Як працює електропередача Тесла - власне розслідування

Кілька років тому, ми, автори цього матеріалу, досить копати в патенти, щоденники і лекції Н. Тесла (для хорошого, освіти дозволили) прийшли до висновку, що неординарна Тесла Вежа для передачі енергії не є «підробкою», але повністю працюючий дизайн.

В результаті декількох років досліджень, рефлексії, дослідження первинних джерел, порівняння даних, формування та розсіяння гіпотез і т.д., красива і, по суті, з'явилася проста модель, яка строго вписується в класичну фізику і була підтверджена чисельним моделюванням в пакеті Ansoft HFSS. Після попередньої експериментальної роботи ми зрозуміли, що нам потрібно переїхати до масштабного експерименту – для якого ми запустили пафінг-кампанію на boomstarter.ru (на момент видання було зібрано 75% коштів).

Цей матеріал не є строгою теорія (тобто, він враховує всі можливі аспекти роботи Тесла Tower). Тим не менш, ми спробували покрити запропоновану концепцію досить і надаємо достатні чисельні оцінки основних характеристик процесу. Звісно, багато нюансів вдається, тому що мета цієї статті полягає в тому, щоб показати, що ми робимо і як робимо (для того, щоб привернути увагу до нашого експерименту) і ми маємо хороший шанс успіху.

Отже, якщо ви зацікавлені у розумінні моделі та участі у конструктивному обговоренні, ми запрошуємо Вас ознайомитися з матеріалами.

Отже, у нашій науково-популярній статті про бумстартер окреслив початок нашої концепції – по суті, початкова точка дослідження (установка якого, до речі, займає справедливу кількість часу).

В короткий час ми ретельно вивчили операцію Теслиської вежі, наступні записи і патенти. І це вже давало народження розуміння того, які фізичні процеси, такі пристрої можуть викликати на планеті Земля, і з цього розуміння стало впевненість, що передача енергії, запропонованої (і протестовано) Тесла цілком можливо. В той же час, ми приступаємо до того, що весь опис присутній в патенті Тесла і немає параметрів «приховані» / процесів. Таким чином, «ідея» активно просувався жовтим пресом та ЗМІ – що Тесла, за допомогою його Вежі, намагалася «пошукати енергію ефіру», використовувати «радіантну енергію» і т.д. – ми віримо лише фантазії журналістів далеко від фізики. На нашу думку, робота вежі повністю відповідає відомому фізичному законодавству, не вимагає залучення будь-яких нових концептів або фізичних ефектів, а в цьому сенсі наша робота (і майбутній плановий експеримент) є чисто застосованою - не природа базових досліджень. Якщо матеріал нижче важко зрозуміти, то можна прочитати статтю за посиланням вище (це написано для гуманності, і містить ряд неточностей, що межують з неправильністю, але дає гарне якісне розуміння того, що ми зробимо з фактичним експериментом).

Ось ми йдемо.

Tesla Tower: характеристики продуктивності


Якщо ви відрізаєте все неможливим, то вежа Тесла (не обов'язково тут технічні нюанси) нічого не більше, ніж спіральний квартал-хвильовий резонатор заземлений в одному кінці (забарвлений розподіленими параметрами), з додатковою потужністю в верхній частині спіралі. Цей резонатор просувається генератором налаштування (звуковий сигнал, частота нижче 20 кГц - на основі патентів Тесла US787412 і US1119732).

Іншими словами, схема вежі така:


На лівому – фізична замкнена ємність на вершині вежі (додатково до власної ємності котушки), праворуч – умовна еквівалентна схема, де окремо підкреслюється, що ємність – солідарна, тобто формально – ємність між Вежею та нескінченністю, а не між Вежею та Землею (при цьому інакше ми отримуємо банальний LC-контур, закритий через землю). Для мінімізації паразитної ємності між вежею і землею - т.е. закриття LC-схеми вежі через грунт - очевидно, необхідно підняти відокремлену ємність з землі (проста оцінка показує, що досить підняти ємність до висоти, що дорівнює декількох середніх діаметрів такої ємності - при такому стані ємність між вежею і Земля зменшить значення, порівняну з власною вантажопідйомністю вежі).

Як відомо з класичної електротехніки, в резонансному режимі такого резонатора, ємнісних і індуктивних опор взаємно компенсують один одному, щоб генератор «дивує» тільки активний опір резонатора. У спіралі є стояча хвиля - з напругою в точці генератора, а струм ампле (покидання в кінці резонатора, навпаки, промінь напруги і струмовий вузол). Тут можна побачити детальну аналітичну теорію операції такого резонатора. Якщо матеріал в цьому довідці складно зрозуміти, його можна спрощено без втрати його сутності: спіральний резонатор такого роду нічого не більше, ніж чверть-хвильова лінія, складена в спіраль - тобто, як в "розтягнутій" довжині лінії, в такому резонаторі при резонансній частоті буде стояча хвиля струмів-вольтажів, з напругою в одному кінці лінії, а струмовий вузол на протилежному кінці лінії; значна відмінність від "розширених" довгої лінії - тільки в посиленому індуктивному і резонансному швидкості хвилі по сусідній лінії.


Картина показує стоячі хвилі в довгому рядку. Хвиля Розподіл: напруга; б – струм в одній лінії провідника в різні часи (ілюстрація сайту)

Іншими словами, вежа є зарядним буфером – відокремленим контейнером, в який блокує потужність, заряд від землі.

У той же час EM випромінювання в сенсі радіохвилин (тобто поле в далекому, хвильова зона вежі) для нашого діапазону робочих параметрів практично відсутні. Покажіть його.

У радіофізиці є поняття спіральних антени, які, на перший погляд, можуть бути пов'язані з таким спіральним резонатором. Однак, на відміну від антени, електрична довжина вежи становить 3-5 замовлень величини менше довжини хвилі (тобто кількість поворотів розраховується у тисячі – незважаючи на те, що вся довжина обмотки приблизно дорівнює чверть довжини хвилі). У той же час більшість струмів (точний струм) зосереджені в нижній половині вежі. Іншими словами, в розумінні зовнішнього ЕМ-випромінювання, така структура працює як звичайна класична концентрована індуктивність. Що таке звичайний магнітний диполь.

Формула відомо, що визначає радіаційний опір електрично короткого магнітного каркасу (магнітний диполь) з довжиною хвилі λ (випромінювальний опір характеризує втрати провідника на випромінювання EM хвилі - тобто вважається формальною активною стійкістю, втрати на які рівні втрат на випромінювання):



(формула 4.30 за посиланням вище)

Де еквівалентна довжина диполя пов'язана з радіусом рами за співвідношенням:



Для випадку поворотів N формула багатопліфікована коефіцієнтом N^2 (з явних причин щільність енергії випромінювання пропорційна площі амплітуди каркасного поля, тобто квадрат кількості оборотів в каркасі).

Всі права,



Встановлюємо наші параметри (частота 10 кГц, тобто довжина хвилі 30 000 м, радіус котушки - даємо 2 м, довжина обмотки - 10 км, кількість поворотів близько 800) ми отримуємо радіаційну стійкість до 390 наноом. Це недбалий у порівнянні з втратами на активному опорі системи (встановлення принаймні одиниць омів).

Але, крім тангенціального компонента струму в такому резонаторі, є також осьовий компонент (резульований вертикальний струм) завдяки якому вежа дає, серед інших речей, випромінювання звичайного короткого електричного диполя, для якого опір випромінювання асоціюється з дипольом л і довжиною хвилі λ як:



(формула 4.27 на посилання вище)

При цьому, очевидно, що осьовий компонент струму відноситься до тангенціального діаметра поворотного дроту до довжини повороту. Тобто близько 2 наказів про величину менше, ніж тангенціальний компонент (з діаметром котушки 2 метрів, діаметром вітру 2 см). І, схожий на логіку обліку на кількість оборотів, ефективний опір випромінювання зменшиться на площі цього значення - тобто на 4 замовлення величини.

Таким чином, ефективний опір випромінювання (відносний до струму, що проходить через генератор) може бути оцінений достатньою точністю:



Для наших параметрів (висота башти в десятках метрів - дайте 20 метрів для специфіки) значення близько 35 наноОмс, тобто порядок величини менше, ніж випромінювання від тангенціального компонента струму.

В результаті ми бачимо, що обидва види радіації (як з тангенціальних, так і з осьових компонентів струму) недбалі відносно втрат на активній опір контуру, незважаючи на те, що ці оцінки від вище (звідси, для них величина струму передбачається бути однаковими по всій обмотки котушки, в той час як струм падає вздовж сину – і є вершина струму на «гарячому кінці» котушки – тобто нульовий струм, і реальне випромінювання буде кілька разів менше, ніж оцінки вище). Так, будь-яка ідея, що вежа працює, як антена не має ніякої основи (наскільки ми стежимо за патентами Тесла, а не фантазуванням). Вежа не є антеною в класичному сенсі – її радіоелектромісія (тобто поле EM в далекій, хвильовій зоні) недбала, і все це дозволяє зробити – це ефективний пристрій для зберігання заряду, що генератор вводить і видаляє з грунту на частоті генератора. Так «геніус» заперечує такі поняття, як «ви маєте звичайну спіральну антену – ефективність передачі енергії буде нижче плінтуса», а також інші «аргументи» випромінюють з радіомісії такої структури – тільки демонструють повне непорозуміння супротивника більшості базових концепцій радіофізики.

Вежа очищена, тепер ми йдемо на Землю.
Для простоти, починайте з елементарними аналогами – з яких ми поступово перейдемо до остаточної концепції.

Нехай у нас є електрично довгий провідник з перерву в одному кінці, заземлений на другий кінець через джерело змінної напруги:



У так довгому рядку, якщо втрати в лінії невеликі, виникає стояча хвиля струмів-вольтажів (тобто, надпозицією ударних хвиль від генератора і хвиль, відображених з вільного кінця довгої лінії). Типовим прикладом таких ліній і хвиль є звичайні електричні вібратори, як показано на малюнку нижче.



Розподіл струму в симетричних вібраторах різної довжини.

Втрата коштів на таку ситуацію в цілому може бути розділена на 2 складові: омічні втрати та радіаційні втрати.
У разі великої довжини провідника, а її низька оймічна стійкість, основним внеском до збитків буде випромінювання (тобто, радіаційний опір).

Як ви знаєте, якщо ви оточують таку лінію з заземленим провідним екраном, після чого будуть вирівняні втрати випромінювання, і ця структура називається коаксіальним хвилеводом - і, в нашому прикладі, хвиля в такому коаксіальному хвилеводі буде існувати у вигляді TEM-mode (відмінний порт є, по суті, генератор підключений через землю - до внутрішніх і зовнішніх провідників хвилевода).



Насправді, режим TEM-mode може тлумачитися як режим індуктивного зв'язку внутрішніх і зовнішніх провідників хвилевода через поле ближнього зони струмів на цих провідниках, так що поперечні струми енергії не тільки нуль в часі (як для режимів TE або TM), але нуль в будь-який час. Не існує рефлексій від меж хвилевода - енергетичний потік є тільки поздовжнім (тобто вектор Пойнування спрямований строго паралельно напрямку поширення хвилі - вздовж осі коаксіального резонансатора).

Саме тому режим TEM-mode в коаксіальній хвилеводі характеризується хорошими параметрами (відносні до режимів TE або TM режимів) з точки зору передачі енергії і з точки зору невеликості коефіцієнта загартування хвилі в хвилеводі, і при необхідності передача енергії через коаксіальний хвилевод - як правило, вони схильні до використання режиму TEM-mode.

Однак, навіть якщо ми знімаємо заземлення зовнішнього екрану такого хвилевода, по всій довжині екрана, крім його кінцевих секцій, екран буде відмінно виконувати свою функцію.

р.

Після того, як такий екран в будь-якому випадку є довгою лінією, як генератор, для якого діє EMF від змінного струму на внутрішньому провіднику. І тільки по краях екрана – через дуже невелику ємність таких країв, буде деяка нагота напруги, а в іншому довжині такого екрана – він буде функціонувати нормально. Це підтверджується елементарними моделями в HFSS.

Далі, що відбувається, якщо ми не тільки знімаємо заземлення зовнішнього екрану – але «закриваємо» краю, як показано на малюнку нижче (як зовнішній екран стає «капсулем»)? Відповідь досить чітка – ця ситуація не відрізняється від одного обговорення. Екран буде працювати по всій довжині, а в таких кінцях зовнішньої «капсули» – буде напругою балок (і поточні вузли, відповідно).



Далі, якщо внутрішні та зовнішні провідники виготовляються у вигляді сфер, то приїжджаємо до загальної моделі запропонованого експерименту (пропорції на малюнку, звичайно, не спостерігаються):



Як не складно вгадати, внутрішня провідна сфера – Земля, зовнішня провідна сфера – верхні шари атмосфери (в основному іоносфера). І загальна геометрія такого резонатора - це звичайний концентричний сферичний резонатор (в якому неможливо говорити про моду ТЕМ, в строгому розумінні, оскільки існує тільки мода TE і TM), тільки з дещо незвичайним способом збудження моді ТМ (тобто, порт збудження не з'єднується з зовнішніми і внутрішніми покриттям).

Незважаючи на те, що за рахунок змінного перерізу внутрішніх і зовнішніх провідників амплітуди стоячих хвиль струмів і напруг зменшуються, оскільки вони відходять від генератора, загальна сутність залишається однаковою – режим TEM коаксіального (або ТМ-моде сферичної) резонатора, збудженого відповідним джерелом (Tesla Tower).

На перший погляд ідея дивна: відомо, що провідність землі землі, іоносфера (на чіткий день на освітленій стороні) становить близько 0.001 см (плюс або мінус замовлення), при цьому провідність на прикладі міді становить близько 58,000,000 см / м. Тим не менш, ми розглянемо це питання з чисельних оцінок, а не інтуїтивно зрозумілих міркувань. Почнемо з опорою землі. Загальна ідея полягає в тому, що з точки зору процесів поточного потоку, поділу на діелектрики, напівпровідники і провідники досить умовні за сутністю, так як при достатній великій перетині діелектрика вона стає досить хорошим провідником (тобто має невелику кінцеву стійкість).
Як відомо, при достатній товщині провідника струм є значним тільки на певній глибині, що називається глибиною шару шкіри, яка розраховується за формулою:



Де

Точна стійкість,

відносної магнітної проникності,

- частота.

Звичайно, це спрощена формула, яка застосовується до провідника, не діелектрика – але на наших ультранизьких частотах, втрат, пов’язаних з діелектричною проникністю грунту невеликими, тому як оцінка – ця формула цілком застосовується.

Для частотного діапазону 1-10 кГц і діапазону провідності 0.001-0.00001 см / м, глибина шару шкіри знаходиться в діапазоні від сотень метрів до декількох кілометрів. У той же час чим нижче частота, тим більше товщина шару шкіри, тобто менші омічні втрати в планетарному резонансі (і навпаки пропорційно кореневу частоти).

Таким чином, ми приїжджаємо до висновку, що з урахуванням чисто активної опори Землі (як м'яч ґрунту, тобто матеріал, що має провідність 0.01-0.0001 см / м), а також накладаючи частотний діапазон не менше 1 кГц (з тих пір навіть менші частоти не практичні - на основі необхідних технічних параметрів Тесла Вежа), необхідно обмежити кілометровий шар. Зауважте, що Tesla, очевидно, не повністю усвідомлювалася про це - і щиро вірили, що струми від його установки глибоко переходять в землю (і не запускати на поверхні), як зазначено в нашій популярній науковій статті. Відповідно до сучасних даних про електродинаміку, це, звичайно, не може бути.

Стійкість двох стрижнів, що занурюються в слабопровідний середовище (наприклад, в грунті) дається формулою:



Де придбати



Ось L - довжина стрижнів, D - відстань між ними, r1 - радіус перетину стрижнів,

- специфічна провідність середовища.

Цікаво відзначити, що на основі цієї формули, починаючи з відстані між штангами набагато довше довжини штанг, опір між штангами фактично стає постійним (стопами, що ростуть, як відстань збільшується).

Наприклад, для двох пруток довжиною 30 м, діаметром 0,2 м, а також ґрунтовою провідністю близько 0,04 см / м (який правильний для верхніх шарів грунту), характерною стійкістю (переважають їх) знаходиться в діапазоні 1-3 ом - починаючи від дистанції метрів, а потім (без обмеження відстані) залишається так з будь-яким збільшенням відстані між штангами. Отже, ідея, що Земля є поганим провідником (як об'єкт в цілому) є, звичайно, інтуїтивно зрозумілий неправильний процес, і якщо так, заземлення просто не змусить відчувати себе.

Також особливість цієї формули полягає в тому, що починаючи з певної довжини стрижнів - подальше збільшення довжини стрижня не призводить до помітного зниження опору між стрижками (тобто іншими словами, кінцева стійкість між ресивером і передавачем - слабо залежна від глибини шкірного шару). Що, як правило, відомо про системи заземлення (це характерний граф приймається з цієї сторінки).



Таким чином, у нас є кожна причина бути оптимістичною про стійкість всієї поверхні Землі.

Ми зробимо більш строгі оцінки.
Постійне загартування, що характеризують втрати на стінах хвилевода через активний опір, для TEM-моде коаксіального хвилевода


(який близько до B)наНайбільша, центральна частина Землі-резонатора, як показано на малюнку, наведеній формулою (див. наприклад, тут):



де Rs1 і Rs2 є металевими поверхневими опорами внутрішніх і зовнішніх циліндрів хвилевода, які можна визначити за формулою:



Тут му є абсолютна магнітна проникність (для великої більшості поверхневих грунтів це просто магнітна константа).

Відразу відзначимо, що корінь є співвідношенням частоти і провідності – тобто, меншою провідністю порівняно з металами значно компенсується діапазоном частоти кілгерц (похилкові коаксіальні хвилеводи використовуються для частот в гігагерцах), і той факт, що відносини під знаком кореня – далі «покращує» ситуацію. В цілому, для наших параметрів (f=3 kHz, і σ=0.01 Cm/m ми отримуємо значення 1.06 Ом) характерне значення поверхневого опору (як земля, так і і іоносфера) порядку одного Ом, плюс або мінус замовлення.

Здавалося б, все ще досить велика кількість. Однак якість об'ємного резонатора пропорційна його лінійним розмірам (з урахуванням кількості енергії в резонаторі пропорційна об'єму його, а втрати пропорційні площі стін резонатора). Це відображається в формулі в нумерації. radii D і d в нашому випадку мають колосійне значення (D = 6,600,000 м, d = 6,400,000 м), яке більше, ніж охоплює порівняно велику вартість поверхневої провідності стінок хвилевода, так що констант загартування для наших параметрів можна оцінити формулами, вище, як х10х^(-8)-х10х^(-9) 1/м.

В реальності більшість поверхні планети покрита гарною електролітою (сольова океанська вода) – оцінка зверху.

Постійне загартування, що дорівнює х10х^(-9) означає, що по всій довжині хвилі до протилежної точки глобуса (близько 20 000 км), амплітуда хвилі знизиться на .

= 2%.

Що відповідає надзвичайно високій якості резонатора Землі-Іоносфери (замовлення вище сотні) для такої моди, на відміну від механізму поширення звичайних радіохвиль через відбиття від меж земно-іоносфери. І навіть погіршення розрахункової провідності на 1-3 наказів величини (що має сенс для іоносфери) не призводить до смертельних наслідків з точки зору дуже можливості існування такого резонансу.

Ми побачили, що за принципом можна проявитися бажаний резонанс (на основі фактичних параметрів резонатора), хоча реальна якість такого резонансу може мати виделку близько 2-3 замовлень величини (але навіть при найгіршому поєднанні параметрів - не повинно бути нижче сто).

Схожі оцінки можливої високої якості ТМ-моде в резонаторі Землі-іоносфери даються в роботі М.В. Давидовича – «моделі багатошарового концентричного сферичного резонатора».

Якщо говорити про строгий підхід, то, звичайно, необхідно розглянути повноцінний концентричний резонатор в режимі TM-mode (наприклад, хороший огляд цього питання можна знайти за цим посиланням, для тих, хто цікавиться більш твердими теоретичними аспектами - можна рекомендувати цю роботу).

Перші гармоніки нульового ТМ-моде відповідають феномену так званого резонансу Шуманна. Однак, якщо ми говоримо про частоти в області декількох кілограмів, то крім нульової моди, такі режими також будуть збуджені (для 10 кГц, це номери режимів в діапазоні 0-6).

Дійсно, від формули



для першого режиму - нижня гармонічна частота близько 1,5 кГц, для другого режиму - 3 кГц і т.д.

У той же час, як випливає з формули встановлення частоти гармоніки для кожного з цих режимів, починаючи з першого режиму, а потім - "нездатності" розташування гармоніок уздовж осі частоти надзвичайно висока (якщо для нульового режиму гармоніки йдуть в підривах порядку 10 Гц, то для інших режимів, що падають в діапазоні нижче 10 кГц - при підривах порядку 0.01-0.1 Гц). Отже, захопивши ТМ-моде такого резонатора на частотах в діапазоні декількох кілограмів, цілком неможливо говорити про будь-який конкретний режим / гармонію: фінальна картина стоячих хвиль буде відповідати надзвичайно великій кількості гармонік, для декількох режимів одночасно. Що принципово відрізняє цей резонанс з резонансу Шуманна.

Є ще одна фундаментальна відмінність. Як відомо (наприклад, див. сторінку 8 тут), для пасивного резонатора, якість гармонік підвищується з збільшенням частоти – приблизно пропорційно кореневу з неї. Проте, резонатор Землі-іоносфери не проходить. По суті, електрична машина Землі підтримує нерівномірну різницю потенціалів між поверхнями планетарного конденсатора (середня атмосфера). У разі удару блискавки цей потенціал знижується - проте, він відновлюється в характерному часі вимірюється за секундами, при цьому характерна щільність струму перезаряджання становить близько 0,1-1 ампер (pp. 6-8) на квадратний кілометр. Іншими словами, Земля працює в сутності як джерело EMF, що дорівнює (хоча дуже повільно) різниця потенціалу на деякому середньому рівні. Очевидно, в разі ультранизочастотних коливань, що відповідають резонансу Шуманна (перші гармоніки нульового ТМ-моде резонатора), наявність такого джерела EMF призводить до різкого погіршення якості резонансу: в разі відхилення потенціалу від середнього рівня, це джерело EMF прагне компенсувати відхилення, що означає активне пригнічення ТМ-моде – і враховуючи планетарні масштаби явища, це пригнічення може бути значним. На жаль, цей фактор не враховує в будь-який з відомих моделей резонансу ТМ-моде в резонаторі Землі-іоносфери - і причини цього чіткі: ще не існує односторонньої моделі механізму походження цього джерела EMF, а крім того - як всі явища, пов'язані з атмосферною електрикою, цей механізм значно нелінійний, так що будь-який адекватний моделюючий (знижковий) цього фактора для ТМ-моде резонатора ще не можливо - не вистачає даних.

Тим не менш, дані про якість перших гармонік нульового ТМ-моде резонатора Землі-іоносфери відомі (дані свіжі - 2011):



З цих даних можна побачити, що з зростанням гармонічного числа, фактична якість посилюється швидше, ніж корінь частоти (тобто, швидше ніж для пасивного резонатора). З огляду на відносну «повільність» механізму перезаряджання планетарного конденсатора, це для нижчої гармоніки нульового режиму, що цей механізм буде мати найсильніший ефект – так як при збільшенні частоти можна очікувати підвищення якості резонансу за значно вищою швидкістю, ніж корінь частоти.

Цікаво зауважити, що в 2011 році (як відображено в даних за посиланням вище), струми в іоносфері (відповідно до резонансу Шуманна) були виявлені на висотах (400-800 км), для яких всі відомі попередні моделі дали повну відсутність таких струмів. Де-факто, існуючі моделі іоносферної провідності були некоректними – і вони не можуть використовуватися для побудови моделей резонатора ТМ-моде.

Таким чином, є підстави для проведення прямих вимірювань якості кінцевого резонансу на частотах декількох кілограмів – як на основі теоретичних приміщень, так і на підставі фактичних результатів, отриманих Тесла. Пряма аналітична (або чисельна) розрахунок неможливе – занадто складний і слабовідомий об’єкт Землі одночасно у великій кількості параметрів / характеристик.

Запропонована схема експерименту фактично не має нічого спільного з резонансом Шуманна (фонічно іншими якостями, а також додатковими ТМ-модами і гармоніками резонансу), ані при передачі енергії радіохвилями (тобто хвилями EM-полу далекої хвилі зони радіовипромінювачів) - що безпосередньо зазначено Тесла.

Звичайно, як зазначено вище, так як переріз резонатора не є постійним, хвилястість також буде змінною: максимальна напруга буде проходити на балках біля вежі (і навпаки кінець планети), мінімум – на «екваторі» з вежі, що підтверджується чисельним обчисленням в HFSS (і відповідними аналітичними формулами, наприклад, для нульового ТМ-моде такого резонатора).

р.

Розподіл амплітуди електричних E та магнітних B полів для перших 3 гармонік нульового режиму ТМ Землі-іоносферного резонатора.

"Горлінг" для резонатора Землі
Де ми отримуємо «підземлення», до якого генератор підключений до насоса такого резонатора в вищезгаданому малюнку?



Відповідь проста, оскільки ми вже проаналізували роботу Тесла вежі. З точки зору генератора, вежа Тесла практично не відрізняється від деяких зовнішніх земель (включається через активний опір вежі). Так як генератор «див» тільки активний опір вежі, але не реагує на кількість заряду, накопичених на вежі (для ємнісних і індуктивних опор в резонансному режимі компенсують один одному) – в інших словах, для генератора, вежа «підземна» через опір, що дорівнює активному опорі вежі.

Звісно, як зазначено вище, така зарядка викликає перерозподіл зарядів в грунті в безпосередній близькості від Вежи - але чим вище зарядне зберігання Вежи, тим менш значним є цей фактор (з урахуванням потужності Вежа-Земля зменшується). Досить підняти пристрій для зберігання заряду до висоти помітно більше, ніж розмір пристрою для зберігання - так, щоб вежа Тесла стала дійсно «зовнішню землю» для генератора налаштувань (тобто достатньо, щоб мінімізувати ємність між вежею і землею - так, щоб вежа була встановлена потужність, як мінімум одного і того ж порядку з ємністю вежі-земця).

Ефективність передачі енергії
Після встановлення стоячих хвиль напруг і струмів по всій планеті (потоки будуть мати надзвичайно невелику амплітуду - на відміну від напруг), можна ефективно знімати цю енергію аналогічною системою (Tower - але без генератора). Фізичні процеси під час роботи ресивера характеризуються створенням зв'язку між резонантними контурами (відновними вежами), що дозволяє отримати високу ефективність передачі навіть при надзвичайно низькому коефіцієнті зв'язку джерела і ресивера (з урахуванням класичної електротехніки).

Давайте розглянемо це питання докладніше.

У разі розташування ресивера (тобто аналогічного контуру) у вузлах напруги (і поточного вузла) кінцевої стоячої хвилі змінний потенціал поверхні стане джерелом EMF для ресивера. У той же час резонанс буде збуджена в ресивері - повністю схожий на резонанс у джерело, відповідно, ресівер генерує стоячу хвилю, як повністю схожу на джерело. У той же час, так як ресивер знаходиться в напруговому вузлі (і поточний вузол), хвиля, утворена ним, очевидно, створить додаткове навантаження на джерело - тим самим створить систему у вигляді так званих резонантних з'єднувальних ланцюгів (див. огляд на цьому випуску можна знайти тут і тут). Дійсно, в зовнішній напругою хвилі – ресивер має напругу вершину (і струм рівня), а також працює при однаковій частоті, тобто в місці джерела – ресивер створить напругу нульності (і поточний вузол), що джерело буде «дивитися» як додаткове навантаження. Що чудово на відео (корекція HFSS).

Р.



У відео і на малюнку вище - джерело знаходиться в верхньому лівому регіоні, розташування ресивера виділяється в правій близькоцентровій частині. Це може бути видно, що в ресиверській області є постійний мінімум поля, що означає ефективне перекачування енергії з планетарного резонансу. Також чітко видно інтерференційний візерунок хвиль, які випромінюють ресивером та джерелом.

Для таких систем (тобто, резонансні підключені схеми), ефективність передачі енергії визначається продуктом коулінгового коефіцієнта систем к та їх якістю Q. Графік залежності ефективності на цій роботі наводиться нижче (включається з документа за посиланням вище):



Фізичний зміст цієї залежності очевидний: навіть якщо за один період коливання ресивера «податки» тільки невеликий відсоток енергії джерела, але за той же період (за рахунок високої якості) втрати енергії в загальному резонансі невеликі, ефективність передачі (за умови співвідношення переданих і розсіяних енергій) буде високою.

Ми оцінюємо коефіцієнт зв'язку між джерелом і ресивером – припустимо високу якість резонатора Землі-іоносфери (для яких, як зазначено вище, є всі підстави).

Нехай частота буде 10 кГц. Це означає, що Земля ділиться на «ринги» шириною 30 км, з яких відповідно довжина половини периметра становить близько 700. Ємність Землі як солітарний провідник становить близько 700 мкг. Нехай струм в Вежі (джерело) - 1 кА (це відповідає потужності генератора принаймні кілька мегаватів). Для довгої лінії-завдяки, наші "обручки" є паралельними контейнерами. Тобто, потужність припливається до однієї довжини хвилі в зоні «екватора» з вежі можна оцінити на c1 = 1 мкФ (700 μF / 700 хвиль). Що на струмі 1 кА (понад зарахуванням кожного з цих танків) дає напругу близько 15 кВ (за стандартною формулою U=I*Rc=I/(c1*w)). Весь поле (для ТМ-моде) зосереджено приблизно на довжині хвилі, що дорівнює половині довжини хвилі (перпендикулярно землі), що випливає з імітації в HFSS (і/або з відповідних аналітичних формул, що додаються вище). 10 до Гц, це 15 кілометрів.

Р

Це означає, що польова міцність біля землі є тільки одним вольтом на метр (коли фонова міцність вертикального компонента поля становить близько 120 вольт на метр). Це «в екваторі», а в балках, що знаходяться в безпосередній близькості до вежі (при цьому потужність менше 1-2 замовленням величини) буде відповідно 1-2 замовленням величини. Що таке приймальна вежа «дивиться» напругу сто кіловольтів (і міцність поля буде близько 10 В / м) – якщо розташована на відстані десятки кілометрів від джерела. У цій ситуації змінний потенціал грунту великий, але міцність поля невелика, тому що поле розподіляється по вертикалі над тривалою дистанцією - в десятки кілометрах (що дозволяє говорити навіть на передавачі Gigawatt - так, щоб не вийти за межі фонового рівня міцності поля біля поверхні Землі). Якщо мова йде про «екват», з вказаними параметрами, і кінцевою резонансною напругою в джерело, наприклад, в мегавольтах (і на еквататорі, як випливає з оцінки вище, в 10 кілометрах), коефіцієнт зв'язку, відповідно, становить близько 1% (і десятки відсотків на відстані десятки кілометрів від джерела), так як коефіцієнт зв'язку може бути визначений як співвідношення напруг на індуктивність ресивера (при відкритій контурі ресивера) - і робоче джерело (звичай, з однаковими параметрами ресивера і джерела). Виходячи з можливої якості резонансу в області декількох сотень, такий коефіцієнт муфти означає ефективність передачі не менше десятків відсотків для еквалатора, і може добре дати фігуру над 90% на відстані десятки кілометрів (який відповідає заявкам, здійсненим Тесла на відповідних експериментах). Однак, завдяки проблемам з моделлювальним і розрахунком реальної якості резонансу, не має сенсу намагатися зробити більш точну оцінку (за і великим, все залежить від реальної якості резонатора-Earth, а резонатор-tower - моделювання може дати помилки в порядку). Таким чином, єдиний достатній варіант є етапом повномасштабного експерименту, для якого, очевидно, необхідно побудувати повний аналог вежі Тесла. У найгіршому випадку ми просто отримаємо гарну експериментальну роботу, що відтворює «Tesla Tower» з фактичним вимірюванням параметрів резонансної та енергоносіївної ефективності (і на дистанціях, які використовували Tesla, висока ефективність передачі є більш ймовірним), що цікаво і корисно, тому що це буде колись і для всіх «закритих» всіх спекуляцій на цьому предметі. І в кращому випадку ми підтвердимо високу ефективність передачі для більш тривалих (та Тесла) дистанцій.

Додаткові міркування
На додаток до фактичних патентів, присвячених вежі, Tesla також запатентував пристрій для виявлення хвиль стресу в землі, що виникають внаслідок впливу блискавки. Цей пристрій описаний в патенті US787412. Суть цього детектора, перекладеного на сучасну мову, складається з організації так званого синхронного детектора (аболок-в підсилювачі). Ось що Вікіпедія говорить про це:

Замковий підсилювач зазвичай вважається винайденим фізиком університету Princeton Robert H. Dicke, який заснував компанію Princeton Applied Research (PAR) на ринок продукту. Однак, в інтерв'ю з Мартіном Харвітом, Дік стверджує, що хоча він часто зараховуються з винахідником пристрою, він вважає, що він прочитав про це в огляді наукового обладнання, написаного Walter C Michels, професором Bryn Mawr College. Це, мабуть, 1941 рік пап. Мішель і Куртис, який в свою чергу цитує 1934 папір С. Р. Кошен.

Очевидно, як багато інших ідей і патентів Тесла, на які він об'єктивно мав пріоритет - його контемпорарі не розуміли, що і як Тесла зробив, тому пріоритет не приписується до нього і від дати пара або три десятиліття пізніше. Тим не менш, ретельний аналіз пристрою стоячої хвилі, що використовується Tesla, не сумнівається, що пріоритет винаходу синхронного детектора належить Тесла.

По суті, сутність пристрою, що використовується Tesla, була, що при даній частоті (і дана ємність - див. патент) він створив чергування одного з контактів конденсатора-сторажу з ріг (у той час другий контакт конденсатора був "в повітрі"), чисто механічний спосіб - використовуючи ковзаючі контакти на відповідному барабані (F на малюнку нижче).



Таким чином, за умови збігу частоти стоячої хвилі в грунті, а частота закриття контактів в ресівері, конденсатор T поступово скупчував заряд - а потім занадто швидко виділяється через ресивер R (що дозволяє реєструвати поточні розряди такого конденсатора-сторажу). Це чітко логіка синхронного детектора. У той же час, так як довжина проводів, що з'єднують конденсатор до землі, була набагато менше довжини хвилі, потім не потрібно говорити про ЕМ-поради на таких проводах (від блискавки) - вони будуть незначними.

Ось що Сам Тесла написав на цю тему - і як він почав свою подорож в цій галузі:

На сьогоднішній день я ніколи не забув — коли я отримав перші рішучі експериментальні докази правди перебільшення значення для досягнення людства. щільна маса сильно заряджених хмар, зібраних на заході, і в сторону вечора зламалася буря, яка, після витрат на її хутряні в горах, була відхилена великою швидкістю над рівнинами. Важкі і довгі стійки дуги утворюються практично в регулярних інтервалах часу. Ми дуже швидко полегшили і проводимо більш точну за допомогою досвіду. Я змогла швидко впоратися з інструментами, і я був готовий. Пристрої запису, які належним чином регульовані, його показання стали фазимом і захворювальним з підвищенням відстані шторму, доки вони припинили неоднорідність. Я дивився в очікуванні eager. Вже досить, в невеликій мірі, поки показання знову почалися, зростали міцніше і міцніше, після проходу згори максимум, поступово знизився і припинився ще раз. Багато разів, в регулярних рецидивних інтервалах, ті ж дії повторилися до буріння, які, як видно від простих обчислень, перенесли з майже постійною швидкістю, відступили до відстані близько трьохсот кілометрів. Не зробив цих дивних дій, але продовжує проявлятися з незмінною силою. По-перше, подібні спостереження також були зроблені моїм помічником, паном Фріцом Ниленштейном, і коротко після декількох чудових можливостей, представлених на себе, які виводили ще більш заплідно і непристойно, справжня природа дивного явища. Немає сумнівів, що залишилися: Я затримував стаціонарні хвилі.

Виходячи з фактичного пристрою детектора, не існує сумнівів, що такий датчик працював – а саме, періодична синусоїдальна зміна в амплітуді енергетики процесу, як громіздка (накопчені милі), записаного детектором, переміщається і знімається – нерівномірно перевірено на стоячі хвилі напруги на землі Землі, яка була початковою точкою для дослідження Тесла.

Ф.А. Кв.
Нижче наведено список найбільш поширених питань, з відповідями. Якщо у вас є питання, будь ласка, переконайтеся, що це не в списку нижче, перш ніж запитати його (або дати аргумент, чому відповідь нижче невірно).

• Кількість одна за популярністю (і це не жарт) – і не вмирає на Землі всі черв’яки та інші флори/фауна, і не підніме від шахт злих шахт «з пікаками на вершині».
  Помилки не загинуть і не закручуються. Просто тому, що поточна щільність в поверхневому шарі Землі буде норускуле (забір 2 кіломпери в Вежі і розподілити такий струм по периметру довжиною 20 000 км, і 100 метрів глибоко; ми отримуємо точну щільність близько 1 мА на квадратний метр, який живий організм не буде відчуватися). Це, великий мінливий зовнішній потенціал від заряду на землі (кілоелектри і вище) поєднується з дуже маленькими струмами, а при цьому вертикальна складова електричної міцності поля біля землі невелика (менше фонове значення 120 літрів на метр). Як зростає висота, сила поля (і вже невисока) знизиться, щоб літаки і супутники не загрожують.
  
  
• Ви робите планетарні мікрохвильовки.
  Процеси, пов'язані з вежею Тесла, мають абсолютно нічого спільного з механізмом опалювальної речовини при мікрохвильовій раді. Омічні втрати, звичайно, будуть — але навіть гігават, поширені на площі всієї планети, як матч, що зігріває море.
  
  
• Ваша модель невірно - ви прийняли дві сфери металу і звичайно отримали ТМ-моде.
  Ні, ми не взяли сфер від провідників, але чесно прокладаємо провідність грунту і іоносфери, на основі їх табличних значень.
  
  
• Зрозуміємо, що ТМ-моде може бути збуджена. Але як отримати порт від землі до іоносфери?
  І це не справа – див. статтю вище. Досить підключити генератор тільки до землі, відпочинок буде автоматично індукований змінними струмами в безпосередній близькості від вежі. Тобто формально можна вважати антеною - круговою зоною грунту біля вежі, радіусом декількох кілометрів.
  
  
• У мене є великі новини для вас: Земля не веде струму. Не працює.
  Грунт веде струм ідеально - див. вище На дачі залізничної галузі Земля подається як зворотний провідник, і вона працювала досить чудово, як така (без введення будь-якої помітної стійкості). Це робота.
  
  
• У вас є звичайні радіоантени, ефективність передачі буде нижче плінтуса.
  Як показано вище, вежа не має нічого спільного з радіоантеними, так як фактична радіоелектромісія в своєму практичному сенсі відсутня (тобто дуже багато замовлень величини менше, ніж втрата на ohmic опір вежі).
  
  
• Як це відрізняється від Schumann? У звичайному резонансі Шуманн кожен знає його, і тому ви не збираєтеся його зробити. Тексти пісень, а це означає: І нічого нового про це.й
  Резонанс Шуманна не є резонансом певної моди, але феноменом шуму на перших гармоніках нульового ТМ-моде, пов'язаних з наявністю імпульсного перекачування резонатора Землі-Іоносфери при частоті біля першого режиму (10 Гц - тому, що в середньому близько 40-50 розрядів блискавки відбуваються на другий, з яких, за статистикою, тільки 20%-25% впадуть на землю), а з тим, що середня частота розрядів не рівномірно розподілена над поверхнею планети (з характерною шкалою неоднорідності такого розподілу - порядок довжини хвилі перших гармонік). Іншими словами, шум Шуманського резонансу пов'язаний з присутністю (приблизний слабкий) космічної співпадіння блискавки ударів. Що таке, якщо блискавка утворилася рівномірно по всій поверхні, не буде резонансу Шуманна (тобто шум на частотах перших гармонік). Або якщо середня частота блискавки не була 10 Гц, але 10 кГц, максимальна енергія буде абсолютно різними гармоніками/модами. Крім того, тільки нульовий режим ТМ збуджується в резонансі Шуманна, а наступні режими будуть активно брати участь у наших частотах. Так, під час непрямого підключення до резонансу Шуманна, це не резонанс Шуманна. Ми не пропонуємо принципово нові фізичні ефекти – все строго в рамках того, що давно відомо в відповідних галузях фізики. Ми надаємо лише відомі знання, щоб пояснити працездатність Tesla Tower. Так ми можемо зробити це.
  
  
• Якість резонансу буде низькою - адже ви, по суті, мають Шуман, так що стояча хвиля не вийде, буде хвиля з великим нахилом.
  Не вірно, в першу чергу, у нас немає Шуманна - див. питання вище, а по-друге, навіть за перші гармоніки нульового ТМ-моде (тобто для Schumann резонансу), якість досягає 10 (див. докази вище), що, за хвилину, означає час загартування енергії в кілька десятків секунд - це, дуже багато. І відповідно до фактичних експериментальних даних, якість з зростанням гармонічного числа (тобто з збільшенням частоти) зростає, а швидше, ніж корінь частоти. Так буде стояча хвиля, і очікувана хорошість в нашому діапазоні частот не менше декількохсот.
  
  
• Якщо є провідники електрично довго відносно довжини хвилі в грунті, хвиля буде концентруватися на них і впадуть.
  Невірно, провідники в грунті (наприклад, труби опалювальних систем і т.д.) означають місцево поліпшену ґрунтову провідність, яка призведе до збільшення якості резонансу - тобто підвищення ефективності енергоносіїв. В дійсності може працювати тільки провідник достатньої довжини, так як такий «затримання» провідник, який не в землі, але заземлений одним закінченням. Вони не спостерігаються (провідні лінії силових ліній, незважаючи на те, що вони мають достатню довжину, звичайно, не заземлені - тобто "не бачити" мінливий потенціал грунту, а поради з зовнішнього поля грунту будуть слабкими - тому що міцність поля невелика, див. вище - тільки мінливий потенціал самої грунту великий, але не поле з такого потенціалу).
  
  
• Ви не маєте цільової доставки енергії, тому немає точки в цій технології - навіть якщо це працює.
  Тут ви можете не за допомогою цільової доставки, але через контроль доставки. Будь-який ресівер буде генерувати хвиля, яку можна легко виявити. Для вибору будь-якого потоку енергії високої щільності буде потрібно дуже хороший заземлюючий і якісний приймач (тобто фундаментальний і дорогий дизайн). Щоб покласти таку річ тільки так, щоб в парі дні дядьки приходили до вас і скажуть проставку (економічно невиправдано). Крім того, ніхто не скасував можливість періодичного модуляції такого резонансу, тому не знаючи специфічних відносин модуляції, неможливо буде видалити значний відсоток енергії. Сортування. З іншого боку, розглянути такі заперечення на поточному етапі, як серйозний аргумент з серії «поширити шкіру некваліфікованого ведмедя». й
  
  
• Ви боїтеся створення другого меториту Тюнгуса? Чи можна захистити себе від поля, створеного установкою?
  Ні, ми не Щоб говорити серйозно про це, потрібно мати чітку модель того, що таке метеорит Тюнгусака і як його назвати вежі. Ми не маємо такої моделі. Якщо є гостре параноїдне бажання захистити себе від поля, створеного стоячою хвилею, то, звичайно, це може бути зроблено з відповідним обладнанням (або просто миючи об'єкт підземелля, тобто фактично просто заземлюючи всю поверхню добре - яка проста і вигідна).
  
  
• Чому нікому не зробив цей експеримент, перш ніж - ви найрозумніші? Ну, добре, є так багато вчених, які сидять в інститутах, і тут ви так красиві.
  Ми не знаємо, чому ніхто не зробив прямого експерименту. Ймовірно, тому що Тесла занадто шокує фігури (наближає, людина подобалася розташувати ефектні покази і зробити голосні заяви, він мав таку «сінь»), можливо, тому що тема сильно дискредитується альтернативами всіх смуг – запасами «нової фізики», можливо, з якихось причин.
  
  
• Хлопці просто хочуть зробити безкоштовні гроші.
  Я, право. Нормальний такий фрібі полягає в тому, щоб побудувати всі аргументи, які принаймні в статті вище, зробити моделі, просіяти гіпотези, а потім проваджувати через застави інтернет-скептиків. Я. Сидіння вниз - такий вільний... «Гарячі палички» можуть бути набагато простішими способами. Крім того, ми публікуємо та продовжимо надавати всю інформацію в рамках проекту, на всіх етапах будівництва експериментальної вежі.
  
  
• І ви не врахували можливу електрохімію при потокі струму в грунт.
  Так, звичайно. Як тільки ви даєте нам докладну паперову карту (з роздільною здатністю не менше кілометра) електрохімічних властивостей грунту всіх континентів Землі (не менше 100 метрів глибоко), ми обов'язково врахуємо в модель. Ми не маємо такої карти (або будь-який інший) тому нам доведеться зробити прямий експеримент.
  
  
• Ви збираєтеся потрапити в ADHD, або підводні комунікації, і вони приходять для вас.
  Ні, ми не будемо. По-перше, окремий чистий синус не зможе розірвати з'єднання (тобто його відфільтрують «все»). По-друге, з високою вартістю змінного потенціалу землі Землі, міцність поля буде невеликою (за рахунок досить великої площі розподілу поля в вертикальному напрямку). По-третє, експеримент буде проводитися під егідою одного з науково-дослідних інститутів (це вже опції), щоб відповідні «місії» для експерименту не буде проблемою.
  
  
• Вам не потрібно мільйона — потрібно зробити елементарну модель розміром лічильника, і все буде зрозуміло.
  Складання ідеї. Ми вже зробили модель в HFSS - розмір 120 км. і на ньому - все ОК (з результатів моделювання в HFSS у світовій практиці - фактично дуже добре збігається з моделями матеріалів, після чого не потрібно зробити справжню фізичну модель метра за розміром). Але жодна модель не може підрахувати складність і можливі нелінійності реального Землі. Не кажучи вже про те, що для такої моделі розмір метра доведеться калібрувати провідність поверхонь – це, власне, зробити їх з металу, і в цьому випадку немає сумнівів, що ви отримаєте відмінну стоячу хвилю. Так не існує значення в такій моделі, тестування прямим, масштабним експериментом, і використання хорошої енергії, буде необхідно в будь-який момент.
  
  
• Я не збираюся. Де ще можна прочитати про це в звичайному людській мові, без формул і чисел, так що це зрозуміло?
  У найпростішій формі матеріал сформульований в нашій статті – на сторінці проекту на boomstarter.ru. Ми також надаємо всі оновлення проекту. З успішним фінансуванням ми створимо окремий сайт, де ми покриємо всі етапи детально.
  

Автори: Сергій Плеханов, Леонід Плеханов (запрошення, якщо хтось сподобалося і ви хочете більше, вам потрібно відправити тут: leonid.plekhanov [dog]gmail.com і ssphouse[bear]mail.ru - автори цієї статті)

Джерело: habrahabr.ru/post/205408/