Большинство интересных физических экспериментов нельзя провести дома. Это печально. Для одних требуется глубокий вакуум (выложить $140 за вакуумный насос мне не жалко, мне жалко давать ещё столько же левой конторе за посредничество, растаможку и доставку, только потому что магазин торгует только в США), для других -- высокое напряжение, для третьих -- точная оптика и так далее.
Поэтому моё внимание привлекают те, которые таки можно сделать. И вот один такой я придумал.
Размышлял я над совершенно отстранённым вопросом: как подешевле выводить корабли на орбиту. Топливо за собой таскать слишком дорого. Значит, надо передавать энергию на расстояние. Но чтобы её передавать с минимальными потерями, надо уметь её фокусировать. Но источники и приёмники всех диапазонов, начиная с ИК, крайне малоэффективны. А метровые и дециметровые волны фокусируются плохо. А что с сантиметровым диапазоном? 12 см или 2,5 ГГц -- это то, чем мы греем продукты. Магнетроны, которые его генерируют, весьма высокоэффективны. Но так ли просто его принять? Отлично, это мы и проверим!
Попробуем принять сантиметровый диапазон на обычную антенну. Я взял жёсткий провод в ПВХ изоляции, смотал из него очень грубую катушку из четырёх витков, а концы провода свёл на расстояние 3 мм (пробивное напряжение воздуха 2 кВ/мм). Я полагаю, что резонансная частота этой штуки очень далека от 2,5 ГГц, но это и хорошо: мне незачем выделять весь киловатт мощности микроволновки на катушке.
Катушку я поставил в микроволновку рядом со стаканом воды. Его я туда поставил, чтобы хоть часть энергии печь отдавала ему, это давало гарантию хоть какой-то стабильности процессов.
После чего я закрыл дверцу и запустил печь. Первые три секунды ничего не происходило. Затем, между концами провода возникла электрическая дуга -- just as planned! Микроволновку я тут же выключил: я не знаю, какие процессы пойдут в дальнейшем, и узнавать это на примере своей микроволновки меня не тянет. Провод я достал горячим и с оплавленной изоляцией.
Из этого опыта можно сделать несколько важных выводов.
Во-первых, доказано, что даже вдалеке от резонанса приём всё ещё остаётся достаточно эффективным, чтобы проявились описанные эффекты.
Во-вторых, энергия в микроволновке нарастает постепенно. Иными словами, в течение некоторого времени после включения энергия в камеру поступает быстрее, чем рассеивается (потом, очевидно, наступает равновесие). Придя к этой идее, я понял, что моей логике позавидовал бы даже Капитан Очевидность. Ну естественно, микроволновка рассеивает энергию медленнее, чем она поступает в камеру! Если бы она рассеивала 1 кВт энергии (для сравнения: WiMax точка с радиусом действия 2 км излучает всего 100 мВт -- в миллион раз меньше), то ну никак не могла бы быть безопасным бытовым прибором! Но вряд-ли многие задумывались о такой простой истине: если энергия вытекает медленнее, чем втекает, значит она там накапливается. Ясно также, что бесконечно расти энергия не будет. С одной стороны, когда напряжённость поля в камере достигнет напряжённости поля в магнетроне, обмен энергией прекратится. С другой, энергию всё же должны рассеивать в виде тепла разогреваемые продукты и конструкция камеры.
В-третьих, что тоже немаловажно, магнитное поле в камере направлено вертикально или, по крайней мере, имеет ненулевую проекцию на эту ось.