Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2019-03-31
Все заметки
Некоторые особенности поведения заряженного высоковольтного конденсатора
Электростатика — хорошо изученная наука и все связанные с ней опыты, по идее, должны достаточно хорошо объясняться. Однако, представленные в этой заметке эксперименты не могут быть однозначно интерпретированы с помощью этой теории. Скорее всего, речь идёт об атмосферном электричестве, которое в себя включает не только электрическое поле атмосферы, но и заряд Земли. К использованию и того и другого мы будем продвигаться постепенно, начиная с самых простых опытов.
Для их проведения нам потребуется высоковольтный блок для зарядки конденсатора C1 (рис. 1a). Он состоит из двух пальчиковых батареек, соединённых последовательно (GB1), кнопки SB1, высоковольтного диода VD1 и готового блока BV1, который питается от 3 вольт, а на выходе выдаёт 20-25 кВ. В качестве BV1 автор использовал такой блок. Диод VD1 может быть любой высоковольтный, расчитанный на напряжение 30 кВ или более. Можно соединить несколько таких последовательно. Хотя BV1 имеет на выходе уже выпрямленное напряжение и даже конденсатор, но внутренняя цепь его довольно быстро разряжает при отключении питания. Поэтому VD1 необходим.
Вся эта цепочка предназначена для заряда конденсатора C1 путём кратковременного (1-2 секунды) нажатия на кнопку SB1. Во всех опытах мы будем подразумевать, что этот конденсатор уже заряжен таким способом, а потому не будем далее рисовать этот блок. Конструкции и марке C1 нужно уделить особое внимание, т.к. от этого будут зависеть результаты дальнейших экспериментов. Необходимо использовать керамический конденсатор ФГТ-И или ему подобный, на 20 или более киловольт и ёмкостью 8-15 нФ. При меньших напряжениях на C1 и других конструкциях этого конденсатора, эксперименты могут не дать нужный результат.
Схема опыта с заряженным высоковольтным конденсатором
Рис.1. Схема опыта с заряженным высоковольтным конденсатором
BV1 лучше всего запитывать от батареек или аккумуляторов, как показано на схеме. Стационарный блок питания, при очередном пробое разрядника, может выйти из строя, что было уже неоднократно проверено.
Опыт №1
Заряжаем C1 и кладём рядом с ним конденсатор C2 — так, чтобы их оси были параллельны (рис. 1b). Через некоторое время на C2 появится заряд, который можно контролировать замыканием его обкладок. При этом возникает искровой пробой. C1 и C2 должны быть подобны по конструкции, но второй — меньше по ёмкости на порядок.
Опыт №2
Совершенно замечательный эксперимент мы можем провести, если к обкладкам заряженного конденсатора C1, по очереди, подносить провод заземления (рис. 1c). Между обкладкой и проводом заземления мы можем наблюдать искру, причём, если всё время подносить этот провод только к одной из обкладок, то искры не будет, нужна именно поочерёдность.
Если в разрыв земляного провода включить диод VD2 (рис. 1d-1e), то в зависимости от полярности включения мы будем наблюдать искру только при приближении к одной из обкладок: по схеме на рисунке (1d) искра будет только с отрицательной обкладкой, по схеме (1e) — с положительной. При этом, поочерёдность подключения всё равно необходимо соблюдать.
Опыт №3
Мы подошли к непосредственному использованию атмосферного электричества в самом широком его смысле. Для этого отрицательно заряженная обкладка конденсатора C1 подключается к антенне AN1, а положительно заряженная — к заземлению, через разрядник FV1. Зазор между электродами разрядника здесь нужно обязательно будет подобрать, но как правило, он составляет 0.3-0.6 мм. В этом промежутке мы можем наблюдать периодические разряды, причём их число может составить 100 или более раз.
Антенна AN1 в этом эксперименте представляет собой кусок провода длиной 2-3 метра, который нужно расположить вдали от проводящих ток предметов. Замечено, что чем больше по длине (площади) будет антенна, тем чаще будут разряды и тем их будет больше. Если рядом с антенной (2-3 см) разместить проводник или массивную железку, то при разряде антенный провод будет к ней притягиваться, а через секунду-две снова возвращаться в исходное положение (рис. 1g). Этот факт может говорить и об аналогичном по действию притягивании к антенне атмосферных зарядов.
Безусловно, через некоторое время заряд уменьшиться и на C1. Замечено, что эта схема полностью перестаёт работать при падении напряжения на C1 менее 4-5 кВ.
Если C1 расположить наоборот — положительной обкладкой — к антенне, то наблюдается лишь небольшое число разрядов, что может говорить о положительном заряде атмосферы и отрицательном — Земли. Насыщение свободными электронами атмосферы вокруг антенны усиливает либо ослабляет эффект, в зависимости от полярности подключения конденсатора C1.
Интересно то, что энергетический выигрыш в таких системах можно значительно увеличить, применив в качестве C1 параметрическую ёмкость. Тогда прибавка может быть рассчитана по формуле частичных циклов PCCIE или, если известны коэффициенты параметрической кривой, в специализированном калькуляторе.
 
1 2