Этот метод можно назвать по-разному: доиспользование энергии электрона, её высвобождение и даже — открытие свободной энергии электрона. Суть в том, что человечество до сих пор не научилось использовать весь его потенциал. А ведь всё, что нам нужно для обеспечения энергетической независимости — взглянуть на старые вещи и понятия по-новому. Далее, мы покажем это на примерах и в несложных математических выкладках. Как всегда, постараемся не выходить далеко за школьный курс физики :)

Метод заключается в перераспределении зарядов вдоль длинной линии (ДЛ) и их съём в нагрузку в определённые моменты времени. Но, если перерапределение заряда происходит за счёт интерференции стоячих волн и является по своей природе реактивным, то съём производится уже в активную нагрузку. При определённом сочетании стоячих волн происходит увеличение КПД второго рода \(\eta_{2}\), что приводит к энергетическому выигрышу \(K_{\eta2}\) всего устройства.

Для понимания сути метода — начнём с простой задачки. Имеется пять одинаковых конденсаторов \(C1 \ldots C5\). Передадим им заряд \(Q\) величиной 5 единиц (для простоты рассуждений пока будем пользоваться единицами относительными). Поскольку ёмкости одинаковы, то заряд равномерно распределится между ними, а напряжение на на каждом из них станет равным 1. Соответственно, потенциальная энергия \(W\) каждого конденсатора окажется равной 0.5. Это изображено на рисунке слева.

Напомним, что заряд связан с напряжением так: \[ Q = C\,U,\] а потенциальная энергия конденсатора находится по следующим формулам: \[ W = \frac {Q\,U} {2} = \frac {Q^{2}} {2\,C} = \frac {C\,U^{2}} {2}.\]

Перераспределим заряд таким образом: верхний конденсатор \(C1\) получит 3 единицы, \(C2\) — 2 единицы, а в нижних останется ноль. Заметим, что количество электронов в системе осталось прежним, изменилось только их местоположение, что и изображено на рисунке справа. Суммарная потенциальная энергия системы конденсаторов \(W_{gen}\) в первом случае — 2.5 единицы, во втором — уже 6.5 единиц. За счёт перераспределения заряда мы получили прибавку энергии в 2.6 раза.

Сразу заметим, что для такого перераспределения заряда с помощью обычной схемотехники может потребоваться энергия в точности равная полученной прибавке. Ниже покажем, как это сделать относительно беззатратно. Собственно, в этом и заключается вся «фишка» этого метода.

Приведенная выше модель распределения зарядов интересна ещё и тем, что мы можем её применять точно также и к системе колебательных контуров или к длинной линии (ДЛ). Пока будем рассматривать ДЛ без потерь, а значит можем ввести её эквивалентную схему состоящую только из ёмкостей и индуктивностей. Но нам нужен не весь процесс колебаний ДЛ, а только моменты, в которых весь заряд сосредоточен в ёмкостях, поэтому мы можем ещё больше успростить её эквивалентную схему. Как известно [1], полная энергия колебательного контура равна \[ W = \frac {Q_m^{2}} {2\,C},\] где: \(Q_m\) — максимальное значение заряда конденсатора колебательного контура.

Поскольку нас интересует мгновенный снимок процессов в системе, то вполне законно будет применить эквивалентную схему длинной линии, которая изображена на рисунке справа. Для наших дальнейших задач этого будет вполне достаточно.

Теперь мы можем рассматривать длинную линию достаточно простыми математическими средствами. Её частным случаем является Трансформатор Тесла (ТТ) [2], математическую модель которого мы в дальнейшем построим, чем рассеим разного рода слухи о его «магических возможностях», и в то же время — подтвердим некоторые вполне реальные догадки и предположения.

Рассмотрим систему из одинаковых по ёмкости конденсаторов: \[ C1 = C2 = C_{i} = C \qquad (1.1)\] где: \(i\) — номер конденсатора в интервале \(1..N\), а \(N\) — общее их количество, ёмкость \(C\) — известная нам величина. Также, нам известен заряд \(Q_g\), который мы передаём этой системе конденсаторов, и функция распределения напряжения (заряда) вдоль этой системы — \(f(x)\). Для упрощения рассуждений примем, что \(x\) — это относительная величина показывающая точку замера заряда, напряжения или энергии вдоль конденсаторов, изменяющаяся от нуля до единицы.

В рамках этой работы мы не рассматриваем возможное дополнительное приращение энергии в системе за счёт захвата электронов (и прочих частиц) из атмосферы или из земли.

Само собой разумеется, что при увеличении резонансной частоты катушки ТТ мы прямо пропорционально увеличиваем и выходную мощность. Она будет ограничиваться только элементной базой нашего устройства.

Как показывает формула (1.9) — нам нужно максимально передать заряд с индуктора на катушку ТТ, а не трансформировать одно напряжение в другое, как это происходит в обычном трансформаторе. Поэтому межобмоточную связь между индуктором и вторичной катушкой ТТ нужно делать по-возможности маленькой.

Ещё один совет не связан с нашими выкладками, но сильно влияет на КПД ТТ — это добротность вторичной катушки. Понятно, что её нужно мотать виток к витку, а сам совет — мотайте литцендратом — многожильным проводом каждая жилка которого изолирована. Дело в том, что на высоких частотах ток бежит в основном по поверхности проводника, следовательно, чем больше будет площать его поверхности [4], тем лучше. Литцендрат увеличивает эту площадь в несколько раз.

Добротность, в самом широком смысле, также связана и совмещением двух резонансов: LC и волнового. В точках их пересечения можно максимально приблизиться к совпадению описанных выше расчётов с реальными данными.

Методы съёма энергии с длинной линии — отдельная тема для исследований. Поэтому укажем только на некоторые известные подходы к данной проблеме. Самым простым способом съёма служит ёмкостная связь между ДЛ и металлической сеткой (фольгой, катушкой съёма) с которой, через ключ, в определённые моменты времени и снимается энергия на нагрузку. Этот способ и приведен на макете. Нельзя забывать, что сетка должна быть не всегда сплошной, например, в данном моделировании нужны две сетки — на две половинки ДЛ, а нагрузка должна включаться между ними.

В качестве ключа может выступать как разрядник [5], так и электронная схема. Разрядник имеет плюс в своей простоте и работе в диапазоне достаточно высоких напряжений. Недостаток — сложная регулировка и низкая стабильность. Электронная схема работает с меньшими напряжениями, но более стабильна и может пропускать ток в нагрузку не только с отсечкой по некоторому пороговому напряжению, но и в строго определённые моменты времени. К слову, если схема работает с отсечкой по напряжению, она должна имеють небольшой гистерезис.

Еще один способ достаточно хорошо известен — это съём с 6-7 катушек намотанных также, как и главный ТТ; он расположен в центре, а катушки — по окружности. Каждая такая катушка вносит свой вклад в общую прибавку. Недостаток такого метода — задействование достаточно большого пространства и электрическое поле на всём его протяжении, а значит — довольно большие потери.

Все расчёты, приведенные выше, приводились для ёмкостей и напряжений. Но их можно перевести для индуктивностей и токов — результат будет таким же. Из этого напрямую следует второй способ съёма — разрыв цепи в пучности тока в определённые моменты времени, и пропускание его через нагрузку. Моменты разрыва цепи в точности те же, что и для напряжения [6].

По всей видимости, идеальным методом съёма будет синтез этих двух методов.