Никола Тесла. Электричество, образующееся естественным путем

clip_image002В июне 1900 года вышла статья Николы Тесла «Проблема увеличения энергии человечества».

В ней, кроме всего прочего, очень подробно изложены взгляды ученого на возможность использования энергии окружающей среды, а именно – атмосферного электричества. Вот фрагмент, заслуживающий внимания:

«Электричество, образующееся естественным путем, является еще одним источником энергии, который может стать доступным. В разрядах молнии содержится огромное количество электрической энергии, которую мы могли бы использовать путем ее преобразования и аккумуляции. Несколько лет тому назад я опубликовал описание метода преобразования электричества, который представляет первую часть задачи по аккумулированию энергии разряда молнии, хотя осуществить это будет трудно. Кроме того, известно, что электрические токи постоянно циркулируют сквозь землю, и между землей и каким-либо воздушным слоем существует разность электрических напряжений, которая изменяется пропорционально высоте.

В ходе недавних экспериментов я, в этой связи, открыл два новых важных явления. Одно из них состоит в том, что в проводе, один конец которого заземлен, а другой уходит высоко вверх, возникает ток, что происходит либо благодаря вращению Земли вокруг своей оси, либо благодаря ее поступательному движению. Однако еще нет уверенности в том, что ток станет постоянно проходить по проводу до тех пор, пока электричеству не будет создана возможность просачиваться в воздух. Его истекание в большой степени облегчится, если поднятый конец провода подсоединить к терминалу с большой поверхностью и множеством острых граней и шипов. Так мы сможем получать постоянный приток электрической энергии, просто удерживая провод на высоте, но, к сожалению, количество электричества, которое может быть получено таким способом, мало.

Второе явление, установленное мной, заключалось в том, что верхние слои воздуха имеют постоянные электрические заряды, противоположные заряду Земли. Так, по крайней мере, я интерпретировал свои наблюдения, из которых следует, что Земля с ее внутренней изолирующей и верхней проводящей оболочками образует сильно заряженный электрический конденсатор, содержащий, по всей вероятности, огромное количество электрической энергии, которую можно обратить на пользу человеку, если иметь возможность поднять терминал на большую высоту.»

 

Говоря о первой части задачи, Тесла, вероятно, имеет в виду метод, подробно описанный в патенте № 462418, полученном 3 ноября 1891 года (почти за 9 лет до публикации статьи).

В патенте описывается метод аккумулирования энергии источника в конденсаторе, который, затем, разряжается в рабочую цепь, содержащую преобразовательные устройства, которыми могут быть лампы, трансформаторы и т.п.

Работая над преобразователями высокой частоты, начиная с 1891 года, ученый разрабатывает множество видов преобразователей, а также тех или иных компонентов устройств.

8 декабря 1891 года, Тесла получает патент № 464667 «Электрический конденсатор». Предложенный конденсатор отличается тем, что в качестве диэлектрика применяется масло, а расстояние между металлическими обкладками может регулироваться. Целью изобретения было исключение из диэлектрика всех возможных пузырьков газа, которые, обычно, приводили к существенным потерям при работе с токами высокой частоты и высокого потенциала.

clip_image008 clip_image010

24 февраля 1893 года, читая лекцию сотрудникам Института Франклина в Филадельфии, Тесла затрагивает следующий важный аспект:

 

«Во-первых, очень важно было бы узнать, какова емкость Земли? И какой заряд она содержит при электризации? Хотя у нас нет положительных свидетельств тому, что рядом в пространстве есть другие тела, заряженные противоположным образом, вполне возможно, что Земля именно такое тело, ибо каков бы ни был процесс, результатом которого явилось отделение Земли — а именно таковы сегодня общепринятые взгляды на ее происхождение, — она должна была сохранить заряд, как это происходит во всех процессах механического деления. Если это заряженное тело, изолированное в пространстве, то его емкость должна быть крайне мала, менее одной тысячной фарады. Но верхние слои атмосферы — проводники, такой же может являться и среда за пределами атмосферы, а она может иметь противоположный заряд. Тогда емкость может быть несравнимо выше. В любом случае очень важно понять, какое количество электричества содержит Земля. Трудно сказать, получим ли мы когда-нибудь такие знания, но надеюсь, что получим, и именно при помощи электрического резонанса. Если мы когда-либо сможем установить, каков период колебаний Земли при возбуждении ее заряда по отношению к противоположно заряженному контуру, мы получим факт, скорее всего наиболее важный для благополучия всего человечества. Я предлагаю искать этот период при помощи электрического осциллятора, или источника переменного тока. Один из выводов, например, будет соединен с землей, или городским водопроводом, а другой с изолированным предметом больших размеров. Возможно, что верхние слои атмосферы или открытый космос, имеют противоположный заряд и вместе с Землей образуют конденсатор огромной емкости. В таком случае период колебаний может быть очень небольшим, и динамо-машина переменного тока могла бы отвечать целям эксперимента. Затем я бы преобразовал ток так, чтобы получить максимально возможный потенциал и соединил концы вторичной обмотки высокого напряжения с землей и изолированным телом. Варьируя частоту тока и тщательно выдерживая потенциал изолированного тела, а также наблюдая за возмущениями в различных соседних точках земной поверхности, можно обнаружить резонанс. Если, как и полагают большинство ученых, период достаточно мал, то динамо-машина не подойдет и придется построить соответствующий электрический осциллятор, и, возможно, такие быстрые колебания получить невозможно.»

Работая со своими преобразователями, Тесла отмечает, что у цепи, обладающей индуктивностью, вместе с распределенной емкостью, есть собственная резонансная частота. Иногда для получения необходимых параметров к катушке можно добавить параллельно конденсатор, однако, это не всегда удобно и целесообразно. В июле 1893 года Тесла подает заявку на получение патента и 9 января 1894 года, получает патент № 512340 «Катушка для электромагнитов».

clip_image012

Эта катушка отличалась тем, что намотана двумя параллельными проводами, которые соединены последовательно так, что конец одного провода соединялся с началом второго. Это делалось для того, чтобы увеличить разность потенциалов между двумя соседними витками. Как известно, работающая на резонансной частоте катушка (с собственной межвитковой емкостью), может накапливать энергию пропорционально квадрату напряжения между двумя соседними витками.

Поэтому такая катушка во много раз превосходит катушку с однопроводной намоткой. Поясним этот момент: пусть катушка имеет 500 витков в один слой, при этом напряжение на ее концах 500 вольт, значит разность потенциалов между двумя соседними витками 1 вольт. Теперь рассмотрим намотку в два провода, когда 500 витков получены соединением двух катушек из 250 витков каждая, по схеме из патента. Разность теперь не 1 вольт, а 250 вольт. Значит такая катушка может запасать в 62500 раз больше энергии ( 2502/12 = 62500).

Вероятно, Тесла использовал такие катушки в качестве дросселей (накопительных катушек). В патенте 568176 от 22 сентября 1896 года упоминается возможность обойтись без конденсатора, если сама первичная цепь обладает достаточной емкостью:

«Например, без дроссельной катушки как отдельного устройства можно вполне обойтись при условии, что цепь, в которой она могла бы быть, имеет достаточно высокую индуктивность, получаемую иными путями. Точно также, строго говоря, не обязателен и конденсатор, если сама цепь обладает достаточной емкостью для достижения желаемого результата.»

clip_image014

Рисунок из патента №568176

22 сентября 1896 года Тесла получает сразу пять патентов, которые описывают устройства, работающие примерно по аналогичному принципу, их разрядная первичная цепь везде одинакова:

№568176 «Устройство для генерирования токов высоких частот и потенциала»

№568177 «Устройство для получения озона»

№568178 «Метод регулирования аппаратуры для производства токов высоких частот»

№568179 «Метод и устройство для генерирования токов высоких частот»

№568180 «Устройство для генерирования токов высоких частот»

Из патента №568178:

«Известно, что любая электрическая цепь, если ее омическое сопротивление не превышает определенных пределов, имеет период собственных колебаний, аналогичный периоду колебаний подвешенной пружины. Для циклического заряда заданной цепи внешними периодическими импульсами и наиболее эффективного разряда частота подаваемых импульсов должна находиться в определенном отношении к частоте собственных колебаний цепи. Кроме того, период цепи разряда должен быть связан таким же отношением с периодом заряжающей цепи. Если условия таковы, что общий закон гармонических колебаний не нарушается, цепи входят в резонанс или электромагнитный синхронизм, для моей системы это весьма полезно. Поэтому на практике я регулирую электрические параметры цепи так, что условие резонанса в целом выполняется. С этой целью число импульсов тока, подаваемых за единицу времени в заряжающую цепь, делается равным периоду (частоте) собственных колебаний заряжающей цепи и такое же отношение поддерживается между заряжающей цепью и цепью разряда. Любое отступление от этого условия приведет к уменьшению выходной мощности, и я использую этот факт для ее регулирования варьированием частоты импульсов или вибраций в нескольких цепях

16 августа 1898 года Тесла получает семь патентов на различные контроллеры электрической цепи, задача которых – эффективная коммутация зарядной и разрядной цепей. Главная цель, которую преследовал ученый при совершенствованиях – снизить потери при размыкании и замыкании прерывателя, а также повысить, насколько это возможно, скорость коммутации и частоту.

clip_image016

Рисунок из патента №609245

Это следующие патенты:

№ 609245 «Контроллер электрической цепи»

№ 609246 «Контроллер электрической цепи»

№ 609247 «Контроллер электрической цепи»

№ 609248 «Контроллер электрической цепи»

№ 609249 «Контроллер электрической цепи»

№ 609250 «Электрическое зажигание для газовых двигателей»

№ 609251 «Контроллер электрической цепи»

Как видим, Тесла все же смог разработать контроллеры, дающие возможность получать очень высокую частоту прерываний.

В период с 1899 по 1900 годы он использует все свои практические наработки в лаборатории в Колорадо-Спрингс, где и проверяет на практике свои идеи. Рабочий дневник ученого содержит подробное описание проделанной работы.

Стандартная схема передатчика выглядит так:

clip_image018

Когда выключатель замкнут, зарядная катушка накапливает энергию, затем происходит размыкание, энергия, накопленная в катушке принимает форму высоковольтного импульса и устремляется в конденсатор, заряжая его, после этого вновь происходит замыкание, тогда энергия, накопленная в конденсаторе начинает совершать высокочастотные колебания в цепи разряда в то время, как зарядная катушка вновь накапливает энергию от источника. Вторичная обмотка, настроенная в резонанс, находится в несильной индуктивной связи с первичной обмоткой, чтобы свободные колебания могли проявиться с максимальной силой.

Изучив все зависимости и свойства такой системы, Тесла 18 января 1902 года подает заявку на «Устройство для передачи электрической энергии», патент же будет им получен только через 13 лет.

Это патент №1119732 от 1 декабря 1914 года.

clip_image020

Рисунок из патента №1119732

Из патента №1119732:

«Первичную обмотку можно возбуждать любым способом от подходящего источника G, который может быть генератором переменного тока или конденсатором, причем основное требование заключается в установлении резонанса, то есть вывод D должен зарядиться до максимального напряжения цепи… Если передатчик имеет большую мощность, то настройку следует производить с особенной тщательностью, в целях экономии и безопасности. Я показал, что в резонирующей цепи наподобие EABB’D можно вызвать электричество огромной силы, измеряемой сотнями и тысячами лошадиных сил… целесообразно начинать настройку со слабых и низкочастотных вынуждающих колебаний, постепенно усиливая их и наращивая частоту, пока не удастся добиться полного контроля над аппаратом.»

 

Становится ясно, что здесь воплощена идея Тесла, высказанная им во время выступления 24 февраля 1893 года о том, как необходимо взаимодействовать с электрическим зарядом Земли, а также способ правильной настройки, соответствующий идее. Отметим, что в патенте №787412, заявка на получение которого была подана 16 мая 1900 года, подробно описан принцип правильной настройки такой системы. Основы также описаны и в патенте №649621 от 15 мая 1900 года.

Примечателен тот факт, что изучая возможность использования энергии атмосферы, Тесла пробовал использовать преобразователь «статического» типа ( патент №685957 от 5 ноября 1901 года), предназначенный для использования энергии излучения, который оказался очень неэффективным в отличии от «кинетического» ( патент №1119732 ).

clip_image022

Рисунок из патента №685957

В статье от 16 октября 1927 года «Мировая система беспроводной передачи энергии» Тесла поясняет отличительную особенность своей системы от метода передачи энергии с помощью радиоволн:

«Чтобы добиться положительных результатов с помощью этого метода, будет, по-видимому, необходимо применять излучения с длиной волны несравнимо меньшей, чем излучаемое рефлектором лучистое тепло, световые, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Вопреки моим неоднократным разъяснениям специалисты, по-видимому, не понимают, что посредством рефлекторов такая концентрация энергии, какую я получаю с помощью беспроводной энергетической установки, не может и не будет когда-либо достигнута, поскольку при передаче энергии таким способом приемник может улавливать лишь количество энергии, пропорциональное облучаемой площади, т.е. подвергающейся воздействию лучей, в то время как в моей системе он вбирает в себя энергию из безмерного резервуара в несравнимо большем количестве.»

Михаил Н.

При исследование устройств и патентов Николы Тесла, Вам в работе наверняка может понадобиться оборудование Hach Lange. Например различные колориметры, спектрофотометры и много другого качественного измерительного оборудования.


Комментарии

Никола Тесла. Электричество, образующееся естественным путем — 4 комментария

  1. Из статьи становится ясно, что Тесла исследовал не только способ передачи энергии через среду, но также способ использования заряда Земли с ее верхней заряженной оболочкой.

  2. Есть очень интересные, патенты катушек радиопередатчиков конусообразных(на сколько я запомнил) намотанных в разные стороны и и включеных параллельно, самое интересное заключалось в том что подобные радиопередатчики могут работать и под землей и расстояние и преграды не имеют никакого значения, при том что обычные радио приемо-передатчики настроенные на ту же частоту их не видят(не слышат) друг друга.

  3. yujin1 :
    Ваш комментарий ожидает модерации.
    Есть очень интересные, патенты катушек радиопередатчиков конусообразных(на сколько я запомнил) намотанных в разные стороны и и включеных параллельно, самое интересное заключалось в том что подобные радиопередатчики могут работать и под землей и расстояние и преграды не имеют никакого значения, при том что обычные радио приемо-передатчики настроенные на ту же частоту их не видят(не слышат) друг друга.

    Еще добавить 2 катушки находились на одной оси и были симметрично расположены по отношению к др.другу, на счет конуса может что то путаю, но катушки были намотаны хитро в противоположные стороны, патент возможно был советский.
    Может подобные схемы-конструкции можно как то использовать для получения энергии с подобных резонансных контуров, для «захвата» природно — планетарно-космических колебаний и получения энергии.

    Интересно, что Тесла во многих своих фото позировал на фоне огромной спиралевидной катушки, возможно как бы намекая и подсказывая направление в Наших поисках и исследования.

    • Да, подтверждаю, такой эффект есть. Две совершенно одинаковые контурные катушки напрявлены полями строго на встречу друг другу. При этом эл.магнитные поля подавляют (компенсируют) друг друга, по в плоскости их столкновения выходит поле другого типа. Эти волны проходят легко через такие среды в которых обычные радиоволны затухают (метал, вода, толща грунта, …).
      Основная трудность в настройке такого индуктора. Необходимо жёстко соблюсти симметрию катушек и их резонанс.

Добавить комментарий