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Nikola Tesla: Oscillatori ad Alta Frequenza per Scopi Elettroterapeutici

La cosa che più di ogni altra fa si che vi sia una totale censura su quanto ruoti attorno all’energia elettromagnetica sviluppata da Nilola Tesla in ambito medico, è che imbastendo ogni ricerca in tal senso renderebbe vano tutto lo sforzo delle case farmaceutiche per rendere profittevole un mercato che vive unicamente in funzione del prolungamento di ogni forma patologica, il cui obbiettivo non e’ mai una guarigione assoluta, ma una momentanea pausa interlocutoria il cui fine ha un tornaconto esclusivamente economico.

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Oscillatori ad Alta Frequenza per Scopi Elettroterapeutici

Alcune possibilità teoriche offerte dalle correnti ad altissima frequenza e le osservazioni che feci casualmente durante gli esperimenti con le correnti alternate, così come l’influenza stimolante del lavoro di Hertz e delle opinioni coraggiosamente esposte da Oliver Lodge, mi indussero qualche tempo durante il 1889 a intraprendere un’indagine sistematica dei fenomeni ad alta frequenza, e i risultati presto raggiunti furono tali da giustificare ulteriori sforzi per fornire al laboratorio mezzi efficienti per portare avanti la ricerca in questo particolare campo, che si è dimostrata così fruttuosa da allora.

Di conseguenza sono stati costruiti alternatori di progettazione speciale e vari dispositivi per la conversione di correnti ordinarie in alta frequenza perfezionati, entrambi i quali sono stati debitamente descritti e sono ora presumo familiare.

Una delle prime caratteristiche osservate e degne di nota delle correnti ad alta frequenza e che era principalmente di interesse per il medico, era la loro apparente innocuità che rendeva possibile il passaggio di quantità relativamente grandi di energia elettrica attraverso il corpo di una persona senza causare dolore o grave disagio. Questa peculiarità che, insieme ad altre proprietà per lo più inaspettate di queste correnti, ebbi l’onore di portare all’attenzione degli uomini di scienza prima in un articolo su una rivista tecnica nel febbraio 1891, e in successivi contributi a società scientifiche, rese subito evidente che queste correnti si sarebbero prestate particolarmente ad usi elettroterapeutici.

Per quanto riguarda le azioni elettriche in generale e per analogia, era ragionevole dedurre che gli effetti fisiologici, per quanto complessi, potrebbero essere risolti in tre classi. In primo luogo le statiche, cioè quelle che dipendono principalmente dalla grandezza del potenziale elettrico; in secondo luogo le dinamiche, cioè quelle che dipendono principalmente dalla qualità del movimento elettrico o dalla forza della corrente attraverso il corpo, e in terzo luogo gli effetti di natura distinta dovuti alle onde o oscillazioni elettriche, cioè gli impulsi in cui l’energia elettrica passa alternativamente in successione più o meno rapida attraverso le forme statiche e dinamiche.

Più generalmente nella pratica queste diverse azioni sono coesistenti, ma con un’adeguata selezione di apparecchi e l’osservanza delle condizioni, lo sperimentatore può far prevalere l’uno o l’altro di questi effetti. Così può far passare attraverso il corpo, o qualsiasi parte dello stesso, correnti di volume relativamente grande sotto una piccola pressione elettrica, o può sottoporre il corpo ad una elevata pressione elettrica mentre la corrente è trascurabilmente piccola, o può mettere il paziente sotto l’influenza di onde elettriche trasmesse, se lo si desidera, a notevole distanza attraverso lo spazio.

Mentre rimaneva al medico di indagare le azioni specifiche sull’organismo e indicare i metodi di trattamento appropriati, i vari modi di applicare queste correnti al corpo di un paziente si suggerivano facilmente all’elettricista.

Poiché non si può essere troppo chiari nel descrivere un argomento, un’illustrazione diagrammatica dei vari modi di collegare i circuiti che enumererò, anche se ovvio per la maggioranza, è ritenuto di vantaggio.

Il primo e più semplice metodo di applicare le correnti era quello di collegare il corpo del paziente a due punti del generatore, sia esso una dinamo o una bobina di induzione. La fig. 1 ha lo scopo di illustrare questo caso. L’alternatore G può essere uno che dà da cinque a diecimila vibrazioni complete al secondo, questo numero è ancora nel limite della praticabilità. La forza elettromotrice – come misurata da uno strumento a filo caldo – può essere da cinquanta a cento volt.

Per consentire il passaggio di forti correnti attraverso i tessuti, i terminali T T, che servono a stabilire il contatto con il corpo del paziente devono, naturalmente, essere di grande superficie e coperti con un panno saturo di una soluzione di elettrolita innocuo per la pelle, oppure i contatti sono fatti per immersione. La regolazione delle correnti è meglio effettuata per mezzo di un trogolo isolante A dotato di due terminali metallici T’ T’ di notevole superficie, uno dei quali, almeno, dovrebbe essere mobile. Il trogolo viene riempito d’acqua e allo stesso viene aggiunta una soluzione elettrolitica, fino ad ottenere un grado di conducibilità adatto agli esperimenti.

Quando si desidera utilizzare piccole correnti di alta tensione, si ricorre ad una bobina secondaria, come illustrato in Fig. 2. Ho trovato conveniente fin dall’inizio fare un allontanamento dai modi ordinari di avvolgere le bobine con un numero considerevole di piccole spire. Per molte ragioni il medico troverà meglio fornire un grande cerchio H di non meno di, diciamo tre piedi di diametro e preferibilmente più, e di avvolgere su di esso alcune spire di cavo robusto P.

La bobina secondaria S è facilmente preparata prendendo due cerchi di legno h h e unendoli con cartone rigido. Un solo strato di filo magnetico ordinario, e non troppo sottile, sarà generalmente sufficiente, il numero di giri necessari per l’uso particolare per il quale la bobina è destinata essere facilmente accertato da alcune prove.

Due piastre di grande superficie, che formano un condensatore regolabile, possono essere utilizzati allo scopo di sincronizzare il secondario con il circuito primario, ma questo non è generalmente necessario. In questo modo si ottiene una bobina economica e che non può essere facilmente danneggiata. Ulteriori vantaggi, tuttavia, sarà trovato nella regolazione perfetta che viene effettuata semplicemente modificando la distanza tra il primario e secondario, per il quale disposizione di regolazione dovrebbe essere fatto, e, inoltre, nel verificarsi di armoniche che sono più pronunciati in tali grandi bobine di filo spesso, situato ad una certa distanza dal primario.

Le disposizioni precedenti possono essere utilizzate anche con correnti alternate o interrotte di bassa frequenza, ma alcune proprietà peculiari delle correnti ad alta frequenza rendono possibile l’applicazione di queste ultime in modi del tutto impraticabili con le prime.

Una delle caratteristiche principali dell’alta frequenza o, per essere più generali, delle correnti rapidamente variabili, è che passano con difficoltà attraverso conduttori robusti di alta autoinduzione. Così grande è l’ostacolo che l’autoinduzione offre al loro passaggio che è stato trovato praticabile, come dimostrato nei primi esperimenti a cui si è fatto riferimento, per mantenere differenze di potenziale di molte migliaia di volt tra due punti – non più di pochi centimetri di distanza – una barra di rame spessa di resistenza inapprezzabile.

Questa osservazione ha naturalmente suggerito la disposizione illustrata in Fig. 3. La fonte di impulsi ad alta frequenza è in questo caso un tipo familiare di trasformatore che può essere alimentato da un generatore G di correnti continue o alternate ordinarie. Il trasformatore comprende un primario P, un secondario S, due condensatori C C che sono uniti in serie, un anello o bobina di filo molto spesso L e un dispositivo di interruzione del circuito a rottura b.

Le correnti sono derivati dal loop L da due contatti c c’, uno o entrambi i quali sono in grado di spostamento lungo il filo L. Variando la distanza tra questi contatti, qualsiasi differenza di potenziale, da pochi volt a molte migliaia, è facilmente ottenuta sui terminali o sulle maniglie T T. Questo modo di utilizzare le correnti è completamente sicuro e particolarmente conveniente, ma richiede un funzionamento molto uniforme della rottura b impiegata per caricare e scaricare il condensatore.

Un’altra caratteristica altrettanto notevole degli impulsi ad alta frequenza è stata trovata nella facilità con cui vengono trasmessi attraverso i condensatori, essendo necessarie moderate forze elettromotrici e capacità molto piccole per consentire il passaggio di correnti di volume considerevole. Questa osservazione ha reso praticabile il ricorso ad uno schema come quello indicato nella Fig. 4. Qui i collegamenti sono simili a quelli mostrati nel caso precedente, tranne che i condensatori C C sono uniti in parallelo.

Questo abbassa la frequenza delle correnti, ma ha il vantaggio di consentire il lavoro con una differenza molto più piccola di potenziale sui terminali del secondario S. Dal momento che quest’ultimo è la voce principale di spesa di tali apparecchi e poiché il suo prezzo aumenta rapidamente con il numero di giri richiesti, lo sperimentatore troverà generalmente più conveniente per fare un sacrificio nella frequenza, che, tuttavia, sarà abbastanza alto per la maggior parte degli scopi.

Tuttavia, egli ha solo bisogno di ridurre proporzionalmente il numero di giri o la lunghezza del primario p per ottenere la stessa frequenza di prima, ma l’economia di trasformazione sarà un po ‘ridotto in tal modo e la rottura h richiederà più attenzione. Il secondario S, della bobina ad alta frequenza ha due piastre metalliche t t di notevole superficie collegate ai suoi terminali, e la corrente da utilizzare è derivata da due piastre simili t’ t’ in prossimità del primo. Sia la tensione che il volume delle correnti prelevate dai terminali T T possono essere facilmente regolati e in modo continuo semplicemente variando la distanza tra le due coppie di piastre t t e t’ t’ rispettivamente.

In questa disposizione c’è anche la possibilità di alzare o abbassare il potenziale di uno dei terminali T, indipendentemente dai cambiamenti prodotti sull’altro terminale, il che rende possibile causare un’azione più forte su una o l’altra parte del corpo del paziente.

Il medico può trovare conveniente, per qualche motivo, modificare le disposizioni delle figure 2, 3 e 4 collegando un terminale della sorgente ad alta frequenza alla terra. Gli effetti saranno nella maggior parte dei casi gli stessi, ma alcune peculiarità saranno notate in ogni caso. Quando un collegamento a terra è fatto può essere di qualche conseguenza quale dei terminali del secondario è collegato a terra, come nelle scariche ad alta frequenza gli impulsi di una direzione sono generalmente preponderanti.

Tra le varie caratteristiche degne di nota di queste correnti ce n’è una che si presta particolarmente a molti usi preziosi. È la facilità che offrono per trasportare grandi quantità di energia elettrica ad un corpo interamente isolato nello spazio. La praticabilità di questo metodo di trasmissione dell’energia, che sta già ricevendo utili applicazioni e promette di diventare di grande importanza nel prossimo futuro, ha contribuito a dissipare la vecchia nozione che assume la necessità di un circuito di ritorno per il trasporto di energia elettrica in qualsiasi quantità considerevole.

Con nuovi apparecchi siamo in grado di far passare attraverso un filo, interamente isolato ad un’estremità, correnti abbastanza forti da fonderlo, o di trasmettere attraverso il filo qualsiasi quantità di energia ad un corpo isolato. Questo modo di applicare correnti ad alta frequenza nel trattamento medico mi sembra offrire le maggiori possibilità nelle mani del medico. Gli effetti prodotti in questo modo possiedono caratteristiche completamente distinte da quelle osservate quando le correnti sono applicate in uno qualsiasi dei modi prima menzionati o simili.

I collegamenti del circuito come di solito fatto sono illustrati schematicamente in Fig. 5, che, con riferimento ai diagrammi prima mostrati, è autoesplicativo. I condensatori C C, collegati in serie, sono preferibilmente caricati da un trasformatore step-up, ma un. alternatore ad alta frequenza, macchina statica, o un generatore di corrente continua, se è di tensione sufficientemente alta per consentire l’uso di piccoli condensatori, può essere utilizzato con più o meno successo.

Il primario p, attraverso il quale vengono fatte passare le scariche ad alta frequenza dei condensatori, consiste in pochissime spire di cavo di resistenza più bassa possibile e il secondario s, preferibilmente ad una certa distanza dal primario per facilitare la libera oscillazione, ha una delle sue estremità cioè quella che è più vicina al primario collegata alla terra, mentre l’altra estremità porta ad un terminale isolato T, con il quale viene collegato il corpo del paziente. È importante in questo caso stabilire il sincronismo tra le oscillazioni nei circuiti primario e secondario p e s rispettivamente.

Questo sarà di regola realizzato al meglio variando l’autoinduzione del circuito che include il circuito primario o la bobina p, per il quale scopo è previsto un’autoinduzione regolabile e; ma nei casi in cui la forza elettromotrice del generatore è eccezionalmente alta, come quando viene utilizzata una macchina statica e un condensatore costituito solo da due piatti offre una capacità sufficiente, sarà più semplice raggiungere lo stesso obiettivo variando la distanza dei piatti.

Essendo le oscillazioni primarie e secondarie in stretto sincronismo, i punti di massimo potenziale saranno su una parte del terminale T, e il consumo di energia avverrà principalmente lì. L’attaccamento del corpo del paziente al terminale, nella maggior parte dei casi, influenzerà materialmente il periodo di oscillazione nel secondario, rendendolo più lungo, e un riaggiustamento del circuito primario dovrà essere fatto in ogni caso per adattarsi alla capacità del corpo collegato al terminale T. Il sincronismo dovrebbe essere sempre conservato, e l’intensità dell’azione variata spostando la bobina secondaria verso o dal primario, come può essere desiderato.

Non conosco nessun metodo che renderebbe possibile sottoporre il corpo umano a pressioni elettriche così eccessive come sono praticabili con questo, o di uno che consentirebbe il trasporto e l’emissione dal corpo senza gravi lesioni quantità di energia elettrica che si avvicina anche in un grado remoto quelli che sono interamente praticabili quando questo modo di applicare l’energia è ricorso a.

Ciò è evidentemente dovuto al fatto che l’azione è principalmente superficiale, essendo la più grande sezione possibile offerta al trasferimento della corrente, o, per dire più correttamente, dell’energia. Con una rottura molto rapida e ben funzionante non riterrei impossibile trasmettere al corpo di una persona ed emettere impunemente nello spazio un’energia al ritmo di parecchi cavalli vapore, mentre una piccola parte di questa quantità applicata in altri modi non potrebbe non produrre lesioni.

Quando una persona è sottoposta all’azione di una tale bobina, le regolazioni appropriate essendo attentamente osservate, si vedono flussi luminosi nel buio che escono da tutte le parti del corpo. Questi flussi sono brevi e di consistenza delicata quando il numero di rotture è molto grande e l’azione del dispositivo b (Fig. 5) privo di irregolarità, ma quando il numero di rotture è piccolo o l’azione del dispositivo imperfetta, appaiono flussi lunghi e rumorosi che causano qualche disagio. Gli effetti fisiologici prodotti con apparecchi di questo tipo possono essere graduati da un’azione appena percettibile quando il secondario è ad una grande distanza dal primario, ad una più violenta quando entrambe le bobine sono poste ad una piccola distanza.

In quest’ultimo caso solo pochi secondi sono sufficienti per causare una sensazione di calore in tutto il corpo, e subito dopo la persona suda liberamente. Più volte, nelle dimostrazioni agli amici, mi sono esposto più a lungo all’azione delle oscillazioni, e ogni volta, dopo circa un’ora, una fatica immensa, di cui è difficile dare un’idea, si impadroniva di me. Era più grande di quella che ho provato in alcune occasioni dopo lo sforzo corporale più estenuante e prolungato. Riuscivo a malapena a fare un passo e potevo tenere gli occhi aperti solo con grande difficoltà. In seguito dormii profondamente, e l’effetto successivo fu certamente benefico, ma la medicina era chiaramente troppo forte per essere usata frequentemente.

Si dovrebbe essere cauti nell’eseguire tali esperimenti per più di una ragione. Sulla superficie della pelle o vicino ad essa, dove avviene l’azione più intensa, si formano vari prodotti chimici, i principali sono l’ozono e i composti dell’azoto. Il primo è di per sé molto distruttivo, questa caratteristica è illustrata dal fatto che l’isolamento di gomma di un filo viene distrutto così rapidamente da rendere l’uso di tale isolamento del tutto impraticabile. I composti dell’azoto, quando l’umidità è presente, consistono in gran parte di acido nitrico che potrebbe, con un’applicazione eccessiva, rivelarsi dannoso per la pelle.

Finora, non ho notato lesioni che potrebbero essere ricondotte direttamente a questa causa, anche se in diverse occasioni sono state prodotte ustioni in tutti gli aspetti simili a quelle che sono state poi osservate e attribuite ai raggi Rontgen. Questo punto di vista viene apparentemente abbandonato, non essendo stato corroborato da fatti sperimentali, e così anche la nozione che questi raggi sono vibrazioni trasversali. Ma mentre l’indagine viene svolta in quella che sembra essere la giusta direzione, gli uomini scientifici sono ancora in alto mare. Questo stato di cose impedisce il progresso del fisico in queste nuove regioni e rende il già difficile compito del medico ancora più difficile e incerto.

Una o due osservazioni fatte durante gli esperimenti con l’apparato descritto potrebbero essere trovate come meritevoli di menzione qui. Come già detto, quando le oscillazioni nei circuiti primario e secondario sono in sincronismo, i punti di massimo potenziale sono su qualche porzione del terminale T. Essendo il sincronismo perfetto e la lunghezza della bobina secondaria appena uguale a un quarto della lunghezza d’onda, questi punti saranno esattamente sull’estremità libera del terminale T, cioè quella situata più lontana dall’estremità del filo attaccato al terminale.

Se è così e se ora il periodo delle oscillazioni nel primario viene accorciato, i punti di massimo potenziale si allontaneranno verso la bobina secondaria, poiché la lunghezza d’onda è ridotta e poiché l’attacco di un’estremità della bobina secondaria alla terra determina la posizione dei punti nodali, cioè i punti di minimo potenziale. Così, variando il periodo di vibrazione del circuito primario in qualsiasi modo, i punti di massimo potenziale possono essere spostati di conseguenza lungo il terminale T, che è stato mostrato, volutamente, lungo per illustrare questa caratteristica.

Lo stesso fenomeno è, naturalmente, prodotto se il corpo di un paziente costituisce il terminale, e un assistente può dal movimento di una maniglia causare i punti di più alto potenziale per spostare lungo il corpo con qualsiasi velocità si può desiderare. Quando l’azione della bobina è vigorosa, la regione di massimo potenziale è facilmente e sgradevolmente localizzata dal disagio o dal dolore sperimentato, ed è molto curioso sentire come il dolore vaga su e giù, o eventualmente attraverso il corpo, da una mano all’altra, se la connessione alla bobina è fatta di conseguenza – in obbedienza al movimento della maniglia che controlla le oscillazioni. Anche se non ho osservato alcuna azione specifica in esperimenti di questo tipo, ho sempre sentito che questo effetto potrebbe essere in grado di un uso prezioso in elettro-terapia.

Un’altra osservazione che promette di portare a risultati molto più utili è la seguente: Come osservato in precedenza, adottando il metodo descritto, il corpo di una persona può essere sottoposto senza pericolo a pressioni elettriche di gran lunga superiori a quelle producibili con apparecchi ordinari, perché possono ammontare a diversi milioni di volt, come è stato dimostrato nella pratica reale.

Ora, quando un corpo conduttore viene elettrificato a un grado così alto, piccole particelle, che possono essere saldamente aderenti alla sua superficie, vengono strappate con violenza e gettate a distanze che possono essere solo congetturate. Ho scoperto che non solo la materia saldamente aderente, come la vernice, per esempio, viene gettata via, ma anche le particelle dei metalli più duri vengono strappate. Tali azioni sono state pensate per essere limitate ad un involucro vuoto, ma con una potente bobina si verificano anche nell’atmosfera ordinaria.

I fatti menzionati rendono ragionevole aspettarsi che questo effetto straordinario che, in altri modi, ho già utilmente applicato, si dimostrerà anche essere di valore in elettroterapia. Il continuo miglioramento degli strumenti e lo studio del fenomeno potrebbero portare in breve tempo all’istituzione di un nuovo modo di trattamento igienico che permetterebbe una pulizia istantanea della pelle di una persona, semplicemente collegando la stessa a, o eventualmente, semplicemente mettendo la persona in prossimità di una fonte di intense oscillazioni elettriche, questo avendo l’effetto di gettare via, in un batter d’occhio, polvere o particelle di qualsiasi materia estranea aderente al corpo.

Un tale risultato ottenuto in un modo praticabile sarebbe, senza dubbio, di incalcolabile valore nell’igiene e sarebbe un efficiente e rapido sostituto di un bagno d’acqua, e particolarmente apprezzato da coloro la cui soddisfazione consiste nell’intraprendere più di quanto possano realizzare.

Gli impulsi ad alta frequenza producono potenti azioni induttive e in virtù di questa caratteristica si prestano in altri modi agli usi dell’elettroterapista. Questi effetti induttivi sono o elettrostatici o elettrodinamici. I primi diminuiscono molto più rapidamente con la distanza – con il quadrato della stessa – i secondi si riducono semplicemente in proporzione alla distanza. D’altra parte, i primi crescono con il quadrato dell’intensità della sorgente, mentre i secondi aumentano in una semplice proporzione con l’intensità.

Entrambi questi effetti possono essere utilizzati per stabilire un campo di forte azione che si estende attraverso uno spazio considerevole, come attraverso una grande sala, e una tale disposizione potrebbe essere adatta per l’uso in ospedali o istituzioni di questo tipo, dove è desiderabile trattare un certo numero di pazienti allo stesso tempo.

La fig. 6 illustra il modo, come l’ho mostrato in origine, in cui si stabilisce un tale campo di azione elettrostatica. In questo diagramma G è un generatore di correnti di frequenza molto alta, C un condensatore per contrastare l’autoinduzione del circuito che comprende il primario P di una bobina di induzione, il secondario S del quale ha due piastre t t di grande superficie collegate ai suoi terminali. Essendo osservati aggiustamenti ben noti, un’azione molto forte si verifica principalmente nello spazio tra le piastre, e il corpo di una persona è sottoposto a rapide variazioni di potenziale e interventi di corrente, che producono, anche a grande distanza, marcati effetti fisiologici.

Nei miei primi esperimenti ho usato due piastre metalliche come mostrato, ma in seguito ho trovato preferibile sostituirle con due grandi sfere cave di ottone ricoperte di cera di uno spessore di circa due pollici. I cavi che portavano ai terminali della bobina secondaria erano coperti in modo simile, in modo che ognuno di essi potesse essere avvicinato senza pericolo di rottura dell’isolamento. In questo modo si evitavano le spiacevoli scosse a cui lo sperimentatore era esposto quando usava le piastre.

Nella Fig. 7 è illustrato un piano per utilizzare in modo simile gli effetti induttivi dinamici delle correnti ad alta frequenza. Poiché le frequenze ottenibili da un alternatore non sono così alte come si desidera, si ricorre alla conversione per mezzo di condensatori. Il diagramma sarà compreso a colpo d’occhio dalla descrizione precedente. Basta dire che il primario p, attraverso il quale vengono fatti scaricare i condensatori, è formato da uno spesso cavo a trefoli di bassa autoinduzione e resistenza, e passa tutto intorno alla sala. Può essere previsto un qualsiasi numero di bobine secondarie s s s, ciascuna costituita generalmente da un singolo strato di filo piuttosto spesso.

Ho trovato praticabile utilizzare fino a cento, ognuno dei quali è regolato per un determinato periodo e risponde a una particolare vibrazione passata attraverso il primario. Ho avuto un tale impianto in uso nel mio laboratorio dal 1892, e molte volte ha contribuito al piacere dei miei visitatori e si è anche dimostrato di utilità pratica. In un’ultima occasione ho avuto il piacere di intrattenere alcuni dei membri con esperimenti di questo tipo, e questa opportunità non posso lasciare passare senza esprimere i miei ringraziamenti per l’interesse che è stato risvegliato in me dalla loro visita, così come per il generoso riconoscimento della cortesia da parte dell’Associazione.

Da allora il mio apparato è stato materialmente migliorato, e ora sono in grado di creare un campo di induzione così intenso in laboratorio che una bobina di tre piedi di diametro, con un’attenta regolazione, fornirà energia al ritmo di un quarto di un cavallo di potenza, non importa dove sia posizionata all’interno dell’area racchiusa dalle spire primarie. Lunghe scintille, stelle filanti e tutti gli altri fenomeni ottenibili con le bobine d’induzione sono facilmente producibili in qualsiasi punto dello spazio, e tali bobine, anche se non collegate a nulla, possono essere utilizzate esattamente come le bobine ordinarie, e ciò che è ancora più notevole, sono più efficaci. Negli ultimi anni sono stato spesso sollecitato a mostrare gli esperimenti in pubblico, ma, anche se ero desideroso di soddisfare tali richieste, il lavoro pressante lo ha reso finora impossibile. Questi progressi sono stati il risultato di un lento ma costante miglioramento nei dettagli dell’apparato che spero di essere in grado di descrivere in modo connesso nel prossimo futuro.

Per quanto notevoli possano apparire gli effetti elettrodinamici induttivi che ho menzionato, essi possono essere ancora notevolmente intensificati concentrando l’azione su uno spazio molto piccolo. È evidente che poiché, come detto prima, forze elettromotrici di molte migliaia di volt sono mantenute tra due punti di una barra conduttrice o di un anello lungo solo pochi centimetri, forze elettromotrici di circa la stessa grandezza saranno istituite in conduttori situati nelle vicinanze. In effetti, ho scoperto che era possibile in questo modo far passare una scarica attraverso una lampadina molto esaurita, anche se la forza elettromotrice richiesta ammontava a dieci o ventimila volt, e per molto tempo ho seguito gli esperimenti in questa direzione con l’obiettivo di produrre luce in un modo nuovo e più economico.

Ma le prove non lasciavano dubbi sul fatto che c’era un grande consumo di energia in questo modo di illuminazione, almeno con l’apparato che avevo allora a disposizione, e trovando un altro metodo che prometteva una maggiore economia di trasformazione, i miei sforzi si rivolsero in questa nuova direzione. Poco dopo (nel giugno 1891) il Prof. J. J. Thomson descrisse degli esperimenti che erano evidentemente il risultato di una lunga ricerca, e nei quali fornì molte informazioni nuove e interessanti, e questo mi fece tornare con rinnovato zelo ai miei esperimenti. Ben presto i miei sforzi si concentrarono sulla produzione in un piccolo spazio dell’azione induttiva più intensa, e con un graduale miglioramento dell’apparato ottenni risultati di carattere sorprendente.

Per esempio, quando l’estremità di una pesante barra di ferro veniva spinta all’interno di un anello potentemente eccitato, pochi istanti erano sufficienti per portare la barra ad una temperatura elevata. Anche pesanti blocchi di altri metalli venivano riscaldati così rapidamente come se fossero posti in una fornace. Quando una banda continua formata da un foglio di stagno veniva spinta nel loop, il metallo si fondeva istantaneamente, l’azione era paragonabile ad un’esplosione, e non c’è da meravigliarsi, perché le perdite per attrito si accumulavano in esso al ritmo di forse dieci cavalli di potenza. Masse di materiale scarsamente conduttore si comportavano in modo simile, e quando una lampadina molto esaurita veniva spinta nella spira, il vetro veniva riscaldato in pochi secondi quasi fino al punto di fusione.

Quando ho osservato per la prima volta queste azioni sorprendenti, ero interessato a studiare i loro effetti sui tessuti viventi. Come si può supporre, procedetti con tutta la cautela necessaria e bene, perché avevo la prova che in un giro di pochi centimetri di diametro si produceva una forza elettromotrice di più di diecimila volt, e una pressione così elevata sarebbe stata più che sufficiente a generare correnti distruttive nel tessuto. Ciò appariva tanto più certo in quanto i corpi di conducibilità relativamente scarsa venivano rapidamente riscaldati e persino parzialmente distrutti.

Si può immaginare il mio stupore quando scoprii che potevo spingere la mia mano o qualsiasi altra parte del corpo all’interno dell’anello e tenerla lì impunemente. Più di una volta, spinto dal desiderio di fare qualche osservazione nuova e utile, ho eseguito volontariamente o inconsapevolmente un esperimento connesso con qualche rischio, che è difficilmente evitabile nell’esperienza di laboratorio, ma ho sempre creduto, e lo faccio ora, di non aver mai intrapreso nulla in cui, secondo la mia stessa stima, le possibilità di essere ferito erano così grandi come quando ho messo la testa nello spazio in cui erano all’opera forze così terribilmente distruttive. Eppure l’ho fatto, e ripetutamente, e non ho sentito nulla. Ma sono fermamente convinto che c’è un grande pericolo in un tale esperimento, e che qualcuno che va solo un passo più lontano di me può essere istantaneamente distrutto.

Infatti, possono esistere condizioni simili a quelle osservabili con una lampadina a vuoto. Può essere posta nel campo dell’anello, per quanto intensamente eccitato, e finché non si forma un percorso per la corrente, rimarrà fredda e non consumerà praticamente energia. Ma nel momento in cui passa la prima debole corrente, la maggior parte dell’energia delle oscillazioni si precipita nel luogo di consumo. Se per una qualsiasi azione si formasse un percorso conduttivo all’interno del tessuto vivente o delle ossa della testa, ne risulterebbe la distruzione istantanea di questi e la morte dell’avventato sperimentatore.

Un tale metodo di uccidere, se fosse reso praticabile, sarebbe assolutamente indolore. Ora, perché in uno spazio in cui è in corso un tumulto così violento il tessuto vivente rimane illeso? Si potrebbe dire che le correnti non possono passare a causa della grande autoinduzione offerta dalla grande massa conduttrice. Ma questo non può essere, perché una massa di metallo offre un’autoinduzione ancora maggiore e viene riscaldata allo stesso modo. Si potrebbe sostenere che i tessuti offrono una resistenza troppo grande.

Ma anche questo non può essere la ragione, perché tutte le prove dimostrano che i tessuti conducono abbastanza bene, e inoltre, corpi di circa la stessa resistenza sono portati ad una temperatura elevata. Si potrebbe attribuire l’apparente innocuità delle oscillazioni all’alto calore specifico del tessuto, ma anche una stima quantitativa approssimativa da esperimenti con altri corpi mostra che questa visione è insostenibile. L’unica spiegazione plausibile che ho trovato finora è che i tessuti siano dei condensatori. Solo questo può spiegare l’assenza di azione nociva. Ma è notevole che, non appena un circuito eterogeneo è costituito, come prendendo nelle mani una barra di metallo e formando un anello chiuso in questo modo, il passaggio delle correnti attraverso le braccia è sentito, e altri effetti fisiologici sono distintamente notato.

L’azione più forte è, naturalmente, assicurata quando il circuito eccitante fa un solo giro, a meno che le connessioni occupino una parte considerevole della lunghezza totale del circuito, nel qual caso lo sperimentatore dovrebbe stabilirsi sul minor numero di giri stimando attentamente ciò che perde aumentando il numero di giri, e ciò che guadagna utilizzando così una parte maggiore della lunghezza totale del circuito. Va tenuto presente che, quando la bobina eccitante ha un numero considerevole di giri ed è di una certa lunghezza, gli effetti dell’induzione elettrostatica possono preponderare, in quanto può esistere una differenza di potenziale molto grande – un centinaio di migliaia di volt o più – tra il primo e l’ultimo giro. Tuttavia, questi ultimi effetti sono sempre presenti anche quando viene impiegato un solo giro.

Quando una persona è posta all’interno di un tale anello, qualsiasi pezzo di metallo, anche se di piccola massa, è percettibilmente riscaldato. Senza dubbio sarebbero anche riscaldati – in particolare se fossero di ferro – quando sono incorporati nel tessuto vivente, e questo suggerisce la possibilità di un trattamento chirurgico con questo metodo. Potrebbe essere possibile sterilizzare le ferite, o localizzare, o anche estrarre oggetti metallici, o eseguire altre operazioni di questo tipo nell’ambito dei compiti del chirurgo in questo modo nuovo.

La maggior parte dei risultati elencati, e molti altri ancora più notevoli, sono resi possibili solo utilizzando le scariche di un condensatore. È probabile che solo pochissimi, anche tra coloro che lavorano in questi identici campi, apprezzino pienamente quale meraviglioso strumento sia in realtà un condensatore. Permettetemi di trasmettere un’idea in questo senso. Si può prendere un condensatore, abbastanza piccolo da stare nel taschino di un gilet, e usandolo abilmente si può creare una pressione elettrica enormemente superiore – cento volte più grande, se necessario – di quella prodotta dalla più grande macchina statica mai costruita.

Oppure, può prendere lo stesso condensatore e, usandolo in modo diverso, può ottenere da esso correnti contro le quali quelle della più potente saldatrice sono del tutto insignificanti. Coloro che sono imbevuti di nozioni popolari sulle pressioni delle macchine statiche e sulle correnti ottenibili con un trasformatore commerciale, si stupiranno di questa affermazione, ma la verità è facile da vedere.

Tali risultati sono ottenibili, e facilmente, perché il condensatore può scaricare l’energia immagazzinata in un tempo inconcepibilmente breve. Niente di simile a questa proprietà è noto nella scienza fisica. Una molla compressa, o una batteria ad accumulazione, o qualsiasi altra forma di dispositivo capace di immagazzinare energia, non può fare questo; se potessero, cose che non sono ancora state immaginate potrebbero essere realizzate con i loro mezzi.

L’approccio più vicino a un condensatore carico è un alto esplosivo, come la dinamite. Ma anche l’esplosione più violenta di un tale composto non è paragonabile alla scarica o all’esplosione di un condensatore. Infatti, mentre le pressioni che si producono nella detonazione di un composto chimico si misurano in decine di tonnellate per pollice quadrato, quelle che possono essere causate dalla scarica di un condensatore possono ammontare a migliaia di tonnellate per pollice quadrato, e se si potesse produrre un composto chimico che esplodesse così rapidamente come può essere scaricato un condensatore in condizioni realizzabili – un’oncia di esso sarebbe certamente sufficiente a rendere inutile la più grande nave da guerra.

Che importanti realizzazioni sarebbero seguite dall’uso di uno strumento che possedesse tali proprietà ideali, ne ero convinto da molto tempo, ma ho anche riconosciuto presto che si sarebbero dovute superare grandi difficoltà prima che esso potesse sostituire strumenti meno perfetti ora usati nelle arti per le molteplici trasformazioni dell’energia elettrica. Queste difficoltà erano molte. I condensatori stessi, così come sono fabbricati di solito, erano inefficienti, i conduttori inutili, il miglior isolamento inadeguato, e le condizioni per la conversione più efficiente erano difficili da regolare e da mantenere.

Una difficoltà, tuttavia, che era più grave delle altre, e sulla quale ho richiamato l’attenzione quando ho descritto per la prima volta questo sistema di trasformazione dell’energia, si trovava nei dispositivi necessariamente utilizzati per controllare le cariche e le scariche del condensatore. Erano carenti in efficienza e affidabilità e minacciavano di rivelarsi uno svantaggio decisivo, limitando notevolmente l’uso del sistema e privandolo di molte caratteristiche preziose. Per un certo numero di anni ho cercato di dominare questa difficoltà.

Durante questo periodo sono stati sperimentati un gran numero di dispositivi di questo tipo. Molti di essi promettevano bene all’inizio, per poi rivelarsi inadeguati alla fine. A malincuore, sono tornato su un’idea su cui avevo lavorato molto tempo prima. Si trattava di sostituire le spazzole ordinarie e i segmenti del commutatore con contatti fluidi.

Allora avevo incontrato delle difficoltà, ma gli anni trascorsi in laboratorio non sono stati trascorsi invano, e ho fatto dei progressi. Prima era necessario provvedere alla circolazione del fluido, ma forzarlo con una pompa si rivelò poco pratico. Poi si presentò la felice idea di fare il dispositivo di pompaggio come parte integrante dell’interruttore del circuito, includendo entrambi in un recipiente per prevenire l’ossidazione. Poi si presentarono alcuni modi semplici per mantenere la circolazione, come la rotazione di un corpo di mercurio.

Poi ho imparato a ridurre l’usura e le perdite che ancora esistevano. Temo che queste affermazioni, che indicano quanto sforzo è stato speso in questi dettagli apparentemente insignificanti, non daranno un’idea elevata della mia abilità, ma confesso che la mia pazienza è stata messa a dura prova. Alla fine, però, ho avuto la soddisfazione di produrre dispositivi che sono semplici e affidabili nel loro funzionamento, che non richiedono praticamente alcuna attenzione e che sono in grado di effettuare una trasformazione di notevoli quantità di energia con una discreta economia.

Non è il meglio che si possa fare, in nessun modo, ma è soddisfacente, e sento che il compito più difficile è fatto.

Il medico sarà ora in grado di ottenere uno strumento adatto a soddisfare molte esigenze. Sarà in grado di usarlo nel trattamento elettroterapeutico nella maggior parte dei modi enumerati. Avrà la possibilità di dotarsi di bobine come può desiderare di avere per qualsiasi scopo particolare, che gli daranno qualsiasi corrente o qualsiasi pressione che può desiderare di ottenere. Tali bobine consisteranno in pochi giri di filo, e la spesa per prepararle sarà abbastanza insignificante.

Lo strumento gli permetterà anche di generare raggi Rontgen di una potenza molto maggiore di quella ottenibile con gli apparecchi ordinari. I fabbricanti devono ancora fornire un tubo che non si deteriori e che permetta di concentrare maggiori quantità di energia sugli elettrodi. Quando questo sarà fatto, nulla impedirà un’applicazione estesa ed efficace di questa bella scoperta che alla fine si dimostrerà di altissimo valore, non solo per mano del chirurgo, ma anche dell’elettroterapista e, ciò che è più importante, del batteriologo.

Per dare un’idea generale di uno strumento in cui sono incorporati molti di questi ultimi miglioramenti, vorrei fare riferimento alla Fig. 9, che illustra le parti principali dello stesso in prospetto laterale e parzialmente in sezione verticale. La disposizione delle parti è la stessa che nella forma dello strumento esposto in precedenti occasioni, solo che la bobina eccitatrice con l’interruttore vibrante è sostituita da uno degli interruttori migliorati a cui si è fatto riferimento.

Questo dispositivo comprende una fusione A con un manicotto sporgente B, che in una boccola supporta un albero liberamente girevole a. Quest’ultimo porta un’armatura all’interno di un magnete a campo fisso M e sulla parte superiore, una puleggia di ferro cavo D, che contiene la rottura vera e propria. All’interno dell’albero a, e concentricamente con lo stesso, è posto un albero più piccolo b, anch’esso liberamente mobile su cuscinetti a sfera e che sostiene un peso E. Essendo questo peso su un lato e gli alberi a e b inclinati verso la verticale, il peso rimane fermo mentre la puleggia è in rotazione. Fissato al peso E c’è un dispositivo R che ha la forma di una paletta con pareti molto sottili, stretta all’estremità più vicina alla puleggia e più larga all’altra estremità.

Mettendo una piccola quantità di mercurio nella puleggia e facendo ruotare quest’ultima contro l’estremità stretta della paletta, una parte del fluido viene prelevata e lanciata in un flusso sottile e largo verso il centro della puleggia. La parte superiore di quest’ultima è chiusa ermeticamente da una rondella di ferro, come mostrato. questa rondella sostiene su un’asta di acciaio L un disco F dello stesso metallo dotato di un certo numero di sottili lame di contatto K. L’asta L è isolata da rondelle dalla puleggia e per comodità di riempimento del mercurio è prevista una piccola vite o. Il bullone L che forma un terminale dell’interruttore è collegato da una striscia di rame al primario p. L’altra estremità della bobina primaria porta a uno dei terminali del condensatore C, contenuto in uno scomparto di una scatola A, un altro scomparto della stessa essendo riservato all’interruttore S e ai terminali dello strumento.

L’altro terminale del condensatore è collegato alla colata A e attraverso di essa alla puleggia D. Quando la puleggia viene fatta ruotare, le lame di contatto K vengono portate rapidamente dentro e fuori dal contatto con il flusso di mercurio, chiudendo e aprendo così il circuito in rapida successione. Con un tale dispositivo è facile ottenere diecimila chiusure e rotture al secondo e anche di più. Il secondario s è fatto di due bobine separate ed è disposto in modo da poter essere sfilato, e una striscia di metallo nel suo mezzo lo collega alla bobina primaria. Questo è fatto per evitare che il secondario si rompa quando uno dei terminali è sovraccarico, come spesso accade nelle lampadine Rontgen funzionanti. Questa forma di bobina sopporterà una differenza di potenziale molto più grande delle bobine come ordinariamente costruite.

Il motore ha sia il campo che l’armatura costruiti con piastre, in modo che possa essere utilizzato su circuiti di alimentazione a corrente alternata e continua, e gli alberi sono il più possibile verticali, in modo da richiedere la minima cura nell’oliatura. Così, l’unica cosa che richiede davvero una certa attenzione è il commutatore del motore, ma dove le correnti alternate sono sempre disponibili, questa fonte di possibili problemi è facilmente eliminata.

I collegamenti del circuito dello strumento sono già stati mostrati e il modo di funzionamento spiegato in periodici. Il modo usuale di collegamento è illustrato nella Fig. 8, in cui A. A, sono i terminali del circuito di alimentazione, L, una bobina di autoinduzione per aumentare la pressione, che è collegata in serie con il condensatore C e il primario P P. Le lettere rimanenti designano le parti contrassegnate in modo corrispondente nella Fig. 9 e saranno comprese con riferimento a quest’ultima.

Nikola Tesla 17 novembre 1898

Fonte: Deep Weeb

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