Необходимое увеличение плотности можно определить с помощью несложного расчета. На распыляющих точках, благодаря их работе в постоянном режиме, найденное ранее значение 1,8333 не может измениться, но начиная с этого момента плотность будет возрастать, и в самой верхней части заряженного пространства она может равняться 1,8333 + а. Поскольку закон изменения совершенно не важен для этой переменной, можно допустить, что увеличение [плотности] пропорционально расстоянию от распыляющих точек. При таких условиях поперечная полоса ленты длиной один сантиметр, находясь на расстоянии X от центра сферы, будет иметь заряд

электростатических единиц. Следовательно, отталкивающая сила, проявляемая зарядом Q на терминале, будет равна

Этот интеграл легко решается путем разложения и дает значение

F = 2 756 352 — 1 088 367 а дин.

Механическая работа при обычной скорости ленты 3 000 сантиметров в секунду будет, следовательно, определяться как W = 0,8269056 + 0,3265101 а квт·с и должна приравниваться к электрической работе машины с током силой 0,00022 ампера при напряжении 5 000 000 вольт; а именно 1,1 квт·с для каждого терминала, так что

При такой избыточной плотности и распределении заряда, как изложено выше, полезная мощность обеих лент, выраженная в электрических единицах, составит 2,2 киловатта, что в точности соответствует КПД генератора с током силой 0,00022 ампера и напряжением на терминалах 10 000 000 вольт. Очевидно, что, подобно тому как вода находит свой горизонт, и этот баланс моментально устанавливается при любых рабочих условиях и реагирует на колебания величины заряда; другими словами, на снижение и повышение его поступательной скорости в соответствии с изменениями нагрузки.

«Scientific American», подшивка 150, № 3, 1934 г.

34

Обращение Николы Теслы к учёным Америки

Инженеры не придают никакого значения статическому электричеству, которое генерируется в процессе трения ленты или другим способом. Они отмахиваются от этой проблемы, оставаясь при мнении, что эта энергия ничтожно мала. Это верно. Небольшая утечка воды из стыка большого низконапорного магистрального водопровода не имеет значения, но для насоса, предназначенного для весьма незначительной производительности при чрезвычайно высоком давлении, это имеет первостепенное значение. Точно так же происходит и с электричеством. [Движущаяся] лента или другое равнозначное устройство являют собой насос, способный, вопреки давлению, загонять мельчайшее количество электричества в конденсатор, увеличивая энергию до максимальной рабочей емкости применяемого аппарата. Таким образом, механическая энергия может трансформироваться в электрическую энергию в любом требуемом количестве, образуя постоянные и стабилизированные токи с напряжением во многие миллионы вольт.

Кроме того, что генератор Ван де Граафа ценен в качестве средства для проведения исследований, он будет полезен и для стимулирования опытов в этой запущенной, но многообещающей области науки и техники. Мое мнение о нем («Scientific American», март, 1934, с. 132) было обосновано в публикациях, где установка представлена в ее первоначальном виде. [В них] не предлагалось никаких значительных улучшений, не было ссылок на известные способы увеличения КПД. Согласно последнему сообщению, оптимальная эффективность составляет сейчас 20 киловатт, из чего я делаю вывод, что ленты эксплуатируются в среде с давлением выше атмосферного. Это очевидно, поскольку при мощности 10 киловатт на каждый блок плотность заряда на ленте, в соответствии с моими расчетами, должна составлять около 16,66 при распылении и 24,27 в месте всасывания, что слишком много для обычного режима работы. По всей вероятности, абсолютное давление от 30 до 35 фунтов на квадратный дюйм применяется для предотвращения утечки подвижного заряда. К этому методу впервые прибегнул Хемпел в 1885 году, а в 1891 году Леман провел с ним более тщательные исследования. Другие экспериментаторы подтвердили эти впервые полученные данные и доказали, что выходная мощность статического генератора пропорциональна давлению газа, в котором он работает.

Еще более подходящий способ, также известный в течение многих лет, состоит в применении глубокого вакуума для этой же цели. Оба эти метода имеют свои неудобства. Компрессия пропорционально увеличивает потери от сопротивления воздуху, в то же время вакуум разрушителен. Однако действительное ограничение заложено в механической прочности ленты, и даже при самом оптимальном режиме работы КПД такой машины с учетом ее размеров будет небольшим, хотя, если применить дизельный привод, экономичность может возрасти до удовлетворительных показателей.