurückzuführen wäre. Oder aber die beobachtete Tatsache kann größtenteils auf die Wirkung der Punkte zurückgeführt werden, die ich oben erwähnt habe, in deren Folge die im Vakuum enthaltenen Blöcke oder Fäden Kondensatoren von vielfach größerer Oberfläche entsprechen, als aus ihren geometrischen Abmessungen berechnet. Die Wissenschaftler sind immer noch unterschiedlicher Meinung darüber, ob eine Ladung in einem perfekten Vakuum verloren gehen sollte oder nicht, oder, mit anderen Worten, ob Äther ein Leiter ist oder nicht. Wäre ersteres der Fall, so würde ein dünner Glühfaden, der in einer vollkommen entleerten Kugel eingeschlossen und an eine Quelle enormen, gleichmäßigen Potentials angeschlossen ist, zum Glühen gebracht werden. Verschiedene Formen von Lampen nach dem oben beschriebenen Prinzip, mit den feuerfesten Körpern in Form von Glühfäden, Abb. 20, oder Blöcken, Abb. 21, sind von mir konstruiert und betrieben worden, und Untersuchungen werden in dieser Richtung weitergeführt. Es ist nicht schwer, einen so hohen Grad an Glut zu erreichen, dass gewöhnlicher Kohlenstoff allem Anschein nach geschmolzen und verflüchtigt wird. Wenn das Vakuum absolut perfekt gemacht werden könnte, würde eine solche Lampe, obwohl sie mit den üblicherweise verwendeten Geräten nicht funktioniert, bei Betrieb mit Strömen der erforderlichen Art ein Leuchtmittel liefern, das niemals zerstört würde und das weitaus effizienter wäre als eine gewöhnliche Glühlampe. Diese Vollkommenheit kann natürlich nie erreicht werden; und eine sehr langsame Zerstörung und allmähliche Verkleinerung tritt immer auf, wie bei Glühfäden; aber es gibt keine Möglichkeit einer plötzlichen und vorzeitigen Ausschaltung, die bei letzteren durch den Bruch des Fadens auftritt, besonders wenn die Glühkörper die Form von Blöcken haben. Bei diesen schnell wechselnden Potentialen besteht jedoch keine Notwendigkeit, zwei Blöcke in eine Kugel einzuschließen, sondern es kann ein einzelner Block, wie in Abb. 19, oder Glühfaden, Abb. 22, verwendet werden. Das Potential muss in diesem Fall natürlich höher sein, ist aber leicht zu erreichen und außerdem nicht unbedingt gefährlich. Die Leichtigkeit, mit der der Knopf oder der Glühfaden in einer solchen Lampe zum Glühen gebracht wird, hängt - unter sonst gleichen Bedingungen - von der Größe des Globus ab. Wenn ein perfektes Vakuum erreicht werden könnte, wäre die Größe der Kugel nicht von Bedeutung, denn dann würde die Erwärmung vollständig auf das Aufblähen der Ladungen zurückzuführen sein, und die gesamte Energie würde durch Strahlung an die Umgebung abgegeben werden. Aber das kann in der Praxis nie passieren. Es bleibt immer etwas Gas in der Kugel zurück, und obwohl die Erschöpfung bis zum höchsten Grad durchgeführt werden kann, muss der Raum im Inneren der Glühbirne als leitend betrachtet werden, wenn solch hohe Potentiale verwendet werden, und ich nehme an, dass wir bei der Abschätzung der Energie, die vom Glühfaden an die Umgebung abgegeben werden kann, die Innenfläche der Glühbirne als eine Beschichtung eines Kondensators betrachten können, wobei die Luft und andere Objekte, die die Glühbirne umgeben, die andere Beschichtung bilden. Wenn die Schwingungen sehr niedrig sind, besteht kein Zweifel daran, dass ein beträchtlicher Teil der Energie durch die Elektrifizierung der umgebenden Luft abgegeben wird. Um dieses Thema besser zu untersuchen, habe ich einige Experimente mit übermäßig hohen Potentialen und niedrigen Frequenzen durchgeführt. Ich habe dann beobachtet, dass, wenn sich die Hand der Glühbirne nähert, wobei der Glühfaden mit einem Anschluss der Spule verbunden ist, eine starke Vibration zu spüren ist, die auf die Anziehung und Abstoßung der Luftmoleküle zurückzuführen ist, die durch Induktion durch das Glas elektrifiziert werden. In einigen Fällen, in denen die Wirkung sehr intensiv ist, habe ich einen Ton hören können, der auf dieselbe Ursache zurückzuführen sein muss. Wenn die Schwankungen gering sind, ist man geneigt, einen übermäßig starken Schock von der Birne zu bekommen. Im Allgemeinen sollte man, wenn man Glühbirnen oder Gegenstände von einer Größe an die Klemmen der Spule anschließt, auf den Anstieg des Potentials achten, denn es kann passieren, dass durch den bloßen Anschluss einer Glühbirne oder einer Platte an die Klemme das Potential auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Wertes ansteigt. Wenn Lampen an die Klemmen angeschlossen werden, wie in Abb. 23 dargestellt, dann sollte die Kapazität der Glühbirnen so gewählt werden, dass sie den maximalen Anstieg des Potentials unter den gegebenen Bedingungen bewirken. Auf diese Weise kann man das erforderliche Potential mit weniger Windungen des Drahtes erreichen. Die Lebensdauer solcher Lampen, wie oben beschrieben, hängt natürlich weitgehend von dem Grad der Erschöpfung ab, aber bis zu einem gewissen Grad auch von der Form des Blocks aus feuerfestem Material. Theoretisch scheint es, dass eine kleine Kugel aus Kohlenstoff, die in einer Glaskugel eingeschlossen ist, nicht unter molekularem Bombardement leiden würde, denn da die Materie in der Kugel strahlend ist, würden sich die Moleküle in geraden Linien bewegen und nur selten schräg auf die Kugel treffen. Ein interessanter Gedanke im Zusammenhang mit einer solchen Lampe ist, dass sich in ihr "Elektrizität" und elektrische Energie anscheinend in denselben Linien bewegen müssen. Die Verwendung von Wechselströmen mit sehr hoher Frequenz macht es möglich, durch elektrostatische oder elektromagnetische Induktion durch das Glas einer Lampe genügend Energie zu übertragen, um einen Glühfaden auf Glut zu halten und so auf die Zuleitungsdrähte zu verzichten. Solche Lampen sind vorgeschlagen worden, aber mangels geeigneter Geräte sind sie nicht erfolgreich betrieben worden. Viele Formen von Lampen nach diesem Prinzip mit kontinuierlichen und gebrochenen Glühfäden wurden von mir konstruiert und erprobt. Bei Verwendung einer in der Lampe eingeschlossenen Sekundärseite ist es vorteilhaft, einen Kondensator mit der Sekundärseite zu kombinieren. Wenn die Übertragung durch elektrostatische Induktion erfolgt, sind die verwendeten Potentiale natürlich sehr hoch, mit Frequenzen, die von einer Maschine erhalten werden können. Bei einer Kondensatorfläche von vierzig Quadratzentimetern, was nicht unpraktisch groß ist, und einem Glas von guter Qualität mit einer Dicke von 1 mm und zwanzigtausendmal pro Sekunde wechselnden Strömen beträgt das benötigte Potential etwa 9.000 Volt. Dies mag groß erscheinen, aber da jede Lampe in die Sekundärseite eines Transformators mit sehr kleinen Abmessungen eingebaut werden kann, wäre dies nicht unpraktisch und würde außerdem nicht tödliche Verletzungen verursachen. Die Transformatoren sollten vorzugsweise alle in Reihe geschaltet werden. Die Regulierung würde keine Schwierigkeiten bereiten, da es bei Strömen mit solchen Frequenzen sehr einfach ist, einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. In den beigefügten Stichen sind einige der Typen von Lampen dieser Art dargestellt. Abb. 24 ist eine solche Lampe mit gebrochenem Faden, und Abb. 25a und 25b eine mit einer einzigen äußeren und inneren Beschichtung und einem einzigen Faden. I hat auch Lampen mit zwei äußeren und inneren Beschichtungen und einer Endlosschleife hergestellt, die letztere miteinander verbindet. Solche Lampen wurden von mir mit Stromimpulsen der enormen Frequenzen betrieben, die durch die Durchschlagentladung von Kondensatoren erzielt werden können. Die Durchschlagentladung eines Kondensators ist besonders geeignet, solche Lampen - ohne äußere elektrische Verbindungen - mittels elektromagnetischer Induktion zu betreiben, da die elektromagnetischen induktiven Effekte übermäßig hoch sind; und ich war in der Lage, die gewünschte Glühkraft mit nur einigen kurzen Drahtwindungen zu erzeugen. Glühen kann man auf diese Weise auch mit einem einfachen geschlossenen Glühfaden erzeugen.

Ohne auf die Praktikabilität solcher Lampen einzugehen, möchte ich nur sagen, dass sie eine schöne und wünschenswerte Eigenschaft besitzen, nämlich dass sie nach Belieben mehr oder weniger brillant gemacht werden können, indem einfach die relative Position der äußeren und inneren Kondensatorbeschichtungen oder induzierenden und induzierten Schaltungen verändert wird. Wenn eine Lampe durch Anschluss an nur eine Klemme der Lichtquelle zum Leuchten gebracht werden soll, kann dies dadurch erleichtert werden, dass der Globus mit einer äußeren Kondensatorbeschichtung versehen wird, die gleichzeitig als Reflektor dient, und diese mit einem isolierten Körper von einiger Größe verbunden wird. Lampen dieser Art sind in Abb. 26 und Abb. 27 dargestellt. Abb. 28 zeigt den Anschlussplan. Die Helligkeit der Lampe kann in diesem Fall in weiten Grenzen reguliert werden, indem die Größe der isolierten Metallplatte variiert wird, mit der die Beschichtung verbunden ist. Es ist ebenfalls möglich, Lampen mit einem Zuleitungsdraht zu beleuchten, wie in Abb. 20 und Abb. 21 dargestellt ist, indem ein Anschluss der Lampe mit einem Anschluss der Quelle und der andere mit einem isolierten Körper der erforderlichen Größe verbunden wird. In allen Fällen dient der isolierte Körper dazu, die Energie in den umgebenden Raum abzugeben, und ist gleichbedeutend mit einem Rückleiter. Natürlich können in den beiden letztgenannten Fällen statt der Verbindung der Drähte mit einem isolierten Körper auch Verbindungen mit der Erde hergestellt werden. Die Experimente, die sich als am aufschlussreichsten und für den Forscher am interessantesten erweisen werden, sind wahrscheinlich diejenigen, die mit erschöpften Röhren durchgeführt werden. Wie zu erwarten ist, ist eine Quelle derartig schnell wechselnder Potentiale in der Lage, die Röhren in beträchtlicher Entfernung anzuregen, und die erzeugten Lichteffekte sind bemerkenswert. Während meiner Untersuchungen in diesem Bereich habe ich versucht, Röhren, die keine Elektroden hatten, durch elektromagnetische Induktion anzuregen, indem ich die Röhre mit der Sekundärseite der Induktionsvorrichtung verband und durch die Primärseite die Entladungen einer Leydener Flasche leitete. Diese Röhren wurden in vielen Formen hergestellt, und ich war in der Lage, Leuchterscheinungen zu erzielen, von denen ich damals annahm, dass sie vollständig auf elektromagnetische Induktion zurückzuführen waren. Aber als ich die Phänomene sorgfältig untersuchte, stellte ich fest, dass die erzeugten Effekte eher elektrostatischer Natur waren. Diesem Umstand ist es zuzuschreiben, dass diese Art der Erregung von Röhren sehr verschwenderisch ist, denn da der Primärkreislauf geschlossen ist, wird das Potential und folglich der elektrostatische Induktionseffekt stark vermindert. Wenn eine Induktionsspule verwendet wird, die wie oben beschrieben betrieben wird, besteht kein Zweifel daran, dass die Röhren durch elektrostatische Induktion erregt werden und dass elektromagnetische Induktion, wenn überhaupt, nur wenig mit den Phänomenen zu tun hat. Dies wird aus vielen Experimenten deutlich. Nimmt man zum Beispiel eine Röhre in die Hand und befindet sich der Beobachter in der Nähe der Spule, so leuchtet sie hell auf und bleibt hell, egal in welcher Position sie relativ zum Körper des Beobachters gehalten wird. Wäre die Wirkung elektromagnetisch, könnte die Röhre nicht leuchten, wenn sich der Körper des Beobachters zwischen ihr und der Spule befindet, oder zumindest sollte ihre Leuchtkraft erheblich vermindert werden. Wenn die Röhre genau über den Mittelpunkt der Spule gehalten wird - letztere ist in Abschnitten gewickelt und die Primärspule symmetrisch zur Sekundärspule angeordnet - kann sie völlig dunkel bleiben, während sie intensiv leuchtet, wenn sie leicht nach rechts oder links vom Mittelpunkt der Spule bewegt wird. Sie leuchtet nicht , weil sich in der Mitte beide Hälften der Spule gegenseitig neutralisieren und das elektrische Potenzial gleich Null ist. Wäre die Wirkung elektromagnetisch, müsste die Röhre am besten in der Ebene durch die Mitte der Spule leuchten, da die elektromagnetische Wirkung dort am größten sein müsste. Wenn ein Lichtbogen zwischen den Klemmen entsteht, erlöschen die Röhren und Lampen in der Nähe der Spule und leuchten wieder auf, wenn der Lichtbogen unterbrochen wird, da das Potenzial ansteigt. Der elektromagnetische Effekt sollte jedoch in beiden Fällen praktisch derselbe sein. Wenn man eine Röhre in einiger Entfernung von der Spule und näher an einer Klemme - vorzugsweise an einem Punkt auf der Achse der Spule - anbringt, kann man sie anzünden, indem man die entfernte Klemme mit einem isolierten Körper von einiger Größe oder mit der Hand berührt und dadurch das Potenzial an dieser Klemme näher an die Röhre heranbringt. Wenn die Röhre näher an die Spule gebracht wird, so dass sie durch die Wirkung der näheren Klemme angezündet wird, kann man sie zum Erlöschen bringen, indem man das Ende eines mit der entfernten Klemme verbundenen Drahtes auf einer isolierten Unterlage in der Nähe der näheren Klemme hält und auf diese Weise der Wirkung der letzteren auf die Röhre entgegenwirkt. Diese Effekte sind offensichtlich elektrostatisch. Ebenso kann der Beobachter, wenn eine Röhre in beträchtlicher Entfernung von der Spule platziert ist, auf einer isolierten Unterlage zwischen Spule und Röhre stehend, letztere zum Leuchten bringen, indem er sich ihr mit der Hand nähert; oder er kann sie sogar zum Leuchten bringen, indem er einfach zwischen sie und die Spule tritt . Dies wäre bei der elektromagnetischen Induktion nicht möglich, da der Körper des Beobachters als Schirm wirken würde. Wenn die Spule durch zu schwache Ströme erregt wird, kann der Experimentator durch Berühren eines Anschlusses der Spule mit der Röhre diese auslöschen und sie wieder zum Leuchten bringen, indem er sie von dem Anschluss löst und einen kleinen Lichtbogen entstehen lässt. Dies ist eindeutig auf das jeweilige Absenken und Anheben des Potentials an dieser Klemme zurückzuführen. Im obigen Experiment kann die Röhre, wenn sie durch einen kleinen Lichtbogen angezündet wird, erlöschen, wenn der Lichtbogen unterbrochen wird, weil der elektrostatische Induktionseffekt allein zu schwach ist, obwohl das Potential viel höher sein kann; aber wenn der Lichtbogen etabliert ist, ist die Elektrisierung des Endes der Röhre viel größer, und sie leuchtet folglich. Wenn eine Röhre angezündet wird, indem man sie in der Nähe der Spule hält, und in der Hand, die entfernt ist. Wenn man die Röhre irgendwo mit der anderen Hand ergreift, wird der Teil zwischen den Händen dunkel, und der einzigartige Effekt, das Licht der Röhre auszulöschen, lässt sich dadurch erzielen, dass man die Hand schnell an der Röhre entlangführt und sie gleichzeitig sanft von der Spule zurückzieht, wobei man den richtigen Abstand wählt, damit die Röhre danach dunkel bleibt. Wird die Primärspule seitlich platziert, wie z.B. in Abb. 16b, und eine abgesaugte Röhre von der anderen Seite in den Hohlraum eingeführt, wird die Röhre wegen der erhöhten Kondensatorwirkung am intensivsten beleuchtet, und in dieser Position sind die Schlieren am schärfsten definiert. In all diesen beschriebenen Experimenten, und in vielen anderen, ist die Wirkung eindeutig elektrostatisch.

Die Auswirkungen der Abschirmung weisen auch auf die elektrostatische Natur der Phänomene hin und zeigen etwas über die Art der Elektrifizierung durch die Luft. Wenn zum Beispiel eine Röhre in Richtung der Achse der Spule platziert wird und eine isolierte Metallplatte dazwischen gelegt wird, wird die Röhre im Allgemeinen an Leuchtkraft zunehmen, oder wenn sie zu weit von der Spule entfernt ist, um zu leuchten, kann sie sogar leuchtend gemacht werden, indem eine isolierte Metallplatte dazwischen gelegt wird. Das Ausmaß der Effekte hängt bis zu einem gewissen Grad von der Größe der Platte ab. Wenn jedoch die Metallplatte durch einen Draht mit der Erde verbunden ist, wird die Röhre immer leuchten, auch wenn sie sich sehr nahe an der Spule befindet. Im Allgemeinen erhöht oder verringert die Zwischenschaltung eines Körpers zwischen der Spule und der Röhre die Leuchtkraft der Röhre oder ihre Fähigkeit zu leuchten, je nachdem, ob sie die Elektrisierung erhöht oder verringert. Beim Experimentieren mit einer isolierten Platte sollte die Platte nicht zu groß gewählt werden, da sie sonst im Allgemeinen eine abschwächende Wirkung hat, da sie sehr leicht Energie an die Umgebung abgeben kann. Wird eine Röhre in einiger Entfernung von der Spule angezündet und eine Platte aus hartem Gummi oder einer anderen isolierenden Substanz dazwischen gelegt, kann die Röhre dazu gebracht werden, zu erlöschen. Das dazwischen liegende Dielektrikum erhöht in diesem Fall nur geringfügig den induktiven Effekt, verringert aber erheblich die Elektrifizierung durch die Luft. In allen Fällen also, in denen wir die Leuchtkraft in erschöpften Röhren mittels einer solchen Spule anregen, ist der Effekt auf das schnell wechselnde elektrostatische' Potential zurückzuführen; und darüber hinaus muss er der harmonischen Wechselwirkung zugeschrieben werden, die direkt von der Maschine erzeugt wird, und nicht irgendeiner überlagerten Schwingung , von der man annehmen könnte, dass sie existiert. Solche überlagerten Schwingungen sind unmöglich, wenn wir mit einer Wechselstrommaschine arbeiten. Wenn eine Feder allmählich gespannt und losgelassen wird, führt sie keine unabhängigen Schwingungen aus; dazu ist ein plötzliches Loslassen notwendig. So verhält es sich mit den Wechselströmen einer Dynamomaschine; das Medium wird harmonisch gespannt und entspannt, was nur eine Art von Wellen hervorruft; ein plötzlicher Kontakt oder Bruch oder ein plötzliches Nachgeben des Dielektrikums, wie bei der durchbrechenden Entladung einer Leydener Flasche, sind für die Erzeugung von überlagerten Wellen unerlässlich. Bei allen zuletzt beschriebenen Experimenten können Röhren ohne Elektroden verwendet werden, und es gibt keine Schwierigkeiten, mit ihren Mitteln genügend Licht zum Lesen zu erzeugen. Die Lichtwirkung wird jedoch erheblich durch die Verwendung von phosphoreszierenden Körpern wie Yttriumoxid, Uranglas, usw. erhöht. Bei der Verwendung von phosphoreszierendem Material gibt es eine Schwierigkeit, denn bei diesen starken Effekten wird es allmählich weggetragen, und es ist vorzuziehen , Material in Form eines Festkörpers zu verwenden. Anstatt die Röhre durch Induktion aus der Ferne zu beleuchten, kann die Röhre mit einer äußeren - und auf Wunsch auch mit einer inneren - Kondensatorbeschichtung versehen werden, und sie kann dann an einem Leiter, der mit einer Klemme der Spule verbunden ist, an einer beliebigen Stelle im Raum aufgehängt werden, und auf diese Weise kann eine sanfte Beleuchtung erzeugt werden. Die ideale Art, eine Halle oder einen Raum zu beleuchten, wäre jedoch, einen solchen Zustand zu schaffen, dass eine Beleuchtungsvorrichtung bewegt und überall platziert werden kann, und dass sie beleuchtet wird, egal wo sie platziert wird und ohne elektrisch mit irgendetwas verbunden zu sein. Es ist mir gelungen, eine solche Bedingung zu schaffen, indem ich im Raum ein starkes, schnell wechselndes elektrostatisches Feld erzeugte. Zu diesem Zweck hänge ich ein Blech in einem Abstand von der Decke an isolierenden Schnüren auf und verbinde es mit einem Anschluss der Induktionsspule, wobei der andere Anschluss vorzugsweise mit der Erde verbunden ist. Oder ich hänge zwei Bleche auf, wie in Abb. 29 / 125 dargestellt, wobei jedes Blech mit einem der Anschlüsse der Spule verbunden ist und ihre Größe sorgfältig bestimmt wird. Eine erschöpfte Röhre kann dann in der Hand überall zwischen den Blättern mitgeführt oder überall hingestellt werden, sogar in einer gewissen Entfernung über sie hinaus; sie bleibt immer leuchtend.

In einem solchen elektrostatischen Feld können interessante Phänomene beobachtet werden, vor allem, wenn die Wechselströme gering und die Potentiale übermäßig hoch gehalten werden. Zusätzlich zu den erwähnten Leuchterscheinungen kann man beobachten, dass jeder isolierte Leiter Funken erzeugt, wenn man sich ihm mit der Hand oder einem anderen Gegenstand nähert, und die Funken können oft sehr stark sein. Wenn ein großer leitender Gegenstand auf einer isolierenden Unterlage befestigt ist und die Hand sich ihm nähert, ist eine Vibration zu spüren, die auf die rhythmische Bewegung der Luftmoleküle zurückzuführen ist, und leuchtende Ströme können wahrgenommen werden, wenn die Hand hinter einen punktförmigen Vorsprung gehalten wird. Wenn ein Telefonhörer mit einem oder beiden Anschlüssen einen isolierten Leiter von einiger Größe berührt, gibt das Telefon einen lauten Ton von sich; es gibt auch einen Ton von sich, wenn ein Stück Draht an einem oder beiden Anschlüssen befestigt wird, und bei sehr starken Feldern kann ein Ton auch ohne Draht wahrgenommen werden. Inwieweit sich dieses Prinzip praktisch anwenden lässt, wird die Zukunft zeigen. Man könnte meinen, dass elektrostatische Effekte für eine solche Wirkung aus der Ferne ungeeignet sind. Elektromagnetische induktive Effekte, wenn sie für die Erzeugung von Licht zur Verfügung stehen, könnten als besser geeignet angesehen werden. Es stimmt, dass die elektrostatischen Effekte fast mit dem Kubus des Abstands von der Spule abnehmen, während die elektromagnetischen induktiven Effekte einfach mit dem Abstand abnehmen. Aber wenn wir ein elektrostatisches Kraftfeld aufbauen, ist die Bedingung sehr anders, denn dann erhalten wir anstelle der differentiellen Wirkung der beiden Klemmen ihre gemeinsame Wirkung . Außerdem möchte ich darauf aufmerksam machen, dass in einem elektrostatischen Wechselfeld ein Leiter, wie zum Beispiel eine erschöpfte Röhre, dazu neigt, den größten Teil der Energie aufzunehmen, während in einem elektromagnetischen Wechselfeld der Leiter dazu neigt, die wenigste Energie aufzunehmen, da die Wellen mit nur geringem Verlust reflektiert werden. Dies ist ein Grund, warum es schwierig ist, eine erschöpfte Röhre aus der Ferne durch elektromagnetische Induktion anzuregen. Ich habe Spulen mit sehr großem Durchmesser und vielen Drahtwindungen gewickelt und eine Geissler-Röhre an die Enden der Spule angeschlossen, um die Röhre aus der Ferne zu erregen; aber selbst mit den starken induktiven Effekten , die durch Leydener Entladungen erzeugt werden können, konnte die Röhre nicht erregt werden, es sei denn, sie befand sich in einem sehr geringen Abstand, obwohl die Abmessungen der Spule mit einigem Ermessen gewählt wurden. Ich habe auch herausgefunden, dass selbst die stärksten Leydener Entladungen nur schwache Lichteffekte in einer geschlossenen, erschöpften Röhre hervorrufen können, und selbst diese Effekte musste ich nach gründlicher Untersuchung als elektrostatisch betrachten. Wie können wir dann hoffen, die erforderlichen Effekte in der Ferne durch elektromagnetische Wirkung zu erzeugen, wenn wir selbst in nächster Nähe zur Störquelle unter den günstigsten Bedingungen nur eine schwache Leuchtkraft anregen können ? Es ist wahr, dass wir, wenn wir aus der Ferne wirken, die Resonanz zur Hilfe haben. Wir können eine erschöpfte Röhre, oder was auch immer das Beleuchtungsgerät sein mag, mit einem isolierten System der richtigen Kapazität verbinden, und so kann es möglich sein, den Effekt qualitativ zu erhöhen, und nur qualitativ, denn wir würden keine Schnarchenergie durch das Gerät bekommen. So können wir durch den Resonanzeffekt die erforderliche elektromotorische Kraft in einer erschöpften Röhre erhalten und schwache Leuchteffekte anregen, aber wir können nicht genug Energie erhalten, um das Licht praktisch verfügbar zu machen, und eine einfache Berechnung, basierend auf experimentellen Ergebnissen, zeigt, dass selbst wenn die gesamte Energie, die eine Röhre in einer bestimmten Entfernung von der Quelle erhalten würde, vollständig in Licht umgewandelt werden sollte, würde dies kaum den praktischen Anforderungen genügen. Daher ist es notwendig, die Energie mit Hilfe eines leitenden Stromkreises zum Ort der Umwandlung zu leiten. Aber dabei können wir nicht sehr sinnvoll von den gegenwärtigen Methoden abweichen, und alles, was wir tun könnten, wäre, den Apparat zu verbessern. Aus diesen Überlegungen ergibt sich, dass, wenn diese ideale Art der Beleuchtung praktikabel gemacht werden soll, dies nur durch die Nutzung von elektrostatischen Effekten geschehen kann. In einem solchen Fall werden die stärksten elektrostatischen induktiven Effekte benötigt; der verwendete Apparat muss daher in der Lage sein, hohe elektrostatische Potentiale zu erzeugen, die ihren Wert mit extremer Schnelligkeit ändern. Hohe Frequenzen sind besonders erwünscht, denn aus praktischen Erwägungen ist es wünschenswert, das Potential niedrig zu halten. Durch den Einsatz von Maschinen oder, allgemein gesprochen, von mechanischen Apparaten, können nur niedrige Frequenzen erreicht werden; daher muss auf andere Mittel zurückgegriffen werden. Die Entladung eines Kondensators bietet uns ein Mittel, um Frequenzen zu erhalten, die weit höher sind als die mechanisch erreichbaren, und ich habe dementsprechend Kondensatoren in den Experimenten zu dem oben genannten Zweck eingesetzt. Wenn die Klemmen einer Hochspannungsinduktionsspule (Abb. 30) mit einem Leydener Glas verbunden sind und dieses sich störend in einen Stromkreis entlädt, können wir den Lichtbogen, der zwischen den Knöpfen spielt, als Quelle von Wechsel- oder, allgemeiner ausgedrückt, von Wellenströmen betrachten, und dann haben wir es mit dem bekannten System eines Generators solcher Ströme zu tun, einem Stromkreis, der damit verbunden ist, und einem Kondensator, der den Stromkreis überbrückt. Der Kondensator ist in einem solchen Fall ein echter Transformator, und da die Frequenz übermäßig hoch ist, kann fast jedes Verhältnis in der Stärke der Ströme in den beiden Zweigen . erreicht werden. In Wirklichkeit ist die Analogie nicht ganz vollständig, denn bei der Durchschlagentladung haben wir im Allgemeinen eine momentane Grundschwankung von vergleichsweise niedriger Frequenz und eine überlagerte harmonische Schwingung, und die Gesetze, die den Stromfluss regeln, sind für beide nicht die gleichen. Bei dieser Art der Umwandlung sollte das Umwandlungsverhältnis nicht zu groß sein, denn der Verlust im Lichtbogen zwischen den Knöpfen steigt mit dem Quadrat des Stroms, und wenn das Glas durch sehr dicke und kurze Leiter entladen wird, um eine sehr schnelle Schwingung zu erhalten, geht ein sehr beträchtlicher Teil der gespeicherten Energie verloren. Andererseits sind zu kleine Verhältnisse aus vielen offensichtlichen Gründen nicht praktikabel. Da die umgewandelten Ströme in einem praktisch geschlossenen Kreislauf fließen, sind die elektrostatischen Effekte notwendigerweise klein, und ich wandle sie daher in Ströme oder Effekte mit dem gewünschten Charakter um. Ich habe solche Umwandlungen auf verschiedene Weise vorgenommen. Der bevorzugte Anschlussplan ist in Abb. 31 dargestellt. Die Arbeitsweise macht es leicht, mit Hilfe eines kleinen und preiswerten Apparates enorme Potentialunterschiede zu erzielen, die normalerweise mit Hilfe großer und teurer Spulen erreicht werden. Dazu braucht man nur eine gewöhnliche kleine Spule zu nehmen, einen Kondensator und einen Entladekreis, der die Primärseite einer kleinen Hilfsspule bildet, daran anzupassen und nach oben umzuwandeln. Da die induktive Wirkung der Primärströme übermäßig groß ist, muss die zweite Spule vergleichsweise nur sehr wenige Windungen haben. Bei richtiger Einstellung der Elemente können bemerkenswerte Ergebnisse erzielt werden. Bei dem Versuch, die erforderlichen elektrostatischen Effekte auf diese Weise zu erzielen, bin ich erwartungsgemäß auf viele Schwierigkeiten gestoßen, die ich allmählich überwunden habe, aber ich bin noch nicht bereit, auf meine Erfahrungen in dieser Richtung einzugehen. Ich glaube, dass die Unterbrechungsentladung eines Kondensators in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen wird, denn sie bietet enorme Möglichkeiten, nicht nur in der Art und Weise, Licht auf effizientere Weise und in der von der Theorie angegebenen Richtung zu erzeugen, sondern auch in vielerlei anderer Hinsicht. Seit Jahren sind die Bemühungen der Erfinder darauf gerichtet, elektrische Energie aus Wärme mit Hilfe der Thermosäule zu gewinnen. Es mag unangebracht erscheinen, zu bemerken, dass nur wenige wissen, was das wirkliche Problem mit der Thermosäule ist. Es ist nicht die Ineffizienz oder die geringe Leistung - obwohl dies große Nachteile sind -, sondern die Tatsache, dass die Thermosäule ihre Reblaus hat, das heißt, dass sie durch ständigen Gebrauch beschädigt wird, was bisher ihre Einführung im industriellen Maßstab verhindert hat. Nun, da alle modernen Forschungen mit Sicherheit auf die Verwendung von Elektrizität mit zu hoher Spannung hinzuweisen scheinen, muss sich vielen die Frage stellen, ob es nicht möglich ist, auf praktikable Weise diese Form der Energie aus Wärme zu gewinnen. Wir haben uns daran gewöhnt, eine elektrostatische Maschine als Spielerei zu betrachten, und irgendwie verbinden wir mit ihr die Vorstellung des Unwirtschaftlichen und Unpraktischen. Aber jetzt müssen wir anders denken, denn jetzt wissen wir, dass wir es überall mit den gleichen Kräften zu tun haben, und dass es nur darum geht, geeignete Methoden oder Apparate zu erfinden, um sie verfügbar zu machen. In den gegenwärtigen Systemen der elektrischen Verteilung erlaubt uns die Verwendung des Eisens mit seinen wunderbaren magnetischen Eigenschaften, die Größe des Apparates erheblich zu reduzieren; aber trotzdem ist er noch sehr schwerfällig. Je weiter wir in der Erforschung der elektrischen und magnetischen Phänomene fortschreiten, desto mehr sind wir davon überzeugt, dass die gegenwärtigen Methoden nur von kurzer Dauer sein werden. Zumindest für die Erzeugung von Licht scheinen solche schweren Maschinen unnötig zu sein. Die benötigte Energie ist sehr gering, und wenn Licht so effizient erzeugt werden kann, wie es theoretisch möglich zu sein scheint, muss der Apparat nur eine sehr geringe Leistung haben. Da es sehr wahrscheinlich ist, dass die Beleuchtungsmethoden der Zukunft die Verwendung sehr hoher Potentiale beinhalten werden, erscheint es sehr wünschenswert, eine Vorrichtung zu perfektionieren, die in der Lage ist, die Energie der Wärme in Energie der erforderlichen Form umzuwandeln. Bisher wurde nichts Nennenswertes in dieser Richtung unternommen, denn der Gedanke, dass Elektrizität mit einem Druck von 50.000 oder 100.000 Volt oder mehr, selbst wenn sie erhalten würde, für praktische Zwecke nicht verfügbar wäre, hat Erfinder davon abgehalten, in dieser Richtung zu arbeiten. In Abb. 30 ist ein Anschlussplan für die Umwandlung von Strömen mit hoher in Ströme mit niedriger Spannung mittels der Durchschlagentladung eines Kondensators dargestellt. Dieser Plan wurde von mir häufig für den Betrieb einiger Glühlampen verwendet, die im Labor benötigt werden. Einige Schwierigkeiten sind im Bogen der Entladung aufgetreten, die ich weitgehend überwinden konnte; abgesehen davon und von der für den richtigen Betrieb notwendigen Einstellung sind keine weiteren Schwierigkeiten aufgetreten, und es war einfach, gewöhnliche Lampen und sogar Motoren auf diese Weise zu betreiben. Da die Leitung mit der Erde verbunden war, konnten alle Drähte völlig ungestraft gehandhabt werden, egal wie hoch das Potential an den Anschlüssen des Kondensators war. In diesen Experimenten wurde eine Hochspannungs-Induktionsspule, die von einer Batterie oder von einer Wechselstrommaschine betrieben wurde, verwendet, um den Kondensator aufzuladen; aber die Induktionsspule könnte durch ein Gerät anderer Art ersetzt werden, das in der Lage ist, Elektrizität von solch hoher Spannung zu liefern. Auf diese Weise können Gleich- oder Wechselströme umgewandelt werden, und in beiden Fällen können die Strom- impulse jede gewünschte Frequenz haben. Wenn die Ströme, die den Kondensator aufladen, die gleiche Richtung haben und es erwünscht ist, dass die umgewandelten Ströme ebenfalls eine Richtung haben, sollte der Widerstand des Entladestromkreises natürlich so gewählt werden, dass es keine Schwingungen gibt.

Beim Betrieb von Geräten nach dem obigen Plan habe ich merkwürdige Impedanzphänomene beobachtet, die von Interesse sind. Wenn z.B. ein dicker Kupferstab gebogen wird, wie in Abb. 32 / 128 angedeutet, und von gewöhnlichen Glühlampen überbrückt wird, dann können die Lampen zum Glühen gebracht werden, indem man die Entladung zwischen den Knöpfen hindurchführt, obwohl sie kurzgeschlossen sind. Wenn eine große Induktionsspule verwendet wird, ist es leicht, Knoten auf dem Stab zu erhalten, die durch den unterschiedlichen Grad der Brillanz der Lampen deutlich gemacht werden, wie in Abb. 32 / 128 grob gezeigt. Die Knoten sind nie klar definiert, sondern sie sind einfach Maxima und Minima der Potentiale entlang des Balkens. Dies ist wahrscheinlich auf die Unregelmäßigkeit des Bogens zwischen den Knöpfen zurückzuführen. Im Allgemeinen kann bei Verwendung des oben beschriebenen Plans zur Umwandlung von hoher in niedrige Spannung das Verhalten der Durchschlagentladung genau untersucht werden . Die Knotenpunkte können auch mit einem gewöhnlichen Cardew-Voltmeter, das gut isoliert sein sollte, untersucht werden. Geissler-Röhren können auch über den Punkten des gebogenen Stabes beleuchtet werden; in diesem Fall ist es natürlich besser, kleinere Kapazitäten zu verwenden. Ich habe festgestellt, dass es praktikabel ist, auf diese Weise eine Lampe und sogar eine Geissler-Röhre zu beleuchten, die von einem kurzen, schweren Metallblock überbrückt wird, und dieses Ergebnis erscheint zunächst sehr merkwürdig. In der Tat, je dicker der Kupferstab in Abb. 32 / 128 ist, desto besser ist er für den Erfolg der Experimente, da sie auffälliger erscheinen. Wenn Lampen mit langen, schlanken Fäden verwendet werden, wird man oft feststellen, dass die Fäden von Zeit zu Zeit heftig vibrieren, wobei die Vibration an den Knotenpunkten am geringsten ist. Diese Vibration scheint auf eine elektrostatische Wirkung zwischen dem Faden und dem Glas des Kolbens zurückzuführen zu sein. In einigen der oben genannten Experimente ist es vorzuziehen, spezielle Lampen mit einem geraden Faden zu verwenden, wie in Abb. 33 gezeigt. Wenn eine solche Lampe verwendet wird, kann ein noch merkwürdigeres Phänomen als die beschriebenen beobachtet werden. Die Lampe kann über den Kupferstab gelegt und angezündet werden, und durch die Verwendung etwas größerer Kapazitäten, oder, mit anderen Worten, kleinerer Frequenzen oder kleinerer Impulsimpedanzen, kann der Glühfaden auf jeden gewünschten Grad der Glühung gebracht werden. Aber wenn die Impedanz erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem verhältnismäßig wenig Strom durch die Kohle und der meiste Strom durch das verdünnte Gas fließt; oder vielleicht ist es richtiger, zu sagen, dass sich der Strom trotz des enormen Widerstandsunterschieds fast gleichmäßig auf beide aufteilt, und das wäre wahr, es sei denn, der Las und der Glühfaden verhalten sich unterschiedlich. Man stellt dann fest, dass die gesamte Glühbirne hell erleuchtet ist und die Enden der Zuleitungsdrähte glühen und infolge des heftigen Bombardements oft Funken abwerfen, aber der Kohlefaden bleibt dunkel. Dies ist in Abb. 33 dargestellt. Anstelle des Glühfadens kann auch ein einzelner Draht verwendet werden, der sich durch die gesamte Glühbirne erstreckt, und in diesem Fall wäre das Phänomen noch interessanter. Aus dem obigen Experiment wird ersichtlich, dass, wenn gewöhnliche Lampen mit den umgewandelten Strömen betrieben werden, vorzugsweise solche genommen werden sollten , bei denen die Platindrähte weit auseinander liegen, und die verwendeten Frequenzen sollten nicht zu groß sein, da sonst die Entladung an den Enden des Glühfadens oder im Lampensockel zwischen den Zuleitungsdrähten auftritt, und die Lampe könnte dann beschädigt werden.

Indem ich Ihnen die Ergebnisse meiner Untersuchungen zu dem hier behandelten Thema vorstelle, habe ich nur am Rande auf Tatsachen hingewiesen, auf die ich ausführlich hätte eingehen können, und unter den vielen Beobachtungen habe ich nur diejenigen ausgewählt, von denen ich annahm, dass sie Sie am ehesten interessieren würden. Das Feld ist weit und völlig unerforscht, und bei jedem Schritt wird eine neue Wahrheit aufgespürt, eine neue Tatsache beobachtet.

Inwieweit die hier dargelegten Ergebnisse praktisch anwendbar sind , wird die Zukunft zeigen. Was die Lichterzeugung anbelangt, so sind einige Ergebnisse, die bereits erzielt wurden, ermutigend und lassen mich zuversichtlich behaupten , dass die praktische Lösung des Problems in der Richtung liegt, die ich versucht habe, aufzuzeigen. Dennoch, was auch immer das unmittelbare Ergebnis dieser Experimente sein mag, ich bin zuversichtlich, dass sie sich nur als ein Schritt in weiteren Entwicklungen in Richtung des Ideals und der endgültigen Vollkommenheit erweisen werden. Die Möglichkeiten, die durch die moderne Forschung eröffnet werden, sind so weitreichend, dass selbst die zurückhaltendsten zuversichtlich in die Zukunft blicken müssen. Namhafte Wissenschaftler halten das Problem der Nutzung einer Strahlungsart ohne die anderen für rational. In einem Apparat, der für die Erzeugung von Licht durch Umwandlung irgendeiner Form von Energie in die des Lichts bestimmt ist, kann ein solches Ergebnis niemals erreicht werden, denn ganz gleich, welches Verfahren zur Erzeugung der erforderlichen Schwingungen angewandt wird, sei es ein elektrisches, chemisches oder ein anderes, es wird nicht möglich sein, die höheren Licht schwingungen zu erhalten, ohne durch die niedrigeren Wärmeschwingungen zu gehen. Es ist das Problem , einem Körper eine bestimmte Geschwindigkeit zu verleihen, ohne alle niedrigeren Geschwindigkeiten zu durchlaufen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, Energie nicht nur in Form von Licht, sondern auch in Form von Antriebskraft und Energie in jeder anderen Form auf direktere Weise aus dem Medium zu gewinnen. Die Zeit wird kommen, in der dies erreicht wird, und die Zeit ist gekommen, in der man solche Worte vor einem erleuchteten Publikum aussprechen kann, ohne als Visionär betrachtet zu werden. Wir wirbeln mit unvorstellbarer Geschwindigkeit durch den unendlichen Raum, um uns herum dreht sich alles, alles ist in Bewegung, überall ist Energie. Es wird einen Weg geben, uns diese Energie direkter zunutze zu machen. Dann, mit dem aus dem Medium gewonnenen Licht, mit der daraus abgeleiteten Kraft , mit jeder Form von Energie, die ohne Anstrengung aus dem für immer unerschöpflichen Vorrat gewonnen wird, wird die Menschheit mit Riesenschritten vorankommen. Die bloße Betrachtung dieser großartigen Möglichkeiten erweitert unseren Verstand, stärkt unsere Hoffnungen und erfüllt unsere Herzen mit höchster Freude.