2015-01-31
Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Методи перетворення енергії. ККД другого роду

Спробуємо підрахувати, який відсоток електронів перетворює свою реактивну енергію в активну у схемі: джерело живлення + звичайна лампа розжарювання. Для простоти міркувань уявімо, що струм у нас постійний (для змінного — будуть схожі викладення), напруга на лампочці — 220 В, потужність — 220 Вт.

Число електронів N , що беруть участь у процесі перебуває з відомих формул:

N=\frac {It} {e}
де: I — струм в ланцюзі, t — час процесу, e — елементарний заряд електрона. Згадуючи формулу (2.4) з попередньої частини, і враховуючи, що потужність ланцюга знаходиться за формулою
P_{max}=\frac {W_{e}N} {t},
знаходимо потужність, яку ми могли б отримати при максимальному перетворенні енергії всіх що беруть участь в процесі електронів:
P_{max}=\frac {m_{e}c^{2}} {2e}I = \frac {m_{e}c^{2}} {2e} \frac {U} {R}, (3.1)
де: U — напруга на лампочці, R — опір її спіралі. Нескладно підрахувати, що при заданих параметрах експерименту P_{max} буде дорівнює 257 кВт! А в запропонованій схемі лампочка віддає тільки 220 Вт. Виходить, що такою схемою приблизно тільки 1 електрон з тисячі перетворює свою реактивну енергію в потрібну нам активну!

Отже, ми можемо говорити про певний коефіцієнт «вільної енергії» — коефіцієнті перетворення реактивної енергії зарядів в активну. Враховуючи, що активна потужність, що віддається лампочкою, вважається за формулою:
P=I^{2}R = \frac {U^{2}} {R},
отримуємо цей коефіцієнт:
\eta_{2} = \frac {P} {P_{max}} = U \frac {2e} {m_{e}c^{2}}. (3.2)
Назвемо його ККД другого роду та зауважимо, що він залежить лише від напруги. Фізичний зміст цієї формули полягає в тому, що для збільшення \eta_{2} потрібно одного і того ж числа зарядів щодо беззатратно надати якомога більшу більшу різницю потенціалів. Або ж навпаки — для однієї і тієї ж різниці потенціалів потрібно щодо беззатратно отримати як можна більше зарядів. І чим краще ми будемо дотримуватися цього принципу, тим більше внутрішньої енергії заряду ми зможемо витягти.
Іншими словами, мова йде про подібному процесі холодного ядерного синтезу (ХЯС), але в якому, в якості ядра виступає електрон зі своєю внутрішньою енергією. За аналогією з ХЯС, ми можемо навіть дати йому свою назву — ХЕС (холодний електронний синтез). Кожен день, включаючи світло або інші електричні прилади, ми запускаємо цей процес: частина електронів перетворює свою реактивну енергію в активну, а частина — так і продовжує свій шлях по проводах. Наше з вами завдання — змінити це співвідношення, навчитися краще використовувати внутрішню енергію електрона!
Результат можна пояснити на наступному прикладі. Візьмемо дві лампочки: перша — 220В х 75Вт, друга — 12В х 4Вт. Струм протікає через них буде приблизно однаковий, а значить — і число електронів в одиницю часу. Від одного і того ж кількості Кулонів ми отримуємо в першому випадку 75Вт, а в другому — тільки 4Вт.
Другий приклад іноді вводить в ступор навіть іменитих професорів. Розглянемо найпростіший БТГ, який нам пропонує класична радіотехніка. Принципиальная схема классического БТГ У нього входить електричний ланцюг, що складається з послідовно включених акумулятора GB1 і лампи розжарювання EL1.
Принцип дії такого БТГ простий: негативно заряджені електрони, утворюючи струм I1, рухаються від мінуса акумулятора, проходять через лампочку і спрямовуються до плюса, утворюючи струм I2. Оскільки, за класичними законами, струми I1 і I2 рівні, то акумулятор, разряжаясь струмом I1, буде знову заряджатися на ту ж величину струмом I2. Якщо уявити, що акумулятор ідеалізований (без втрат), то ця схема буде працювати вічно! У реальності, як ми знаємо, це далеко не так :)

ККД \eta_{2} можна вивести і для механіки, але оскільки всі механічні взаємодії містять у своїй основі електричну природу, то далі ми підемо «електричним шляхом»

Звичний нам ККД, який тепер будемо називати ККД першого роду, знаходиться, як відношення отриманої потужності до витраченої. Він безпосередньо не пов'язаний з отриманим вище ККД другого роду, але все ж, при деяких умовах, підвищення \eta_{2} веде за собою збільшення \eta_{1}.

Генератори першого та другого роду

За аналогією з ККД ми можемо запропонувати класифікацію відомих видів генераторів. Якщо генератор має низький \eta_{2}, а \eta_{1} — до 100%, то це генератор першого роду. До них належать майже всі відомі електричні машини: від генераторів струму і напруги, до звичайних трансформаторів. Генератор другого роду має підвищені значення \eta_{2}, а \eta_{1}, як правило, більше 100%.

Генератори другого роду, у свою чергу, поділяються на генератори з рекуперацією зарядів, і з їх зовнішнім джерелом. Наприклад, так званий «вічний ліхтарик», запуск якого здійснюється від одноразового дотику батарейки, — це генератор другого роду з рекуперацією зарядів. У цьому пристрої одноразово отриманий від заряд батарейки циркулює по замкнутій ланцюга. В кожному циклі лише частина електронів переходить в активну енергію, інші — продовжують звернення. Зрозуміло, що коли-небудь такий ліхтарик погас.

А ось генератор другого роду із зовнішнім джерелом зарядів може працювати, поки не вичерпається джерело:) Такі пристрої описані, наприклад, у патентах Тесли і являють собою пластини для збору вільних атмосферних зарядів і схем подальшого їх перетворення. Підрахунки показують, що якщо домогтися великого \eta_{2}, то таким способом можна витягати з атмосфери близько 2 МВт активної потужності на квадратний метр. Зрозуміло, потрібно враховувати весь стовп іоносфери у висоту. Тут знову можна згадати Теслу і його високі споруди у вигляді веж, з відокремленою ємністю у вигляді тора на самій верхівці.

Очевидно, що можуть бути представлені і генератори змішаного типу. У них не всі одержувані ззовні заряди відразу перетворюються в активну енергію; частина з них іде на підтримку роботи схеми. Сучасники Тесли — Капанадзе та інші — в основному використовують в своїх пристроях саме змішаний принцип.

Генератор другого роду із зовнішнім джерелом зарядів

Пам'ятаєте шкільний експеримент, де пластини зарядженого кондесатора розводять один щодо одного? За законом збереження заряду, в цьому випадку, ємність пропорційно зменшується, а напруга між пластинами також пропорційно зростає. Здавалося б, ми можемо отримати халявну енергію, оскільки вона пропорційна квадрату напруги, але забуваємо, що на розсування пластин витрачається робота спрямована проти сил тяжіння.

Можна піти іншим шляхом і механічно зменшити величину пластин. Оскільки при зменшенні майданчики в поперечній площині кулонівські сили не чинять, а потенційна енергія конденсатора зростає, то теоретично можна підібрати режим, коли енергія від збільшення напруги буде більше механічних витрат.

Ще один спосіб був відкритий, по всій видимості, ще в 18-му столітті, але надбанням науки став відносно недавно [10]. Він заснований на поділі зарядів — надання електронам певних спінів. Такий принцип приводить нас до найпростішої блок-схемою і пристрою сверхединичного генератора (див. малюнок).

Блок-схема безтопливного генератора на разделённых зарядах

На малюнку представлені: E1 — джерело живлення, CSU — блок поділу зарядів, C1 — накопичувальна ємність, CCU — блок перетворення, Rn — активне навантаження. CSU відповідає за розподіл зарядів, які швидко заряджають конденсатор C1. Ця енергія перетворюється блоком CCU в напруга і струм, необхідний для навантаження Rn; це може бути трансформатор, переривник або порогове пристрій. Потрібно додати, що загалом разі, замість конденсатора може бути застосований акумулятор.

Зрозуміло, що такі способи підвищення \eta_{2} далеко не єдині. Першопрохідцем таких рішень можна по праву вважати Ніколу Тесла, який понад 100 років тому відкрив свою радіантні енергію, яку згодом перевідкрив Миколаїв у вигляді скалярного магнітного поля. Один з найбільш тонких підходів до проблеми висвітлив М. Д. Карасьов ще в 1959 році [5], де запропонував застосовувати негативні реактивні опору для отримання надлишкової потужності. Костянтин і Станіслав Авраменко в 1993-1994 роках описали принцип і запатентували передачу енергії по одному дроту з допомогою продолных хвиль [6,7]. Спосіб розділення зарядів і робочий БТГ запропонував винахідник Дональд Сміт на симпозіумі імені Тесла в 1996 році [8]. У 2007 році Касьянов Р. Т. запропонував ще один спосіб отримання додаткової енергії з внутрішньої енергії заряджених частинок [9].
Можна запропонувати ще кілька методів збільшення \eta_{2}: за рахунок перерозподілу магнітного поля вздовж індуктивності, шляхом перерозподілу заряду вздовж системи конденсаторів і Jump-метод. Цікавим для досліджень може бути метод зсуву стоячої хвилі і спосіб, запропонований Тесла — за рахунок великій шпаруватості задають імпульсів. А в цих роботах — RLC, RLC-2 — математично точно показані області, в яких підвищення \eta_{2} шукати не варто; вони допоможуть нашим читачам більш раціонально використовувати свій час для пошуків вільної енергії. І навпаки, використання зворотної ЕРС в котушці з параметричним серцевиною може дати приріст ККД при деяких умовах. Найбільш загальний підхід до пошуку вільної енергії в параметричних ланцюгах першого порядку описаний тут.

Як нам видається, в ідеальному генераторі повинен бути задіяні ємнісний та індуктивний принципи перетворення одночасно, а використання електронного газу або плазми робить можливим досягнення максимального значення \eta_{2}.

 
Використовувані матеріали

© Горчилин В'ячеслав, 2015 р.
* Передрук статті можлива за умови встановлення посилання на цей сайт та додержанням авторських прав

« Назад
2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin