2015-01-31
Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Методы преобразования энергии. КПД второго рода

Попробуем подсчитать, какой процент электронов преобразует свою реактивную энергию в активную в схеме: источник питания + обычная лампа накаливания. Для простоты рассуждений представим, что ток у нас постоянный (для переменного — будут похожие выкладки), напряжение на лампочке — 220 В, её мощность — 220 Вт.

Число электронов N участвующих в процессе находится из известных формул:

N=\frac {It} {e}
где: I — ток в цепи, t — время процесса, e — элементарный заряд электрона. Вспоминая формулу (2.4) из предыдущей части, и учитывая, что мощность в цепи находится по формуле
P_{max}=\frac {W_{e}N} {t},
находим мощность, которую мы могли бы получить при максимальном преобразовании энергии всех участвующих в процессе электронов:
P_{max}=\frac {m_{e}c^{2}} {2e}I = \frac {m_{e}c^{2}} {2e} \frac {U} {R},      (3.1)
где: U — напряжение на лампочке, R — сопротивление её спирали. Несложно подсчитать, что при заданных параметрах эксперимента P_{max} будет равно 257 кВт! А в предложенной схеме лампочка отдаёт только 220 Вт. Выходит, что такой в схеме примерно только 1 электрон из тысячи преобразует свою реактивную энергию в нужную нам активную!

Следовательно, мы можем говорить о некоем коэффициенте «свободной энергии» — коэффициенте преобразования реактивной энергии зарядов в активную. Учитывая, что активная мощность, отдаваемая лампочкой, считается по формуле:
P=I^{2}R = \frac {U^{2}} {R},
получаем этот коэффициент:
\eta_{2} = \frac {P} {P_{max}} = U \frac {2e} {m_{e}c^{2}}.      (3.2)
Назовём его КПД второго рода и заметим, что он зависит только от напряжения. Физический смысл этой формулы заключается в том, что для увеличения \eta_{2} нужно одному и тому же числу зарядов относительно беззатратно придать как можно большую большую разность потенциалов. Или же наоборот — для одной и той же разности потенциалов нужно относительно беззатратно получить как можно больше зарядов. И чем лучше мы будем соблюдать этот принцип, тем больше внутренней энергии заряда мы сможем извлечь. Поэтому, полученный параметр ещё можно назвать коэффициентом использования вещества - КИВ.
Другими словами, речь идёт о процессе подобном холодному ядерному синтезу (ХЯС), но в котором, в качестве ядра выступает электрон со своей внутренней энергией. По аналогии с ХЯС, мы можем даже дать ему своё название — ХЭС (холодный электронный синтез). Каждый день, включая свет или другие электрические приборы, мы запускаем этот процесс: часть электронов преобразует свою реактивную энергию в активную, а часть — так и продолжает свой путь по проводам. Наша с вами задача — изменить это соотношение, научиться лучше использовать внутреннюю энергию электрона!
Результат можно пояснить на следующем примере. Возьмём две лампочки: первая — 220В х 75Вт, вторая — 12В х 4Вт. Ток протекающий через них будет примерно одинаков, а значит — и число электронов в единицу времени. От одного и того же количества Кулонов мы получаем в первом случае 75Вт, а во втором — только 4Вт.
Второй пример иногда вводит в ступор даже именитых профессоров. Рассмотрим простейший БТГ, который нам предлагает классическая радиотехника. Принципиальная схема классического БТГ В него входит электрическая цепь, состоящая из последовательно включённых аккумулятора GB1 и лампы накаливания EL1.
Принцип действия такого БТГ простой: отрицательно заряженные электроны, образуя ток I1, движутся от минуса аккумулятора, проходят через лампочку и устремляются к плюсу, образуя ток I2. Поскольку, по классическим законам, токи I1 и I2 равны, то аккумулятор, разряжаясь током I1, будет снова подзаряжаться на ту же величину током I2. Если представить, что аккумулятор идеализированный (без потерь), то эта схема будет работать вечно! В реальности, как мы знаем, это далеко не так :)

КПД \eta_{2} можно вывести и для механики, но поскольку все механические взаимодействия содержат в своей основе электрическую природу, то далее мы пойдём «электрическим путём»

Привычный нам КПД, который теперь будем называть КПД первого рода, находится, как отношение полученной мощности к затраченной. Он напрямую не связан с полученным выше КПД второго рода, но всё же, при некоторых условиях, повышение \eta_{2} ведёт за собой увеличение \eta_{1}.

Генераторы первого и второго рода

По аналогии с КПД мы можем предложить и классификацию известных видов генераторов. Если генератор имеет низкий \eta_{2}, а \eta_{1} — до 100%, то это генератор первого рода. К ним относятся почти все известные электрические машины: от генераторов тока и напряжения, до обычных трансформаторов. Генератор второго рода имеет повышенные значения \eta_{2}, а \eta_{1}, как правило, более 100%.

Генераторы второго рода, в свою очередь, подразделяются на генераторы с рекуперацией зарядов, и с внешним их источником. Например, так называемый «вечный фонарик», запуск которого осуществляется от однократного прикосновения батарейки, — это генератор второго рода с рекуперацией зарядов. В этом устройстве однократно полученный от батарейки заряд циркулирует по замкнутой цепи. В каждом цикле только часть электронов переходит в активную энергию, остальные же — продолжают обращение. Понятно, что когда-нибудь такой фонарик погаснет.

А вот генератор второго рода с внешним источником зарядов может работать, пока источник не иссякнет:) Такие устройства описаны, например, в патентах Теслы и представляют собой пластины для сбора свободных атмосферных зарядов и схем последующего их преобразования. Подсчёты показывают, что если добиться большого \eta_{2}, то таким способом можно извлекать из атмосферы порядка 2 МВт активной мощности на квадратный метр. Разумеется, нужно учитывать весь столб ионосферы в высоту. Здесь снова можно вспомнить Теслу и его высокие сооружения в виде башен, с уединённой ёмкостью в виде тора на самой верхушке.

Очевидно, что могут быть представлены и генераторы смешанного типа. В них не все получаемые извне заряды сразу преобразовываются в активную энергию; часть из них идёт на поддержание работы схемы. Современники Теслы — Капанадзе и другие — в основном используют в своих устройствах именно смешанный принцип.

Генератор второго рода с внешним источником зарядов

Помните школьный эксперимент, где пластины заряженного кондесатора разводят друг относительно друга? По закону сохранения заряда, в этом случае, ёмкость пропорционально уменьшается, а напряжение между пластинами также пропорционально растёт. Казалось бы, мы можем получить халявную энергию, т.к. она пропорциональна квадрату напряжения, но забываем, что на раздвижение пластин тратится работа направленная против сил притяжения.

Можно пойти другим путём и механически уменьшить площать пластин. Поскольку при уменьшении площадки в поперечной плоскости кулоновские силы не сопротивляются, а потенциальная энергия конденсатора растёт, то теоретически можно подобрать режим, когда энергия от увеличения напряжения будет больше механических затрат.

Ещё один способ был открыт, по всей видимости, еще в 18-м веке, но достоянием науки стал относительно недавно [10]. Он основан на разделении зарядов — придании электронам определённых спинов. Такой принцип приводит нас к простейшей блок-схеме и устройству сверхединичного генератора (см. рисунок).

Блок-схема безтопливного генератора на разделённых зарядах

На рисунке представлены: E1 — источник питания, CSU — блок разделения зарядов, C1 — накопительная ёмкость, CCU — блок преобразования, Rn — активная нагрузка. CSU отвечает за разделение зарядов, которые быстро заряжают конденсатор C1. Эта энергия преобразовывается блоком CCU в напряжение и ток, необходимый для нагрузки Rn; это может быть трансформатор, прерыватель или пороговое устройство. Нужно добавить, что общем случае, вместо конденсатора может быть применён аккумулятор.

Разумеется, что такие способы повышения \eta_{2} далеко не единственные. Первопроходцем таких решений можно по праву считать Николу Тесла, который более 100 лет назад открыл свою радиантную энергию, которую впоследствии переоткрыл Николаев в виде скалярного магнитного поля. Один из наиболее тонких подходов к проблеме осветил М.Д. Карасёв ещё в 1959 году [5], где предложил применять отрицательные реактивные сопротивления для получения избыточной мощности. Константин и Станислав Авраменко в 1993-1994 годах описали принцип и запатентовали передачу энергии по одному проводу с помощью продолных волн [6,7]. Способ разделения зарядов и рабочий БТГ предложил изобретатель Дональд Смит на симпозиуме имени Тесла в 1996 году [8]. В 2007 году Касьянов Г.Т. предложил ещё один способ получения дополнительной энергии из внутренней энергии заряженных частиц [9].
Можно предложить ещё несколько методов увеличения \eta_{2}: за счёт перераспределения магнитного поля вдоль индуктивности, путём перераспределения заряда вдоль системы конденсаторов и Jump-метод. Интересным для исследований может быть метод смещения стоячей волны и способ, предложенный Тесла — за счёт большой скважности задающих импульсов. А в этих работах — RLC, RLC-2 — математически точно показаны области, в которых повышение \eta_{2} искать не стоит; они помогут нашим читателям более рационально использовать своё время для поисков свободной энергии. И напротив, использование обратной ЭДС в катушке с параметрическим сердечником можеть дать прирост КПД при некоторых условиях. Наиболее общий подход к поиску свободной энергии в параметрических цепях первого рода описан здесь, второго — здесь, а специальный калькулятор, который рассчитывает энергетику таких цепей представлен здесь.

Как нам представляется, в идеальном генераторе должен задействоваться ёмкостной и индуктивный принципы преобразования одновременно, а использование электронного газа или плазмы делает возможным достижение максимального значения \eta_{2}.

 
1 2 3
Используемые материалы

© Горчилин Вячеслав, 2015 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

« Назад
2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin