Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2019-04-01
Все заметки
Заряженный высоковольтный конденсатор и атмосферное электричество
Эта заметка — продолжение серии опытов с заряженным высоковольтным конденсатором. Здесь мы усовершенствуем один из них и доведём его схемотехнику до рабочего устройства. В этих опытах речь идёт об использовании энергии атмосферного электричества и его утилизации — за счёт создания дополнительного потенциала. Необходимо напомнить, что под атмосферным электричеством мы здесь будем подразумевать не только электрическое поле на поверхности Земли, но и её заряд — это очень важный пункт для понимания принципа работы последующих схем. Также, мы подразумеваем, что конденсатор C1 всегда заряжен (см. рис. 2). Его конструкцию и способ зарядки мы обсуждали в предыдущей части.
Схема опыта и схема установки с использованием атмосферного электричества
Рис.2. Схема опыта и схема установки с использованием атмосферного электричества
Давайте перерисуем схему на рис. 1c так, чтобы провод заземления, который поочерёдно подносился оператором к пластинам конденсатора, теперь подключался так же, но уже с помощью контактов ключа SW1 (рис. 2a). Мы по-прежнему будем получать искровые разряды между контактами этого ключа.

Напомним, что плюс на схеме, рядом с условным обозначением конденсатора C1, означает полярность заряда его обкладок.

Этот эффект можно усовершенствовать подключив к отрицательной обкладке C1 первичную обмотку высоковольного трансформатора TV1. Второй вывод этой обмотки соединим с уединённой ёмкостью Cs, которая может представлять из себя шар или торроид (рис. 2b). Тогда, при нижнем по схеме положении контакта ключа SW1, Cs зарядится отрицательно относительно земли и будет притягивать к себе положительно заряженные частицы атмосферы с одной стороны, а отрицательные заряды через цепь первичной обмотки TV1 и C1 — с другой. При этом, на вторичной обмотке TV1 возникнет короткий импульс, который пройдёт через нагрузку Rn в виде импульса тока.

Для опытов, в качестве нагрузки можно подключить два встречно включённых мощных светодиода. Они будут визуально сигнализировать о происходящих процессах.

Когда же контакт ключа SW1 перейдёт в верхнее положение, то уединённая ёмкость станет разяжаться через первичную обмотку TV1, снова давая импульс во вторичную. После этого заряд Cs станет нейтральным относительно атмосферы и земли. Затем контакт ключа SW1 перейдёт в нижнее положение и цикл снова повторится.
В качестве TV1 идеально подходит трансформатор Тесла (ТТ), но подойдёт и любой другой высоковольтный трансформатор. Здесь очень важна хорошая изоляция между первичной и вторичной обмотками. Кстати, на схеме они отображаются не совсем привычным способом: первичная — высоковольтная, а вторичная — низковольтная, что вполне соответствует логике происходящих процессов. А ТТ здесь работает как бы наоборот: потенциал подаётся на его высоковольтную часть, а с низковольтной — снимается.
Повышаем частоту
Какая же будет оптимальная частота переключений ключа SW1 и можно ли повысить потенциал на уединённой ёмкости, тем самым ещё больше притягивая свободные атмосферные заряды? Одновременно — ответить на вопрос и выполнить это условие может классический ТТ, если частота перключения SW1 будет равна резонансной частоте трансформатора. Тогда, за счёт волновых процессов мы сможем получить на его горячем конце (верхнем по схеме) повышенный потенциал. Кстати, за счёт этого можно снизить напряжение на конденсаторе C1. У автора получалась работа устройства при напряжении всего в 3кВ. На данном этапе это сложно оценить, но скорее всего при этом уменьшится и эффективность захвата атмосферных зарядов.

Расчитать трансформатор Теслы и уединённую ёмкость можно в специализированном калькуляторе.

Безусловно, конденсатор C1 будет со временем разряжаться. Поддерживать его заряд в актуальном состоянии можно при помощи высоковольтного преобразователя BV1 и диода VD1 (рис. 2c). Блок BV1, через ключ SW2, периодически подключается к источнику питания GB1 и через диод подзаряжает этот конденсатор. Это и будут энергетические затраты на работу установки. Принцип её действия можно сравнить с тепловым компрессором, который при помощи своих внешних радиаторов собирает окружающее низкопотенциальное тепло, концентрирует и направляет его затем в нужном направлении.
Таким образом, на последнем рисунке мы получили схему вполне рабочего устройства. Единственное, что мы здесь не обсуждаем детально — как организовать переключение контактов SW1, какие ключи использовать и как ими управлять. Разработку этого блока мы оставляем нашим читателям.
При проведении опытов или создании рабочего прототипа необходимо обязательное выполнение некоторых требований.
  • Вторичная обмотка TV1 должна быть хорошо изолирована от первичной и образовывать с ней, по возможности, минимальную ёмкость. Если в качестве этого трансформатора используется классический ТТ, то в нём все эти требования уже учтены.
  • Цепь, образованная C1 и VD1, должна иметь очень хорошую развязку с землёй. То же относится и к цепи связанной с GB1, SW2 и входом BV1.
  • Между входом и выходом BV1 также должна быть хорошая гальваническая развязка, причём здесь она должна быть даже лучше, чем в предыдущем пункте.
  • В постоянно действующем устройстве обязательно должна быть установлена защита от атмосферных разрядов.
Также, нельзя забывать о потерях, которые будут возникать в основном за счёт утечек через острые изгибы проводов и контактов, и через возможные неровности на поверхности уединённой ёмкости. Поэтому здесь полностью применимы правила для монтажа СВЧ-аппаратуры.
 
1 2
Используемые материалы
  1. Википедия. Трансформатор Теслы.