Curenții de înaltă frecvență (HFC) sunt considerați a fi curenți pentru care condiția cvasi-staționară nu este satisfăcută, rezultând un efect de piele puternic pronunțat. Din acest motiv, curge de-a lungul suprafeței conductorului fără a pătrunde în volumul acestuia. astfel de curenți depășesc 10.000 Hz.

Pentru a obține curenți cu o frecvență mai mare de câteva zeci de kiloherți, se folosesc generatoare de mașini electrice, care includ un stator și un rotor. Pe suprafețele lor față în față se află dinți, datorită mișcării reciproce a cărora are loc o pulsație a câmpului magnetic. Curentul total primit la ieșire este egal cu produsul dintre viteza rotorului și numărul de dinți de pe acesta.

De asemenea, pentru a obține HDTV, se folosesc circuite oscilatorii, de exemplu, un circuit electric, care conține inductanță și capacitate. Pentru a obține frecvențe de înaltă frecvență de miliarde de herți se folosesc instalații cu circuit oscilator gol (BWO, TWT, klystron).

Dacă un conductor este plasat în câmpul magnetic al unei bobine în care curge o frecvență înaltă, atunci în conductor vor apărea curenți turbionari mari, care îl vor încălzi. Temperatura și intensitatea încălzirii pot fi reglate prin schimbarea bobinelor. Datorită acestei proprietăți, HDTV este utilizat în multe domenii ale activității umane: în cuptoare cu inducție, în metalurgie pentru călirea suprafeței pieselor, medicină, agricultură, în aparate electrocasnice (cuptoare cu microunde, diverse aparate de gătit), comunicații radio, radar, televiziune, etc.

Exemple de utilizare a curenților de înaltă frecvență

Folosind HDTV în cuptoarele cu inducție puteți topi orice metal. Avantajul acestui tip de topire este posibilitatea de topire în condiții de vid complet, când contactul cu atmosfera este exclus. Acest lucru face posibilă producerea de aliaje care sunt pure în incluziuni nemetalice și nesaturate cu gaze (hidrogen, azot).

La mașinile de călire care folosesc frecvențe de înaltă frecvență este posibil să se întărească produsele din oțel numai în stratul de suprafață datorită efectului de piele. Acest lucru face posibilă obținerea de piese cu o suprafață dură care poate rezista la sarcini semnificative și, în același timp, fără a reduce rezistența la uzură și ductilitatea, deoarece miezul rămâne moale.

În medicină, curenții de înaltă frecvență au fost folosiți de mult timp în dispozitivele UHF, unde încălzirea unui dielectric este folosită pentru a încălzi orice organe umane. HDTV, chiar și cu putere de curent foarte mare, este inofensiv pentru oameni, deoarece curge exclusiv în straturile cele mai superficiale ale pielii. Tot în medicină se folosesc cuțite electrice bazate pe frecvență de înaltă frecvență, cu ajutorul cărora „sigilează” vasele de sânge și taie țesuturile.

Curenții cu o frecvență peste 10.000 Hz se numesc curenți de înaltă frecvență (HFC). Ele sunt obținute cu ajutorul dispozitivelor electronice.

Dacă plasați un conductor în interiorul unei bobine prin care trece un curent de înaltă frecvență, atunci . Curenții turbionari încălzesc conductorul. Viteza de încălzire și temperatura pot fi reglate cu ușurință prin schimbarea curentului din bobină.

Cele mai refractare metale pot fi topite într-un cuptor cu inducție. Pentru a obține substanțe deosebit de pure, topirea poate fi efectuată în vid și chiar fără creuzet, prin suspendarea metalului topit într-un câmp magnetic. Rata ridicată de încălzire este foarte convenabilă la rularea și forjarea metalului. Alegând forma bobinelor, puteți lipi și sudați piesele la cele mai bune condiții de temperatură.

Actual i care curge prin conductor creează un câmp magnetic B. La frecvențe foarte mari, influența câmpului electric vortex E generat de o modificare a câmpului B devine sesizabilă.

Influența câmpului E crește curentul pe suprafața conductorului și îl slăbește la mijloc. La o frecvență suficient de mare, curentul circulă numai în stratul de suprafață al conductorului.

Metoda de întărire la suprafață a produselor din oțel a fost inventată și propusă de omul de știință rus V.P. Vologdin. La frecvențe înalte, curentul de inducție încălzește doar stratul de suprafață al piesei. După răcire rapidă, se obține un produs nefragil, cu o suprafață dură.

Mașină de călire

Efectul curenților de înaltă frecvență asupra dielectricilor

Dielectricii sunt expuși la un câmp electric de înaltă frecvență prin plasarea lor între plăcile unui condensator. O parte din energia câmpului electric este cheltuită pentru încălzirea dielectricului. Încălzirea folosind HDTV este deosebit de bună dacă conductivitatea termică a substanței este scăzută.

) este utilizat pe scară largă pentru uscarea și lipirea lemnului, pentru producția de cauciuc și materiale plastice.

Terapia UHF este încălzirea dielectrică a țesuturilor corpului. Curentul constant și de joasă frecvență peste câțiva miliamperi este periculos de moarte pentru oameni. curent de înaltă frecvență ( ≈ 1 MHz), chiar și la o putere de 1 A, provoacă doar încălzirea țesuturilor și este utilizat pentru tratament.

„Cuțitul electronic” este un dispozitiv de înaltă frecvență, utilizat pe scară largă în medicină. Taie țesuturile și „sigilează” vasele de sânge.

Alte aplicații ale curenților de înaltă frecvență

Boabele tratate cu HDTV înainte de însămânțare măresc semnificativ randamentul.

Încălzirea prin inducție a plasmei de gaz permite obținerea unor temperaturi ridicate.

Un câmp de 2400 MHz într-un cuptor electric cu microunde gătește supa chiar în farfurie în 2-3 minute.

Acțiunea unui detector de mine se bazează pe modificarea parametrilor circuitului oscilator atunci când bobina este apropiată de un obiect metalic.

Curenții de înaltă frecvență sunt utilizați și pentru comunicații radio, televiziune și radar.

DEPARTAMENTUL DE EDUCAȚIE ȘI ȘTIINȚĂ AL REGIUNII KEMEROVESK

Instituție de învățământ de stat de învățământ secundar profesional

Colegiul Tehnic Profesional Kemerovo

Curenți de înaltă frecvență.

Întocmită de: profesori de fizică

Shcherbunova Evgenia Olegovna și

Kolabina Galina Alekseevna

Kemerovo

Ce sunt curenții de înaltă frecvență?

Curenții cu o frecvență peste 10.000 Hz se numesc curenți de înaltă frecvență (HFC). Ele sunt obținute cu ajutorul dispozitivelor electronice.

Dacă plasați un conductor în interiorul unei bobine prin care trece un curent de înaltă frecvență, în conductor vor apărea curenți turbionari. Curenții turbionari încălzesc conductorul. Viteza de încălzire și temperatura pot fi reglate cu ușurință prin schimbarea curentului din bobină.

Cele mai refractare metale pot fi topite într-un cuptor cu inducție. Pentru a obține substanțe deosebit de pure, topirea poate fi efectuată în vid și chiar fără creuzet, prin suspendarea metalului topit într-un câmp magnetic. Rata ridicată de încălzire este foarte convenabilă la rularea și forjarea metalului. Alegând forma bobinelor, puteți lipi și sudați piesele la cele mai bune condiții de temperatură.

Cuptor de topire cu inducție

Curentul i care circulă printr-un conductor creează un câmp magnetic B. La frecvențe foarte înalte, influența câmpului electric vortex E generat de o modificare a câmpului B devine vizibilă.

Influența câmpului E crește curentul pe suprafața conductorului și îl slăbește la mijloc. La o frecvență suficient de mare, curentul circulă numai în stratul de suprafață al conductorului.

Metoda de întărire la suprafață a produselor din oțel a fost inventată și propusă de omul de știință rus V.P. Vologdin. La frecvențe înalte, curentul de inducție încălzește doar stratul de suprafață al piesei. După răcire rapidă, se obține un produs nefragil, cu o suprafață dură.

Mașină de călire

Citiți mai multe aici: Sisteme de încălzire și întărire prin inducție

Efectul curenților de înaltă frecvență asupra dielectricilor

Dielectricii sunt expuși la un câmp electric de înaltă frecvență prin plasarea lor între plăcile unui condensator. O parte din energia câmpului electric este cheltuită pentru încălzirea dielectricului. Încălzirea folosind HDTV este deosebit de bună dacă conductivitatea termică a substanței este scăzută.

Încălzirea de înaltă frecvență a dielectricilor (încălzirea dielectrică) este utilizată pe scară largă pentru uscarea și lipirea lemnului, pentru producția de cauciuc și materiale plastice.

Curenți de înaltă frecvență în medicină

Terapia UHF este încălzirea dielectrică a țesuturilor corpului. Curentul constant și de joasă frecvență peste câțiva miliamperi este periculos de moarte pentru oameni. Curentul de înaltă frecvență (≈ 1 MHz), chiar și la 1 A, provoacă doar încălzirea țesuturilor și este utilizat pentru tratament.

„Cuțitul electronic” este un dispozitiv de înaltă frecvență, utilizat pe scară largă în medicină. Taie țesuturile și „sigilează” vasele de sânge.

Alte aplicații ale curenților de înaltă frecvență

Boabele tratate cu HDTV înainte de însămânțare măresc semnificativ randamentul.

Încălzirea prin inducție a plasmei de gaz permite obținerea unor temperaturi ridicate.

Un câmp de 2400 MHz într-un cuptor electric cu microunde gătește supa chiar în farfurie în 2-3 minute.

Acțiunea unui detector de mine se bazează pe modificarea parametrilor circuitului oscilator atunci când bobina este apropiată de un obiect metalic.

Curenții de înaltă frecvență sunt utilizați și pentru comunicații radio, televiziune și radar.

Lista surselor:

1. Dmitrieva, V.F. Fizica: un manual pentru studenții instituțiilor de învățământ secundar profesional [Text] / V.F. Dmitrieva. – ediția a VI-a. stereotip. – M.: Centrul de Editură Academiei, 2005. - 280-288.

Resurse de internet:

Fereastra unică de acces la resursele educaționale [Resursa electronică]. - Mod de acces: http:// fereastră. edu. ru/ fereastră, gratuit. - Cap. de pe ecran. - (Data accesului: 11.11.2014).

Sistemul electronic de bibliotecă „KnigaFond” [Resursa electronică]. - Mod de acces: http://www.knigafund.ru/, pentru acces la informații. resursele necesită autorizare. - Cap. de pe ecran. - (Data accesului: 11.11.2014).

Portalul Științelor Naturii » [Resursă electronică]. - Mod de acces: http://e-science.ru/physics, gratuit. - Cap. de pe ecran. - (Data accesului: 11.11.2014).

Curenții electrici sunt folosiți pe scară largă în fizioterapie. Modificările parametrilor acestora pot influența diametral mecanismele de acțiune și efectele observate asupra organismului.

Curenți de înaltă frecvență în fizioterapie

Curenții folosiți în scopuri medicale sunt împărțiți în scăzut, mediu și ridicat. Curentul de înaltă frecvență este detectat la frecvențe mai mari de 100.000 herți.

Curenții de înaltă frecvență sunt generați de echipamente speciale și sunt aplicați fără contact direct cu pacientul. O excepție este metoda de darsonvalizare locală, care utilizează curenți de înaltă frecvență prin electrozi speciali de pe corp.

Multe efecte fiziologice ale curenților HF se bazează pe formarea căldurii endogene în țesuturi. Curenții de înaltă frecvență provoacă vibrații mici la nivel molecular, ducând la eliberarea de căldură. Această căldură acționează la diferite adâncimi în țesuturi, iar efectul durează ceva timp după finalizarea procedurii.

Aplicarea curenților RF în practica medicală

Efectul curenților de înaltă frecvență asupra sistemului nervos central este sedativ și asupra sistemului autonom - simpatic; în general, curenții HF au un efect relaxant asupra sistemului nervos. Același lucru se poate spune despre efectul lor asupra mușchilor netezi ai bronhiilor, unde efectul antispastic este combinat cu un efect antiinflamator.

Curenții HF sunt indicați pentru sindroamele dureroase precum nevralgie, nevrite, radiculite etc. Efectul analgezic se datorează creșterii pragului de durere al receptorilor pielii și inhibării transmiterii semnalelor de durere prin nervi.

Procedurile care utilizează curenți de înaltă frecvență sunt eficiente pentru vindecarea lentă a țesuturilor în răni, escare și diabet trofic. Acest mecanism de acțiune este asociat cu inducerea căldurii vasodilatatoare endogene. În afecțiunile spastice precum boala Buerger sau sindromul Raynaud, curenții HF pot ameliora și unele simptome.

Într-un alt caz, efectul curenților de înaltă frecvență asupra vaselor de sânge este tonic și este utilizat în tratamentul varicelor și hemoroizilor. Uneori, efectul bactericid al curenților de înaltă frecvență este utilizat pentru a trata rănile infectate. Efectul bactericid și antimicrobian al curenților HF are mecanisme indirecte care cresc fluxul sanguin local, stimulează și accelerează faza procesului inflamator.

Contraindicațiile pentru utilizarea tuturor tipurilor de curenți în medicină sunt obiecte metalice mari în țesuturi, stimulatoare cardiace implantate, sarcină, tendința de sângerare și altele.

Curenți de frecvență ultra-înaltă

Curenții de ultra-înaltă frecvență sunt un alt grup de curenți de înaltă frecvență. De asemenea, aceștia funcționează pe principiul generării de căldură endogene și activării țintite a metabolismului în anumite țesuturi. Acțiunea lor este utilizată ca răspuns la o mare varietate de procese patologice. Durata unei proceduri este în medie de 10-15 minute, iar durata cursurilor variază în funcție de rezultatul obținut.

Iradierea rinichiului cu curenți de ultra-înaltă frecvență în glomerulonefritele acute și cronice produce un efect vasodilatator și antiinflamator, acționând asupra vaselor de sânge, și crește diureza. Pe de altă parte, radiațiile către glandele suprarenale stimulează în mod natural producția de corticosteroizi și sunt utilizate în tratamentul unor boli autoimune.

Al treilea grup de curenți de înaltă frecvență utilizați în medicină sunt curenții de înaltă frecvență centimetri. Undele cu microunde afectează sângele, limfa și organele parenchimatoase. Undele centimetrice au un efect epuizat la 3-4 centimetri adâncime în suprafața corpului.

Principiul de funcționare a tuturor tipurilor de curenți de înaltă frecvență este asociat cu formarea căldurii endogene. Acesta din urmă are efecte diferite asupra diferitelor organe. Diferența dintre curenții de frecvență determină adâncimea pătrunderii căldurii în organism și preferința pentru tratarea unui anumit tip de țesut, cu conținut mai mult sau mai puțin de apă. Tratamentul cu curenți HF trebuie să corespundă strict tipului de patologie, locației și tipului de țesut.

Curenți de joasă frecvență în fizioterapie

Curentul de joasă frecvență este definit de la unu la 1000 herți. În acest interval, în funcție de frecvență, efectele curenților LF diferă. Majoritatea echipamentelor medicale folosesc curenti de joasa frecventa cu o frecventa de 100-150 Hz.

În general, efectul terapeutic al curenților pulsați de joasă frecvență poate fi împărțit în iritant și supresor. Care va fi efectul unei astfel de terapii depinde în principal de frecvența curentului. Curenții de joasă frecvență afectează structurile excitabile electric, cum ar fi nervii și mușchii.

Aplicarea curenților de joasă frecvență se realizează prin electrozi care sunt plasați pe mușchii răniți, o zonă bolnavă a corpului sau alt loc. În cele mai multe cazuri, electrozii sunt plasați pe piele. Este posibil, totuși, să le introduci în vagin, rect sau implantare în anumite grupe de mușchi și în canalul medular și chiar în creier.

Procesul normal de excitare a celulelor nervoase și musculare se realizează prin schimbarea sarcinii pe ambele părți ale electrozilor pozitivi și negativi. Utilizarea curentului electric cu anumite caracteristici în apropierea structurilor excitabile are un efect stimulativ asupra acestora. Modul local de acțiune al curentului se datorează unei modificări a sarcinii membranei celulare.

Aplicarea curenților de joasă frecvență în medicină

Curenții de joasă frecvență sunt utilizați pentru a stimula mușchii cu inervația păstrată, de exemplu, atunci când, în timpul imobilizării după fracturi osoase, în zona imobilizată se dezvoltă pierderea musculară și hipotonia (tonul scăzut). Acest lucru se întâmplă deoarece mușchii nu se mișcă și nu sunt stimulați de nervi.

În aceste cazuri, curentul de joasă frecvență aplicat provoacă contracția unei părți a fibrei musculare, ceea ce îmbunătățește alimentarea cu sânge și, într-o anumită măsură, ajută la prevenirea apariției malnutriției severe. Cu toate acestea, pentru a obține acest efect, stimularea electrică trebuie folosită destul de des.

În alte cazuri, stimularea musculară poate fi afectată de inervație (paralizie, pareză). Este necesară reutilizarea curenților de joasă frecvență, dar cu caracteristicile lor fizice diferite. Scopul este de a stimula mușchii și de a restabili integritatea nervilor.

Stimularea electrică poate fi aplicată nu numai scheletului, ci și pentru diferite afecțiuni ale mușchilor netezi, cum ar fi atonia intestinală postoperatorie, atonia uterină postpartum etc. O altă aplicație a acestei metode este stimularea peretelui venos în timpul varicelor și hemoroizilor. Contraindicațiile pentru stimularea cu curenți de joasă frecvență sunt sarcina, stimulatoarele cardiace și alte afecțiuni.

A doua utilizare principală a curenților de joasă frecvență este reducerea durerii cauzate de nevralgii, mialgii, tendinite, dureri de cap și alte afecțiuni. Cea mai comună metodă este stimularea nervoasă electrică transcutanată. Cu acest tip de stimulare sunt afectate anumite fibre nervoase foarte sensibile, care blochează transmiterea informațiilor dureroase la nivelul măduvei spinării. Durata unei sesiuni de astfel de terapie variază de la 10 minute la 1-2 ore. Frecvența cea mai potrivită pentru a obține un efect analgezic este de aproximativ 100 Hz.

Refuzarea răspunderii: Informațiile prezentate în acest articol despre utilizarea curenților de joasă frecvență și de înaltă frecvență în kinetoterapie sunt destinate doar în scop informativ. Nu este destinat să înlocuiască sfatul unui profesionist din domeniul sănătății.

Potrivit Tesla, anul petrecut la Pittsburgh a fost pierdut pentru munca de cercetare în domeniul curenților polifazici. Este posibil ca această afirmație să fie aproape de adevăr, dar este posibil și ca anul acesta să fi marcat începutul succesului creativ în continuare al inventatorului. Discuția cu inginerii de la uzina de la Westinghouse nu a trecut neobservată. Justificarea pentru frecvența de curent alternativ propusă de 60 de perioade a necesitat o analiză mai amănunțită a rentabilității utilizării atât a frecvențelor inferioare, cât și a celor mai mari. Integritatea științifică a lui Tesla nu i-a permis să părăsească această problemă fără o verificare atentă.

Întors din Europa în 1889, el a început să proiecteze un generator de curent alternativ de înaltă frecvență și a creat curând o mașină al cărei stator era format din 348 de poli magnetici. Acest generator a făcut posibilă recepția de curent alternativ cu o frecvență de 10 mii de cicluri pe secundă (10 kHz). Curând a reușit să creeze un generator de frecvență și mai mare și a început să studieze diferite fenomene la o frecvență de 20 de mii de cicluri pe secundă.

Cercetările au arătat că, odată cu creșterea frecvenței curentului alternativ, cantitatea de fier din motoarele electromagnetice poate fi redusă semnificativ și, pornind de la o anumită frecvență, este posibil să se creeze electromagneți care constau numai din înfășurări, fără niciun fier în bobine. . Motoarele realizate din astfel de electromagneți fără fier ar fi extrem de ușoare, dar în multe alte privințe neeconomice, iar reducerea costurilor cu metalele nu ar fi recuperată prin creșterea semnificativă a consumului de electricitate.

Explorând o gamă largă de frecvențe de curent alternativ, inițial în limitele care ar putea fi utilizate într-un sistem multifazic (25-200 de cicluri pe secundă), Tesla a trecut curând la studiul proprietăților și posibilităților de utilizare practică a curenților mari (10-20 mii). cicluri pe secundă) și frecvențe înalte (20-100 de mii de cicluri pe secundă). Pentru a obține un număr semnificativ mai mare de perioade și tensiuni semnificativ mai mari decât ar putea fi realizate de generatoarele de curent de înaltă frecvență pe care le-a creat, a fost necesar să se găsească și să se bazeze pe alte principii. Bine familiarizat cu literatura mondială despre electrofizică și inginerie electrică, Tesla a studiat lucrarea faimosului fizician american Joseph Henry, care a sugerat încă din 1842 că cu unele descărcări electrice (inclusiv descărcarea borcanului Leyden) nu există doar „descărcări principale”, dar și contra, iar fiecare următor este puțin mai slab decât precedentul. Aceasta a fost prima dată când a fost observată existența unei descărcări electrice amortizate în două sensuri.

Tesla știa, de asemenea, că la unsprezece ani după Henry, fizicianul englez Lord Kelvin a demonstrat experimental că descărcarea electrică a unui condensator este un proces cu două sensuri, continuând până când energia sa este cheltuită pentru a depăși rezistența mediului. Frecvența acestui proces bidirecțional atinge 100 de milioane de vibrații pe secundă. Scânteia dintre bilele deschizătorului, care pare omogenă, constă de fapt în câteva milioane de scântei care trec într-o perioadă scurtă de timp în ambele direcții.

Kelvin a dat o expresie matematică pentru procesul de descărcare dublă a unui condensator. Mai târziu, Fedderson, Schiller, Kirchhoff, Helmholtz și alți cercetători nu numai că au verificat corectitudinea acestei expresii matematice, dar au și extins semnificativ teoria descărcării electrice. Tesla era, de asemenea, familiarizat cu munca lui Anton Oberbank, care a observat fenomenul rezonanței electrice, adică procesul de creștere bruscă a amplitudinii (intervalului) oscilațiilor, pe măsură ce frecvența oscilației externe se apropie de frecvența naturală internă. oscilații ale sistemului.

De asemenea, cunoștea bine experimentele lui Hertz și Lodge, care studiau undele electromagnetice. Tesla a fost impresionat în special de experimentele lui Heinrich Hertz, care au confirmat ipotezele teoretice ale lui James K. Maxwell despre natura ondulatorie a fenomenelor electromagnetice. Trebuie remarcat faptul că în lucrările lui Hertz Tesla a găsit pentru prima dată o indicație a fenomenului așa-numitelor „unde electromagnetice staționare”, adică unde suprapuse una peste alta, astfel încât în ​​unele locuri se întăresc reciproc, creând „antinoduri”, iar în altele se reduc la zero, creând „noduri”.

Știind toate acestea, Nikola Tesla a finalizat în 1891 construcția unui dispozitiv care a jucat un rol excepțional în dezvoltarea ulterioară a diferitelor ramuri ale ingineriei electrice și în special ale ingineriei radio. Pentru a crea curenți de înaltă frecvență și înaltă tensiune, a decis să profite de binecunoscuta proprietate a rezonanței, adică de fenomenul de creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor naturale ale oricărui sistem (mecanic sau electric) atunci când oscilațiile externe cu aceeași frecvență li se suprapun. Pe baza acestui celebru fenomen, Tesla și-a creat transformatorul rezonant.

Funcționarea unui transformator rezonant se bazează pe reglarea circuitelor sale primare și secundare în rezonanță. Circuitul primar, care conține atât un condensator, cât și o bobină de inducție, face posibilă obținerea de curenți alternativi de tensiune foarte mare cu frecvențe de câteva milioane de cicluri pe secundă. Scânteia dintre bilele eclatorului provoacă schimbări rapide în câmpul magnetic din jurul bobinei primare a vibratorului. Aceste modificări ale câmpului magnetic provoacă apariția unei tensiuni înalte corespunzătoare în înfășurarea bobinei secundare, constând dintr-un număr mare de spire de sârmă subțire și frecvența curentului alternativ din acesta, corespunzătoare numărului de descărcări de scântei. , atinge câteva milioane de modificări pe secundă.

Frecvența atinge cea mai mare valoare în momentul în care perioadele circuitelor primar și secundar coincid, adică atunci când în aceste circuite se observă fenomenul de rezonanță.

Tesla a dezvoltat metode foarte simple pentru a încărca automat un condensator de la o sursă de curent de joasă tensiune și a-l descărca printr-un transformator cu miez de aer. Calculele teoretice ale inventatorului au arătat că chiar și cu cele mai nesemnificative valori ale capacității și inducției în transformatorul rezonant pe care l-a creat, cu reglajul corespunzător, se pot obține tensiuni și frecvențe foarte mari prin rezonanță.

Principiile reglajului electric al unui transformator rezonant pe care le-a descoperit în 1890 și capacitatea de a schimba capacitatea de a modifica lungimea de undă a oscilațiilor electromagnetice create de transformator au devenit unul dintre cele mai importante fundamente ale ingineriei radio, iar gândurile lui Tesla despre rolul uriaș. a condensatorului și, în general, capacitatea și autoinducția în dezvoltarea ingineriei electrice au fost justificate.

La crearea unui transformator rezonant, a trebuit rezolvată o altă problemă practică: găsirea izolației pentru bobinele de ultra-înaltă tensiune. Tesla a preluat teoria defalcării izolației și, pe baza acestei teorii, a găsit cea mai bună modalitate de a izola spirele bobinelor - scufundați-le în parafină, semințe de in sau ulei mineral, numit acum ulei de transformator. Mai târziu, Tesla a revenit din nou la dezvoltarea problemelor de izolație electrică și a tras concluzii foarte importante din teoria sa.

După ce abia a început experimentele cu curenți de înaltă frecvență, Nikola Tesla și-a imaginat clar perspectivele enorme care s-au deschis pentru umanitate odată cu utilizarea pe scară largă a curenților de înaltă frecvență. Direcția lucrării lui Tesla demonstrează concluziile neobișnuit de ample pe care le-a tras din descoperirea sa.

În primul rând, s-a convins că undele electromagnetice joacă un rol extrem de important în majoritatea fenomenelor naturale. Interacționând între ele, ele fie se întăresc, fie se slăbesc, fie provoacă fenomene noi, a căror origine o atribuim uneori unor cauze complet diferite. Dar nu numai radiațiile electromagnetice joacă un rol uriaș într-o mare varietate de fenomene naturale. Tesla, cu intuiția unui mare om de știință, a înțeles semnificația diferitelor radiații chiar înainte de descoperirile remarcabile ale elementelor radioactive. Când mai târziu, în 1896, Henri Becquerel, apoi Pierre și Marie Curie, au descoperit acest fenomen, Tesla a găsit în această confirmare predicțiile exprimate de el încă din 1890.

Importanța enormă a curenților alternativi în dezvoltarea industriei, care a primit în cele din urmă motorul electric de care avea nevoie, a devenit clară pentru Nikola Tesla la prima cunoaștere cu avantajele curentului trifazat, care necesita doar trei fire pentru transmisia sa. Pentru Tesla, deja la acel moment, era clar că ar trebui descoperită o metodă de transmitere a electricității complet fără fire, folosind unde electromagnetice. Această problemă a atras atenția lui Tesla și a devenit subiectul studiilor sale la sfârșitul anului 1889.

Cu toate acestea, aplicarea practică a curenților de înaltă frecvență pentru o mare varietate de scopuri a necesitat studiul unor probleme aparent diverse, fără legătură. Aceste experimente pe scară largă au fost pe care Nikola Tesla a început să le facă în laboratorul său.

După ce a început experimente sistematice cu curenți de înaltă frecvență și înaltă tensiune, Tesla a trebuit în primul rând să dezvolte măsuri de protecție împotriva pericolului de șoc electric. Această sarcină privată, auxiliară, dar foarte importantă l-a condus la descoperiri care au pus bazele electroterapiei, o zonă vastă a medicinei moderne.

Trenul de gândire al lui Nikola Tesla a fost extrem de original. Se știe, a argumentat el, că curentul continuu de joasă tensiune (până la 36 de volți) nu are efecte nocive asupra oamenilor. Pe măsură ce tensiunea crește, posibilitatea de rănire crește rapid.

Odată cu creșterea tensiunii, deoarece rezistența corpului uman este practic neschimbată, puterea curentului crește și ea și atinge o valoare amenințătoare la 120 de volți. Tensiunea mai mare devine periculoasă pentru sănătatea și viața umană.

Curentul alternativ este o chestiune diferită. Pentru aceasta, limita tensiunii periculoase este mult mai mare decât a tensiunii continue, iar această limită se îndepărtează odată cu creșterea frecvenței. Se știe că undele electromagnetice de frecvențe foarte înalte nu au niciun efect dureros asupra oamenilor 10 . Un exemplu în acest sens este lumina percepută la luminozitate normală de un ochi sănătos, fără senzații dureroase. În ce frecvențe și tensiuni este periculos curentul alternativ? Unde începe zona de curent sigur?

Pas cu pas, Tesla a investigat efectul curentului electric alternativ asupra unei persoane la diferite frecvențe și tensiuni. A făcut experimente pe sine. Mai întâi, prin degetele unei mâini, apoi prin ambele mâini și, în final, prin întregul corp, a trecut curenți de înaltă tensiune și înaltă frecvență. Cercetările au arătat că efectul curentului electric asupra corpului uman constă din două componente: efectul curentului asupra țesuturilor și celulelor prin încălzire și efectul direct al curentului asupra celulelor nervoase.

S-a dovedit că încălzirea nu provoacă întotdeauna consecințe distructive și dureroase, iar efectul curentului asupra celulelor nervoase se oprește la o frecvență de peste 700 de perioade, la fel cum auzul uman nu răspunde la vibrații care depășesc 2 mii pe secundă, iar ochiul face. nu raspund la vibratii dincolo de domeniul vizibil.culori ale spectrului.

Aceasta a stabilit siguranța curenților de înaltă frecvență chiar și la tensiuni înalte. Mai mult, efectele termice ale acestor curenți ar putea fi folosite în medicină, iar această descoperire a lui Nikola Tesla și-a găsit aplicație largă; diatermia, tratamentul UHF și alte metode de electroterapie sunt o consecință directă a cercetărilor sale. Tesla însuși a dezvoltat o serie de dispozitive electrotermale și dispozitive pentru medicină, care s-au răspândit atât în ​​SUA, cât și în Europa. Descoperirea sa a fost apoi dezvoltată de alți electricieni și medici proeminenți.

Odată, în timp ce efectua experimente cu curenți de înaltă frecvență și le ridica tensiunea la 2 milioane de volți, Tesla a adus accidental un disc de cupru vopsit în negru pe echipament. În aceeași clipă, un nor gros și negru a învăluit discul și s-a ridicat imediat în sus, iar discul însuși a strălucit, de parcă mâna invizibilă a cuiva ar fi răzuit toată vopseaua și l-ar fi lustruit.

Surprins, Tesla a repetat experimentul, iar vopseaua a dispărut, iar discul a strălucit, tachinandu-l pe om de știință. După ce a repetat experimente cu diferite metale de zeci de ori, Tesla și-a dat seama că a descoperit o modalitate de a le curăța cu curenți de înaltă frecvență.

„Este curios”, s-a gândit el, „dacă acești curenți nu vor afecta pielea umană, dacă vor putea îndepărta diverse vopsele care sunt greu de îndepărtat de pe ea”.

Și această experiență a fost un succes. Pielea mâinii, vopsită cu vopsea, a devenit instantaneu curată de îndată ce Tesla a adus-o în câmpul curenților de înaltă frecvență. S-a dovedit că acești curenți pot îndepărta micile erupții de pe pielea feței, pot curăța porii și pot ucide microbii care acoperă întotdeauna suprafața corpului uman din abundență. Tesla credea că lămpile sale au un efect benefic deosebit nu numai asupra retinei, ci și asupra întregului sistem nervos uman. În plus, lămpile Tesla provoacă ozonarea aerului, care poate fi folosită și în tratamentul multor boli. Continuând să lucreze la electroterapie, Tesla în 1898 a făcut un raport detaliat despre activitatea sa în acest domeniu la următorul congres al Asociației Americane de Electroterapie din Buffalo.

În laborator, Tesla a trecut prin corpul său curenți de 1 milion de volți la o frecvență de 100 de mii de cicluri pe secundă (curentul a ajuns la o valoare de 0,8 amperi). Însă atunci când a funcționat cu curenți de înaltă frecvență și de înaltă tensiune, Tesla a fost foarte atent și a cerut asistenților săi să respecte toate regulile de siguranță pe care el însuși le-a dezvoltat. Deci, atunci când lucrează cu o tensiune de 110-50 mii de volți la o frecvență de 60-200 de perioade, el i-a învățat să lucreze cu o singură mână pentru a preveni posibilitatea trecerii curentului prin inimă. Multe alte reguli introduse de Tesla au devenit ferm stabilite în practicile moderne de siguranță de înaltă tensiune.

După ce a creat o varietate de echipamente pentru efectuarea experimentelor, Tesla în laboratorul său a început să studieze o gamă largă de probleme legate de un domeniu complet nou al științei, în care era cel mai interesat de posibilitățile de utilizare practică a frecvenței înalte și curenți de înaltă tensiune. Lucrările sale au acoperit întreaga varietate de fenomene, mergând de la probleme de generare (creare) de curenți de înaltă frecvență și terminând cu un studiu detaliat al diferitelor posibilități de utilizare practică a acestora. Cu fiecare nouă descoperire, apar tot mai multe probleme noi.

Ca una dintre problemele sale particulare, Tesla a fost interesat de posibilitatea de a utiliza descoperirea naturii electromagnetice a luminii de către Maxwell și Hertz. El a avut o idee: dacă lumina este o oscilație electromagnetică cu o anumită lungime de undă, este posibil să o producă artificial nu prin încălzirea filamentului unei lămpi electrice cu incandescență (ceea ce face posibilă utilizarea a doar 5 la sută din energia convertită într-o lumină luminoasă? flux), dar prin crearea unor astfel de oscilații, care ar provoca apariția undelor luminoase? Această problemă a devenit subiect de cercetare în laboratorul lui Tesla la începutul anului 1890.

Curând a acumulat o cantitate imensă de fapte, care i-au permis să treacă la generalizări. Cu toate acestea, prudența lui Tesla l-a forțat să verifice fiecare dintre declarațiile sale de zeci și sute de ori. A repetat fiecare experiment de sute de ori înainte de a trage vreo concluzie din el. Natura extraordinară a tuturor descoperirilor lui Nikola Tesla și autoritatea sa enormă au atras atenția liderilor Institutului American de Ingineri Electrici, care din nou, ca acum trei ani, l-au invitat pe Tesla să țină o prelegere despre munca sa. Tesla a ales subiectul: „Experimente cu curenți alternativi de foarte mare frecvență și utilizarea lor pentru iluminarea artificială”.

Conform tradiției stabilite încă din primii ani de existență ai institutului, un număr limitat de invitații au fost trimise doar celor mai remarcabili ingineri electrotehnici. În fața unui public atât de select, pe 20 mai 1892, Tesla a ținut una dintre cele mai inspirate prelegeri ale sale și a demonstrat experimentele pe care le desfășurase deja în laboratorul său.

Nu există nimic care să atragă mai mult atenția omului și să merite să fie subiect de studiu decât natura. A-i înțelege uriașul mecanism, a-i descoperi forțele creatoare și a cunoaște legile care îl guvernează este cel mai mare obiectiv al minții umane, Tesla și-a început discursul cu aceste cuvinte.

Și acum demonstrează deja publicului său rezultatele cercetărilor sale într-o zonă nouă, încă neexploratată, a curenților de înaltă frecvență.

Dispersia energiei electromagnetice în spațiul din jurul sursei de curenți de înaltă frecvență face posibilă utilizarea acestei energie într-o varietate de scopuri, spune omul de știință cu convingere și arată imediat o experiență remarcabilă. El prezintă o teză ingenioasă despre posibilitatea transmiterii energiei electrice fără fire și, drept dovadă, face să strălucească atât lămpile obișnuite cu incandescență, cât și lămpile special create fără filamente în interior, introducându-le într-un câmp electromagnetic alternant de înaltă frecvență. „Iluminarea cu lămpi de acest fel”, spune Tesla, „unde lumina apare nu sub influența încălzirii filamentelor printr-un curent care curge, ci ca urmare a vibrațiilor speciale ale moleculelor și atomilor gazului, va fi mai simplă decât iluminarea. cu lămpi moderne cu incandescență.” Iluminarea viitorului, a subliniat omul de știință, este iluminarea cu curenți de înaltă frecvență.

Tesla sa oprit în detaliu asupra descrierii transformatorului său rezonant ca sursă de unde de foarte înaltă frecvență și a subliniat din nou importanța descărcării unui condensator în crearea unor astfel de oscilații. Tesla a evaluat corect viitorul mare al acestei cele mai importante părți a echipamentelor radio moderne. El a exprimat această idee în următoarele cuvinte:

Cred că descărcarea unui condensator va juca un rol important în viitor, deoarece nu numai că va face posibilă obținerea luminii într-un mod mai simplu în sensul indicat de teoria pe care am afirmat-o, ci se va dovedi importantă în multe altele. respectă.

După ce a prezentat în detaliu rezultatele experimentelor cu curenți de înaltă frecvență obținuți folosind un transformator rezonant, Tesla a încheiat prelegerea cu cuvinte care indică înțelegerea sa clară a valorii studiului ulterioar al fenomenelor asupra cărora munca sa abia ridicase vălul secretului:

Trecem cu o viteză de neconceput prin spațiu infinit; totul în jurul nostru este în mișcare, iar energia este peste tot. Trebuie să existe o modalitate mai directă de a utiliza această energie decât este cunoscută în prezent. Iar atunci când lumina este obținută din mediul din jurul nostru și când în același mod toate formele de energie sunt obținute fără efort din sursa lor inepuizabilă, umanitatea va merge înainte cu pași uriași.

Simpla contemplare a acestei perspective magnifice ne ridică spiritul, ne întărește speranța și ne umple inimile de cea mai mare bucurie.

Tesla și-a încheiat discursul remarcabil în aplauze zgomotoase. Natura extraordinară a tot ceea ce s-a arătat și concluziile deosebit de îndrăznețe ale omului de știință, care a văzut consecințele revoluționare ale descoperirilor sale, au uimit publicul, deși nu toată lumea a înțeles conținutul prelegerii atât de profund pe cât și-ar fi dorit Nikola Tesla.