Nikola Tesla pasaules bezvadu sistēma
1899. gada jūnijā serbu izcelsmes zinātnieks, Nikola Tesla, uzsāk eksperimentālo darbu savā laboratorijā Kolorādospringsā (ASV). Teslas mērķis tajā laikā bija praktisks pētījums par iespēju pārraidīt elektrisko enerģiju caur dabisko vidi.
Teslas laboratorija ir uzcelta uz milzīga plato, kas atrodas divu tūkstošu metru augstumā virs jūras līmeņa, un apkārtne simtiem kilometru garumā ir pazīstama ar diezgan biežiem pērkona negaisiem ar ļoti spilgtu zibeņu.
Tesla sacīja, ka ar precīzi noregulētas ierīces palīdzību viņš spējis noteikt zibens spērienus, kas notiek septiņu vai astoņsimt kilometru attālumā no viņa laboratorijas. Dažreiz viņš gandrīz stundu gaidīja pērkona skaņu no nākamās zibens izlādes, kamēr viņa ierīce precīzi noteica attālumu līdz izlādes vietai, kā arī laiku, pēc kura skaņa sasniegs viņa laboratoriju.
Vēloties izpētīt elektriskās vibrācijas globusā, zinātnieks uztvērēja transformatoru uzstādīja tā, lai tā primārais tinums būtu iezemēts ar vienu no tā spailēm, bet otrais terminālis savienots ar vadošu gaisa spaili, kuras augstumu varēja regulēt.
Transformatora sekundārais tinums ir savienots ar jutīgu pašregulējošu ierīci. Svārstības primārajā tinumā izraisīja strāvas impulsu parādīšanos sekundārajā tinumā, kas savukārt darbināja ierakstītāju.
Kādu dienu Tesla novēroja zibens spērienus no pērkona negaisa, kas plosījās nepilnu 50 kilometru rādiusā no viņa laboratorijas, un tad ar savas ierīces palīdzību viņam izdevās fiksēt aptuveni 12 000 zibens izlādes tikai divu stundu laikā!
Novērojumu laikā zinātnieks sākotnēji bija pārsteigts, ka zibens spērieni tālāk no viņa laboratorijas bieži vien spēcīgāk ietekmēja viņa ierakstīšanas ierīci nekā tie, kas iespēra tuvāk. Tesla nepārprotami konstatēja, ka izlādes stipruma atšķirība nebija atšķirību cēlonis. Bet ko tad?
Trešajā jūlijā Tesla veica savu atklājumu. Vērojot pērkona negaisu tajā dienā, zinātnieks atzīmēja, ka negaisa mākoņi, kas lielā ātrumā metās no viņa laboratorijas, radīja gandrīz regulārus (gandrīz vienādos intervālos atkārtojošos) zibens spērienus. Viņš sāka skatīties savu magnetofonu.
Pērkona negaisam attālinoties no laboratorijas, strāvas impulsi uztvērēja transformatorā sākumā vājinājās, bet pēc tam atkal pieauga, nāca maksimums, tad pārgāja un to aizstāja intensitātes samazināšanās, bet tad atkal iestājās maksimums, tad atkal samazinājums. .
Viņš novēroja šo atšķirīgo modeli pat tad, kad pērkona negaiss jau bija pārvietojies apmēram 300 kilometrus no viņa laboratorijas, radīto traucējumu intensitāte saglabājās diezgan ievērojama.
Zinātniekam nebija šaubu, ka tie ir viļņi, kas izplatās no zibens trieciena vietām zemē, it kā pa parastu vadu, un viņš novēroja to cekas un siles tieši tajos brīžos, kad uz tiem trāpīja uztverošās spoles vieta.
Pēc tam Tesla nolēma izveidot ierīci, kas radītu līdzīgus viļņus. Tam bija jābūt ķēdei ar ļoti augstu induktivitāti un pēc iespējas mazāku pretestību.
Šāda veida raidītājs var pārraidīt enerģiju (un informāciju), bet būtībā ne tādā pašā veidā, kā tas ir ieviests Hertz ierīcēs, tas ir, ne caur elektromagnētiskā radiācija… Tie ir stāvošie viļņi, kas izplatās gar zemi kā vadītājs un caur elektriski vadošu atmosfēru.
Pēc zinātnieka domām, frekvence viņa enerģijas pārneses sistēmā ir jāsamazina tiktāl, lai samazinātu enerģijas emisiju (!) formā. elektromagnētiskie viļņi.
Tad, ja būs izpildīti rezonanses nosacījumi, ķēde varēs uzkrāt daudzu primāro impulsu elektrisko enerģiju kā svārsts. Un ietekme uz uztverošajām stacijām, kas noregulētas uz rezonansi, būtu harmoniskas svārstības, kuru intensitāte principā varētu pārsniegt dabiskās elektrības parādības, ko Tesla novēroja pērkona negaisa laikā Kolorādo.
Ar šādu pārraidi zinātnieks pieņem, ka viņš izmantos dabiskās vides vadītspējas īpašības, pretstatā Herca metodei ar starojumu, kur liela daļa enerģijas tiek vienkārši izkliedēta un uztvērēju sasniedz tikai ļoti neliela daļa no pārraidītās enerģijas.
Ja sinhronizē Teslas uztvērēju ar viņa raidītāju, tad enerģiju var iegūt ar efektivitāti līdz pat 99,5% (Nikola Tesla, raksti, 356.lpp.), it kā pārvadot strāvu caur zemas pretestības vadu, lai gan praksē pārvade. jauda tiek iegūta bezvadu režīmā. Zeme darbojas kā vienīgais vadītājs šādā sistēmā. Tesla uzskata, ka šī tehnoloģija ļauj izveidot globālu sistēmu elektroenerģijas bezvadu pārraidei.
Analoģija, ko Tesla sniedza pretstatīšanai Herca sistēmai enerģijas (vai informācijas) pārraides efektivitātes ziņā, ir šāda.
Iedomājieties, ka planēta Zeme ir gumijas bumbiņa, kas piepildīta ar ūdeni. Raidītājs ir virzuļsūknis, kas darbojas noteiktā punktā uz lodītes virsmas — ūdens tiek smelts no lodītes un ar noteiktu frekvenci tajā tiek atdots, bet laika periodam jābūt pietiekami ilgam, lai bumba kopumā izplestos un sarautos. šī frekvence.
Tad spiediena sensori uz bumbas virsmas (uztvērēji) tiks informēti par kustībām neatkarīgi no tā, cik tālu no sūkņa tie atrodas, un ar tādu pašu intensitāti.Ja frekvence ir nedaudz augstāka, bet ne ļoti augsta, tad svārstības atspīd no pretējās lodītes puses un veidos mezglus un antinodus, savukārt, ja darbs tiks veikts kādā no uztvērējiem, tad enerģija tiks patērēta, bet tās pārraide izrādīsies ļoti ekonomiska…
Herca sistēmā, ja mēs turpinām analoģiju, sūknis griežas ar milzīgu frekvenci, un atvere, caur kuru tiek ievadīts un atgriezts ūdens, ir ļoti maza. Kolosāla daļa enerģijas tiek iztērēta infrasarkano karstuma viļņu veidā, un neliela daļa enerģijas tiek nodota bumbiņai, tāpēc uztvērēji var strādāt ļoti maz.
Praksē Tesla ierosina panākt rezonanses apstākļus pasaules bezvadu sistēmā šādi. Raidītājs un uztvērējs ir vertikāli iezemētas daudzpagriezienu spoles ar augstu virsmas vadītspēju pie spailēm, kas pievienotas to augšējiem vadiem.
Raidītāju darbina primārais tinums, kas satur ievērojami mazāk apgriezienu nekā sekundārais, un ir spēcīgā induktīvā savienojumā ar iezemētas vairāku apgriezienu sekundārās spoles apakšu.
Maiņstrāva primārajā tinumā tiek iegūta ar kondensatora palīdzību. Kondensators tiek uzlādēts no avota un izlādēts caur raidītāja primāro tinumu. Šādi izveidotās primārās svārstību ķēdes svārstību frekvence ir vienāda ar sekundārās ķēdes brīvo svārstību frekvenci, un sekundārā tinuma stieples garums no zemes līdz spaile ir vienāds ar vienu ceturto daļu no pa to izplatīto svārstību viļņa garums.
Ja gandrīz visa sekundārās ķēdes pašelektriskā jauda nokrīt uz spailes, tad tieši pie spailes tiek iegūts sprieguma pretmezgls (vienmēr maksimālās svārstības) un strāvas mezgls (vienmēr nulle), un zemējuma punktā - strāvas antimezgls un sprieguma mezgls.Uztvērējam ir līdzīga konstrukcija kā raidītājam, ar vienīgo atšķirību, ka tā galvenā spole ir daudzpagriezienu, bet īsā apakšā ir a. sekundārais.
Optimizējot uztvērēja ķēdi, Tesla nonāca pie secinājuma, ka tā visefektīvākajai darbībai ir jākoriģē spriegums no sekundārā tinuma. Šim nolūkam zinātnieks izstrādāja mehānisko taisngriezi, kas ļauj ne tikai koriģēt spriegumu, bet arī pārnest enerģiju uz slodzi tikai tajos brīžos, kad uztveršanas ķēdes sekundārā tinuma spriegums ir tuvu amplitūdas vērtībai.