Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2019-02-23
Все заметки
Импульсная технология. Энергия тока смещения

Теперь Тесла понимал, почему его переменные заряды высокой частоты из первых опытов никогда не выказывали таких мощных проявлений. Именно прерывистость, яростный импульсный разряд, придавал этому неожиданному «газообразному» компоненту возможность свободно перемещаться. Импульсы, однонаправленные импульсы, были единственной причиной, с помощью которой мог быть высвобожден этот потенциал. Синусоидальные колебания в этом отношении были абсолютно бесполезны.

Секреты свободной энергии холодного электричества. Глава 2. Розеттский камень

Импульсную технологию применял в своих устройствах не только великий изобретатель начала двадцатого века, но и его современники: Э. Грей, П. Линдеманн, Д. Бедини, А. Хаббард, И. Ависо, и многие другие искатели свободной энергии. Выдержка из статьи об исследованиях Тесла, как нельзя лучше предваряет эту работу, в которой мы подойдём к радиантной энергии с научной точки зрения, попробуем её связать с не менее «загадочными» токами смещения, выведем общие и инженерные уравнения для примерного подсчёта потенциальной энергии и КПД, предложим возможную схемотехнику для устройств на этой основе.
Что нам известно о токе смещения? Совсем немного [1]. Джеймс Максвелл ввёл его для симметрии в своих знаменитых уравнениях, как дополнение к току проводимости. В ВУЗах этому вопросу уделяется мало внимания, т.к. исследований на эту тему практически нет, поэтому в электрических схемах оба тока считают так, как будто это один и тот же ток, и не сильно заморачиваются по поводу их принципиальных различий. Было совсем немного попыток экспериментально его зафиксировать, но поскольку каких-либо значительных результатов достигнуто не было, то дальше эта тема не развивалась, несмотря на то, что косвенно сам ток обнаружить таки удалось [2-4].
Ток смещения между пластинами конденсатора
Рис.1. Ток смещения между пластинами конденсатора
Схема подключения конденсатора и торроидальной катушки для исследования токов смещения
Рис.2. Схема подключения конденсатора C1 и торроидальной катушки L1
Смысл тока смещения отражает рисунок 1, на котором изображены две пластины конденсатора с радиусом \(r_0\), через которые протекает изменяющийся во времени ток \(i\), причём ток смещения образуется только между ними, т.к. до и после конденсатора течёт обычный ток проводимости, который через диэлектрик проходить не может по определению. Тогда, между пластинами возникает переменное электрическое поле \(\vec E\), которое, согласно Максвеллу, порождает магнитное поле \(\vec B\). Если в это поле поместить катушку индуктивности так, чтобы она захватывала силовые магнитные линии, то в ней будет наводиться ЭДС самоиндукции, которую, в свою очередь, можно пустить на активную нагрузку.
Всё это схематически показано на рисунке 2, где пластины конденсатора C1 через ключ SW1 подключаются к источнику напряжения B1. Между пластинами C1 располагается торроидальная катушка L1, к которой подключен резистор R1. При замыкании ключа в конденсаторе возникнет ток смещения, который создаст магнитное поле в катушке и ток в нагрузке (R1). От этой первоначальной схемы мы и будем отталкиваться в наших дальнейших рассуждениях.
Уравнения Максвелла
Эти уравнения продержались более 100 лет и, по сей день, довольно хорошо описывают многие процессы в электротехнике [5]. Безусловно, за это время у исследователей накопилось много данных, которые уже не укладываются в эти формулы, но об этом мы поговорим в другой раз. Сейчас же нас будут интересовать некоторые их особенности, применительно к нашей задаче. Примечательным является то, что в этих уравнениях отсутствует время, как процесс, а это означает, что энергетические соотношения между их правыми и левыми частями полностью отсутствуют. Подсчитать баланс энергий и мощностей с их помощью просто так не получится, придётся потрудится, чем мы с вами в дальнейшем и займёмся. С другой стороны, эти формулы никак не связаны с законом сохранения энергии, что открывает двери для искателей свободной энергии.
Ещё одна особенность этих уравнений — поддержка поперечных и полное отсутствие продольных волн. Хотя, по нашему мнению, именно последние переносят потенциал с одной пластины конденсатора на другую и ответственны за распостранение электрического поля вдоль проводника. Само название — «ток смещения» — прямо говорит об этом. Но поскольку в наших расчётах способ переноса энергии не принципиален, заострять внимание мы на этом не будем.
А начнём мы с двух уравнений, которые ещё называют законом Ампера-Максвелла [6], и пойдём по пути «от общего — к частному», — так, как это практикуется во всех радиотехнических ВУЗах при выводе инженерных формул. Правда, рассматривать эти уравнения мы будем не совсем с обычной точки зрения. Полностью они выглядят так: \[ \mathbf{rot}\, \mathbf {H} = \mathbf {j} +{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}} \qquad (1.1)\] \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \int \limits _{S}\mathbf {j}\, \mathbf {dS} +\int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \qquad (1.2)\]
На самом деле, это одно и то же уравнение, но записанное в дифференциальной (1.1) и интегральной (1.2) форме. Несмотря на сложность записи, их смысл довольно простой: электрический ток, который описывается в правой части уравнения, порождает магнитное поле, скромно расположившееся в левой части этой формулы. Известно, что если в задаче необходимо найти направление силовых линий или геометрию полей, то лучше применять дифференциальную форму уравнения, а если — их конкретные значения, то — интегральную, с которой мы и будем далее работать.
Глубинный смысл уравнения Максвелла
Некоторые исследователи недолюбливают Эйнштейна за его вклад в отрицание теории эфира, но именно он, один из первых, кто показал метод доступа к свободной энергии. Все знают его знаменитую формулу, связывающую массу и энергию, однако другие, не менее интересные его способы, пока малоизвестны. Попробуем популярно объяснить, как связать Максвелла и Эйнштейна, и при этом открыть ещё один метод получения энергии!
Для этого возьмём интегральную форму уравнения (1.2) и рассмотрим его правую часть. Там всего два слагаемых, отражающих ток проводимости и ток смещения. С первым током — всё ясно, он хорошо изучен и описан в литературе, крутит двигатели, зажигает лампочки и циркулирует во всех промышленных сетях. Он нам неинтересен, поэтому в дальнейших рассуждениях мы будем предполагать, что импульс, о котором далее пойдёт речь, будет настолько быстрым, что ток проводимости не будет успевать появляться в задающей (реакторной) части схемы наших устройств. Поэтому и в формуле оставим только слагаемое с током смещения: \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \qquad (1.3)\]
Из теории относительности известно, что если двигаться со скоростью света вдоль линий электрического поля, то относительно наблюдателя это поле будет магнитным, и наоборот. Причём направление силовых линий также изменится на перпендикулярное первоначальному. А ведь \(\partial \mathbf {D} / \partial t\) в формуле (1.3) и представляет собой скорость изменения потока электрической индукции. На этом сайте мы используем систему единиц СИ, но если посмотреть на запись этой формулы в системе СГС [6], более отражающей реальность, то в числителе добавиться ещё один член \(c\) — скорость света: \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \frac{1}{c} \int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \quad [CGS] \qquad (1.4)\] То есть, эта формула отражает процесс преобразования электрического поля в магнитное, причём заметьте — безо всяких индуктивностей. Но для того, чтобы результат получился более-менее реальный, необходимо сделать изменение потока очень быстрым. Можно даже примерно прикинуть, что если расстояние между пластинами конденсатора будет 30см (рис. 2), то время нарастания импульса (его фронт), до момента появления тока проводимости, должно быть порядка 1нс: \(t=0.3/(3\cdot10^8)\). Вот почему импульсная технология до сих пор не получила большого распостранения, а для многих изобретателей она по-прежнему остаётся загадкой!
В следующей части мы разработаем методику расчёта импульсных систем на токе смещения, чуть позже — рассмотрим частные, но более реальные случаи, а затем перейдём и к схемотехнике.
 
1 2 3 4
Используемые материалы
  1. Википедия. Ток смещения.
  2. Эксперименты по обнаружению и изучению токов смещения в вакууме.
  3. В.С. Гудыменко, В.И. Пискунов. Экспериментальная проверка существования магнитного поля, создаваемого токами смещения конденсатора.
  4. Задорожный В.Н. Ток смещения и его магнитное поле.
  5. Википедия. Уравнения Максвелла
  6. Википедия. Закон Ампера-Максвелла