Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
2019-02-23
Всі статті
Імпульсна технологія. Енергія струму зміщення

Тепер Тесла розумів, чому його змінні заряди високої частоти з перших дослідів ніколи не виявляли таких потужних проявів. Саме уривчастість, лютий імпульсний розряд, надавав цьому несподіваного «газоподібному» компоненту можливість вільно переміщатися. Імпульси, односпрямовані імпульси, були єдиною причиною, з допомогою якої міг бути вивільнено цей потенціал. Синусоїдальні коливання в цьому відношенні були абсолютно марні.

Секрети вільної енергії холодного електрики. Розділ 2. Розеттський камінь

Імпульсну технологію застосовував у своїх пристроях не тільки великий винахідник початку двадцятого століття, але і його сучасники: Е. Грей, П. Ліндеманн, Д. Бедін, А. Хаббард, В. Ависо, і багато інші шукачі вільної енергії. Витяг зі статті про дослідження Тесла, як не можна краще передує цю роботу, в якій ми підійдемо до радіантні енергії з наукової точки зору, спробуємо пов'язати її з не менш «загадковими» струмами зміщення, виведемо загальні та інженерні рівняння для приблизного підрахунку потенційної енергії і ККД, запропонуємо можливу схемотехніку для пристроїв на цій основі.
Що нам відомо про струмі зміщення? Зовсім небагато [1]. Джеймс Максвелл ввів його для симетрії у своїх знаменитих рівняннях, як доповнення до струму провідності. У ВУЗах цьому питанню приділяється мало уваги, т. к. досліджень на цю тему практично немає, тому в електричних схемах обидва струму вважають так, як ніби це один і той же струм, і не сильно переймаються з приводу їх принципових відмінностей. Було зовсім небагато спроб експериментально його зафіксувати, але оскільки яких-небудь значних результатів досягнуто не було, то далі ця тема розвивалася, незважаючи на те, що побічно сам струм виявити таки вдалося [2-4].
Ток смещения между пластинами конденсатора
Рис.1. Струм зміщення між пластинами конденсатора
Схема подключения конденсатора и торроидальной катушки для исследования токов смещения
Рис.2. Схема підключення конденсатора C1 і торроидальной котушки L1
Зміст струму зміщення відображає рисунок 1, на якому зображено дві пластини конденсатора з радіусом \(r_0\), через які протікає змінюється в часі струм \i\), причому струм зміщення утворюється тільки між ними, т. к. до і після конденсатора тече звичайний струм провідності, який через діелектрик проходити не може за визначенням. Тоді, між пластинами виникає змінне електричне поле \(\vec E\), яке, згідно Максвеллу, породжує магнітне поле \(\vec B\). Якщо в це поле помістити котушку індуктивності так, щоб вона захоплювала силові магнітні лінії, то в ній буде наводитися ЕРС самоіндукції, яку, в свою чергу, можна пустити на активне навантаження.
Все це схематично показано на малюнку 2, де пластини конденсатора C1 через ключ SW1 підключаються до джерела напруги B1. Між пластинами C1 розташовується торроидальная котушка L1, до якої підключений резистор R1. При замиканні ключа в конденсаторі виникне струм зміщення, який створить магнітне поле в котушці і струм у навантаженні (R1). Від цієї первісної схеми ми і будемо відштовхуватися в наших подальших міркуваннях.
Рівняння Максвелла
Ці рівняння протрималися більше 100 років і донині, досить добре описують багато процесів в електротехніці [5]. Безумовно, за цей час у дослідників накопичилося багато даних, які вже не вкладаються в ці формули, але про це ми поговоримо іншим разом. Зараз же нас будуть цікавити деякі їх особливості, стосовно до нашої задачі. Примітним є те, що в цих рівняннях відсутній час, як процес, а це означає, що енергетичні співвідношення між правими і лівими частинами повністю відсутні. Підрахувати баланс енергій і потужностей з їх допомогою просто так не вийде, доведеться попрацювати, ніж ми з вами надалі і займемось. З іншого боку, ці формули ніяк не пов'язані з законом збереження енергії, що відкриває двері для шукачів вільної енергії.
Ще одна особливість цих рівнянь — підтримка поперечних і повна відсутність поздовжніх хвиль. Хоча, на нашу думку, саме останні переносять потенціал з однієї пластини конденсатора на іншу і відповідальні за розповсюдження електричного поля вздовж провідника. Сама назва — «струм зміщення» — прямо говорить про це. Але оскільки в наших розрахунках спосіб перенесення енергії не принципове, загострювати увагу ми на цьому не будемо.
А почнемо ми з двох рівнянь, які ще називають законом Ампера-Максвелла [6], і підемо по шляху «від загального — до часткового», — так, як це практикується в усіх радіотехнічних ВУЗах при виведенні інженерних формул. Правда, розглядати ці рівняння ми будемо не зовсім із звичайної точки зору. Повністю вони виглядають так: \[ \mathbf{rot}\, \mathbf {H} = \mathbf {j} +{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}} \qquad (1.1)\] \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \int \limits _{S}\mathbf {j}\, \mathbf {dS} +\int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \qquad (1.2)\]
Насправді, це одне і те ж рівняння, але записане в диференціальній (1.1) та інтегральної (1.2) формі. Незважаючи на складність запису, їх зміст досить простий: електричний струм, який описується в правій частині рівняння, породжує магнітне поле, скромно розташувалося в лівій частині цієї формули. Відомо, що якщо в задачі необхідно знайти напрям силових ліній або геометрію полів, то краще застосовувати диференціальну форму рівняння, а якщо — їх конкретні значення, то інтегральну, з якої ми і будемо далі працювати.
Глибинний сенс рівняння Максвелла
Деякі дослідники недолюблюють Ейнштейна за його внесок у заперечення теорії ефіру, але саме він, один з перших, хто показав метод доступу до вільної енергії. Всі знають його знамениту формулу, що зв'язує масу і енергію, проте інші, не менш цікаві його способи, поки маловідомі. Спробуємо популярно пояснити, як зв'язати Максвелл і Ейнштейн, і при цьому відкрити ще один метод отримання енергії!
Для цього візьмемо інтегральну форму рівняння (1.2) і розглянемо праву частину. Там всього два доданків, що відображають струм провідності і струм зміщення. З першим струмом — все ясно, він добре вивчений і описаний в літературі, крутить двигуни, запалює лампочки і циркулює у всіх промислових мережах. Він нам нецікавий, тому в подальших міркуваннях ми будемо припускати, що імпульс, про який далі піде мова, буде настільки швидким, що струм провідності не буде встигати з'являтися у задаючої (реакторної) частини схеми наших пристроїв. Тому і у формулі залишимо тільки доданок з струмом зміщення: \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \qquad (1.3)\]
З теорії відносності відомо, що якщо рухатися зі швидкістю світла вздовж ліній електричного поля, то відносно спостерігача це поле буде магнітним, і навпаки. Причому напрям силових ліній також зміниться на перпендикулярний до початкового. А адже \(\partial \mathbf {D} / \partial t\) у формулі (1.3) і являє собою швидкість зміни потоку електричної індукції. На цьому сайті ми використовуємо систему одиниць СІ, але якщо подивитися на запис цієї формули в системі СГС [6], більш відбиває реальність, то в чисельнику додатися ще один член \(c\) — швидкість світла: \[ \oint \limits _{\ell}\mathbf {H}\, \mathbf {dl} = \frac{1}{c} \int \limits _{S}{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\, \mathbf {dS} \quad [CGS] \qquad (1.4)\] тобто, ця формула відображає процес перетворення електричного поля в магнітне, причому зауважте — без всяких індуктивностей. Але для того, щоб результат вийшов більш-менш реальний, необхідно зробити зміна потоку дуже швидким. Можна навіть приблизно прикинути, що якщо відстань між пластинами конденсатора буде 30см (рис. 2), то час наростання імпульсу (його фронт), до моменту появи струму провідності, має бути близько 1нс: \(t=0.3/(3\cdot10^8)\). Ось чому імпульсна технологія до цих пір не отримала великого поширення, а для багатьох винахідників вона як і раніше залишається загадкою!
У наступній частині ми розробимо методику розрахунку імпульсних систем на струмі зміщення, трохи пізніше — розглянемо приватні, але більш реальні випадки, а потім перейдемо і до схемотехніці.
 
Використовувані матеріали
  1. Вікіпедія. Струм зміщення.
  2. Експерименти по виявленню і вивченню струмів зміщення у вакуумі.
  3. В. С. Гудименка, В. І. Піскунов. Експериментальна перевірка існування магнітного поля, що створюється струмами зміщення конденсатора.
  4. Задорожний Ст. Н. Струм зміщення і його магнітне поле.
  5. Вікіпедія. Рівняння Максвелла
  6. Вікіпедія. Закон Ампера-Максвелла