运行放大发射器
7月下旬，特斯拉的助手完成了放大发射器的组装，他的工作也从监听大地和天空转移到了研究如何最好地操作这台大机器。在休斯顿街的实验室，特斯拉已经能够产生高达300万伏特的电压和5米长的放电；在科罗拉多采用这个更大的放大发射器后，他希望能产生5000万伏特的电压和15—30米长的人工闪电。39
39 “Tesla's Call from Mars?” New York Sun , 3 January 1901.
特斯拉在实验站典型的一天开始于骑车从阿尔塔·维斯塔酒店到克诺布·希尔。他会花费上午的时间在实验室角落的办公室里做计算、计划下一轮实验以及与洛温斯坦进行长时间的讨论。中午，特斯拉和洛温斯坦会享受酒店送来的午餐。由于埃尔·帕索电气公司的主要业务是提供电气照明，因此白天它的发电机可能不会开，而特斯拉不得不等到傍晚通电时才能开始用放大发射器进行实验。40 少年助理格雷格回忆说，当特斯拉把开关合上时，“巨大的火花在高处的球之间倾洒。火花经常都有15或20英尺［约4.5米或6米］高，就像闪电一样。火花产生的巨大轰隆声在实验室里回荡，在一段距离之外都能听得到”。41
40 事实上，为了给他那更为浩大的实验提供超大电量，特斯拉不得不等到后半夜电力公司不再需要为照明供电时；只有那时他才能利用当地电站所有的发电机。参见：Leland Anderson and Inez Hunt, “Lightning over ‘Little London,’ ” Denver Post , Empire Magazine, 11 July 1976.
41 Gregg to Hunt, 9 October 1962.
特斯拉试图操作放大发射器产生一个能通过大地发送的强大电流。为此，他需要把电压抬得尽可能高并确定通过大地传输的最优频率。为提升电压和调节频率，特斯拉改变着向放大发射器初级环路提供电力的每一部件的参数值（这些部件可见于图13.3）。他或者提高西屋变压器过来的电压，或者修正控制电容器放电的断路轮盘的速度，或者改变为初级线圈供电的电容器的大小，或者在初级线圈中有时用一圈，有时用两圈电缆（图13.5）。此外，特斯拉还实验了圆筒墙内的部件：他尝试了用几个不同的线圈做次级线圈，也尝试了把“额外的线圈”以不同的方式放在发射器电路中。在他在科罗拉多的最初几个月里，次级线圈和“额外的”线圈都被放在了直径约15米的圆筒的中央，但在最后的几个月里，特斯拉通过把导线在圆筒墙上缠了20圈而创建了一个新的次级线圈，然而额外的线圈还在圆筒的中央。42
42 Hull, Coil Builder's Guide to the Colorado Springs Notes , A28; Gregg to Hunt, 9 October 1962.
关键部件：
W.T. 西屋变压器次级线圈
L1 , L2 电感线圈
C1 , C2 电容器
P1 , P2 放大发射器的初级绕组//图片来源：NT, 17 August 1899, CSN.
特斯拉还通过把次级线圈和额外线圈连接到不同大小的包铜的球来改变次级电路的电容。为把次级电路调谐到期望的频率，特斯拉调节了球形终端的高度，并且很快发现他必须把球架到实验站的屋顶上，才能快速地调谐发射器。因此，他在9月份安装了可伸缩的桅杆，使得他可以把球升到约43米高。在秋季，特斯拉仔细地测量了次级电路的电容如何随球的高度而变化。
对于习惯于电路板上或计算机模拟中的标准电子元件的现代电气工程师来说，改变元件和采用不同电路配置是很容易的。然而，对于在1899年工作于放大发射器的特斯拉来说，我们要记得那时既无标准元件也无方便的仪器可测量像线圈或电容器这样的元件的参数值。就像我们提到过的，每一个线圈都需要经过仔细的缠绕、测量和调节以便使它具有必要的电感。此外，鉴于特斯拉想要得到的电压和频率，其中许多部件是非常巨大的（相对现代电子设备而言），并且改动起来需要几天时间。例如，特斯拉不止一次增加了放大发射器中电容器的大小；为此，他的助手不得不建造很多大容器，在其中填满盐水溶液，然后增加必要数量的玻璃瓶。为确定需要多少打瓶子（以及是用香槟瓶子还是用附近科罗拉多温泉装水的瓶子），特斯拉不得不按瓶子的形状计算介电性能。因此，放大变压器的改动可能需要数天时间。43
43 NT, CSN, 31 July 1899, 119–120.
为操作放大发射器，特斯拉必须仔细调谐所有线圈（初级线圈、次级线圈和额外线圈），使得每个线圈都跟在它之前的线圈谐振，从而以他期望的方式调升电压。同时，为调节振荡器的波长，特斯拉发现了一个一般的经验法则：次级或额外线圈中绕线的长度应当是期望波长的四分之一。44
44 Ibid.; NT, “Problem of Increasing Human Energy,” 206.
为估计放大发射器运作时的电压，特斯拉会快速打开和关闭向发射器初级电路供电的开关；电流的这种中断导致巨大的火花飞离连到次级或额外线圈的球体。根据特斯拉学者和工程师亚历山大·马林契奇（Aleksandar Marinčić）的估计，当火花达到2—4米长时，发射器可能运作于200万伏特。但很快，特斯拉就能运行发射器使之产生能跳过约4.9米间隙的光流。由于特斯拉为节省建设费用而把建筑尺寸算得太尽，光流离建筑物的边缘只有两米左右，并且这些人工闪电不止一次把实验站烧着了。45
45 See Marinčić commentary for 23 August 1899, CSN, 411. 特斯拉后来在“Problem of Increasing Human Energy” (p. 208) 中声称，他产生了三十多米长的火花，但在CSN中没有这种长度火花的记录。也可参见：Hull, Coil Builder's Guide to the Colorado Springs Notes , 90–91 and NT, CSN, 23 August 1899, 155.
有一次特斯拉在支撑发射器初级线圈的圆筒墙的里边时，被高压光流吞没了。他回忆说：
对于强电流的开合，我做了一个特别的开关。这个开关很难拉，而我就加了一个弹簧，因此只要碰一下手柄，开关就合上了。我让一个助理去镇上，而我就独自进行实验。我关上了开关，到线圈后面去做些检查。就在这时，突然之间开关合上了，整个房间里都充满了光流，而我无路可逃。我试图打破窗户，却因手上没有工具而徒劳无功，所以就只能趴在地上从［光流］下爬过。初级线圈上的电压高达五十万伏特，而我不得不躲着光流爬进狭窄的空间［即圆筒墙内］。房间里的亚硝酸气味是如此强烈，让我几乎不能呼吸。光流虽然强度不大，然而其覆盖面巨大，因而迅速使氮氧化。当我进到狭窄的空间时，它们［即光流］差不多要烧到我的后背了。我逃掉了，并在建筑就要开始燃烧时勉强关掉了开关。我抓起一个灭火器，终于将火势压了下去。
尽管这次经历非常可怕，特斯拉还是被他刚刚与之搏斗的这股力量迷住了。正如他给朋友罗伯特·安德伍德·约翰逊写信介绍他在科罗拉多斯普林斯的时光时所说的：“我在这里有许多美好的经历，包括驯服了一只野猫，这个过程中我没什么事儿，就是留下了一大片划伤的血痕。但是卢卡，在这些划痕当中，蕴含着一种思想。一种思想！”46
46 NT, Edison Medal Speech; NT to RUJ, 1 October 1899, LC.
光流充分展示了发射器的威力，然而特斯拉一般会避免产生光流，这不只是为了安全考虑，还因为它们浪费了放大发射器的能量，使他不能通过大地有效地传输电力。正如他解释的：“光流当然会造成能量损耗，因而降低了系统的经济性，也降低了其传输效果的质量。它们还造成了电压损失，就像气体漏气和水管漏水的情形。”特斯拉线圈建造者罗伯特·赫尔（Robert Hull）指出，如果我们去看放大发射器在晚上运作，我们不会看到闪电飞离屋顶的球形终端；我们看到的将是一道蓝色光束在实验站上方笔直升起，这是桅杆和球形终端周围的细小光流的电晕效果。正如特斯拉后来回忆的：“在夜晚，当我开足电流时，这根天线整个都被照亮了，这真是一个奇妙的景象。”47
47 See NT, CSN, 23 October 1899, 229 and NT, Radio Testimony, 119. 特斯拉在以下条目中说明了避免光流的重要性：his entry for 30 July 1899, CSN, 115. 也可参见：Hull, Coil Builder's Guide to the Colorado Springs Notes , 90.
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