2015-01-31
Персональный 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.

Результат можно пояснить и на другом 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.

Напомним, что знаменитый Тесла в своих экспериментах работал с очень высокими значениями напряжений — порядка сотен тысяч или даже миллионов Вольт!

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}.

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. 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!

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.

Всё то же можно проделать и с помощью электорники, правда схемы и режимы её работы должны быть не совсем обычные. На рисунке ниже представлен алгоритм работы такого устройства. По сути, VA1 — это хорошо изученный обратноходовый преобразователь, но если его использовать в нестандартном режиме [4], то при условии что U_2 > U_1, а C_2 < C_1, от одного из того же количества электронов, мы сможем получить на C_2 больше потенциальной энергии, чем на C_1. Если вспомнить формулу (3.2), то становится понятным, что таким образом мы просто увеличиваем \eta_{2}.

А можно ли для увеличения \eta_{2} использовать время? Время — такой же компонент энергии, как и масса, но его исследование находится пока на начальном уровне. Самый простой пример: помещаем в пространство, в котором до этого не было никаких полей, заряд и используем изменение электрического поля на каком-либо расстоянии от него, например, при помощи катушки. После появления заряда, поле начнёт распостраняться от него с большой, но всё-же конечной скоростью: просто уберём заряд в тот момент, когда его поле достигло катушки, а сам заряд используем, например, для нагрева лампочки. Но поле, достигшее катушки, также произведёт работу, если цепь катушки также пустить на ту же лампочку.

Здесь можно совершенно справедливо заметить, что на механческое перемещение заряда также потребуется энергия. Конечно. Но можно подсчитать, что на перемещение массы, к примеру, электрона, она потребуется на порядки меньшая, чем полученная от изменения электрического поля. Но почему тогда просто не раскручивать электрон, например, в вакуумной лампе, а изменения поля снимать с помощью катушки, скажете вы? Если поля зарядов катушки и механически раскручиваемого электрона будут успевать взаимодействовать друг с другом, то мы получим обычное механическое взаимодействие.

Разумеется, что такие способы повышения \eta_{2} далеко не единственные и не идеальные. 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. Можно предложить ещё несколько методов увеличения \eta_{2}: за счёт перераспределения магнитного поля вдоль индуктивности, путём перераспределения заряда вдоль системы конденсаторов, ламповый, Lick 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 порядка описан 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}.


Используемые материалы

 
1 2 3

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

« Назад
2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin