Захват энергии внешней среды с помощью лавинного режима

2025-05-15

Захват энергии внешней среды с помощью лавинного режима. Этот эксперимент продолжает исследования лавинного режима биполярного транзистора, начатые в работах. Он также связан с экспериментом, где похожий эффект наблюдался в полумостовой схеме. Однако в предыдущих опытах отсутствовало одно важное явление — усиление выходной мощности за счёт энергии среды. Как выяснилось, это становится возможным, когда у питающего импульса большая скорость нарастания фронта , которая в данном случае достигается при помощи лавинного эффекта. В этой заметке мы проведём эксперимент, рассмотрим условия его проведения и необходимую для этого элементную базу, а в конце работы получим действующее устройство для демонстрации эффекта захвата энергии от среды. Чтобы эксперимент получится наглядным, давайте сначала рассмотрим принцип, позволяющий зажечь две одинаковые лампочки, включенные последовательно, с разной яркостью. Так мы познакомимся с ещё одним интересным эффектом. Его схема представлена на рисунке 14a, где в сеть 0 В включен автотрансформатор ЛАТР последовательно с лампочкой накаливания LM0. В его вторичную регулируемую обмотку включена вторая точно такая же лампочка LM0. Путём регулировки напряжения ручкой этого трансформатора можно найти положение, при котором LM0 будет светиться в несколько раз ярче, чем LM0. Этот момент легко объясним, так как с помощью VVT происходит трансформация напряжения. В следующем эксперименте мы увидим похожий принцип, но разница в яркости лампочек будет ещё заметнее. Этот феномен будет труднее объяснить с помощью классической физики, так как никакой трансформации в нём уже не будет. Подробно об этом мы подробно говорили чуть .

Схема на рисунке 14b работает следующим образом. Конденсатор C0 заряжается через цепь из L0-LM0 от источника питания Up. При достижении лавинного пробоя, транзистор VT0 резко открывается и вся энергия, запасённая в этом конденсаторе, рассеивается на лампе LM0. За счёт очень быстрых переходных процессов лампа LM0 должна светиться во много раз ярче LM0, хотя никакой индуктивно-трансформаторной связи между ними нет. Этот момент находится путём подстройки резистора R0 . Подключение антенны и заземления. Получив первый довольно странный с классической точки зрения эффект, перейдём ко второму, который мы и должны получить в результате этого эксперимента. Это можно сделать, если подключить антенну WA0 выводу X0 схемы . Антенна может представлять из себя кусок провода длиной от 0 метров, растянутый в длину. Подключая и отключая такую антенну, и одновременно подстраивая R0, нужно добиться максимальной разницы свечения лампочек. Ещё большую разницу можно получить, если подключить заземление GND к выводу схемы X0. Автору удавалось поднять мощность свечения лампочек на 0-50%. Внимание! Этот опыт может излучать в эфир большой шумовой спектр, поэтому такой вариант включения можно применять только для исследовтельских целей. Чуть меньшую эффективность мы получим, если ограничимся подключением к схеме только лишь заземления . Но зато в таком включении нам не придётся заботиться об излучениях в радиодиапазоне. Этот вариант и рекомендуется использовать в дальнейшем. Эффект должен проявляться при любом заземлении, однако его качество существенно влияет на результат. Листовое заземление эффективнее штыревого. В первом случае соединение с землей происходит за счет площади металлического листа, а не глубины штыря. . Также, необходимо сказить о об источнике питания Up, он обязательно должен быть гальванически изолирован от сети и от заземления, иначе нужного нам эффекта может не добиться. Как считает автор, он появляется в результате резкого фронта импульса, а значит и большого тока смещения, который, в свою очередь, образует статический заряд в схеме. Этот заряд не должен стекать сразу в сеть или заземление, но должен сначала пройти через нагрузку. В этом и заключается эффект увеличения яркости лампочек. В связи с этим можно вспомнить патенты Николы Тесла, предлагавшего устройство и способ приёма лучистой энергии [1-2]. В нашей схеме предлагается усовершенствование этого принципа за счёт создания статического заряда, способного притягивать противоположные заряды из окружающей среды. Внимание! Все элементы схемы на рисунке 14d и 15b находятся под высоким напряжением. В схемах 14c и 15a под таким же напряжением находится антенна WA0. Соблюдайте правила электробезопасности при работе с этими устройствами. Действующее устройство. Используя наработки из наших предыдущих экспериментов, можно собрать действуюший образец устройства для демонстрации эффекта захвата энергии из среды. На рисунке 0 представлены два вариатна такой схемы: с подключением антенны и заземления, и с подключением только заземления. По сравнению с предыдущим вариантом здесь отсутствует лампа LM0, что переносит всю дополнительную энергию в лампу LM0.

Как и ранее, первый более эффективный вариант использовать нежелательно из-за создаваемых им радиопомех. Вариант схемы на рисунке 15b можно считать более оптимальным. Как и ранее, наилучший режим работы можно установить подстраивая сопротивление резистора R0.

На рисунках 0 и 0 показаны осциллограммы процессов этой схемы. На фото 0 синий луч показывает амплитуду сигнала в точке соединения L0 и C0, а жёлтый — на эмиттере транзистора VT0. На фото 0 показан момент нарастания импульса на нагрузке LM0 . Измерения делаются относительно минуса питания. Об элементной базе. Отдельно нужно сказать пару слов о дросселе L0. Он необходим для правильного возбуждения лавинного режима и должен быть не менее 0 мГн индуктивности, с минимально возможной проходной ёмкостью. Хорошо подходят первичные обмотки сетевых трансформаторов или дроссели для длинных люминисцентных ламп. Также, неплохо показали себя дроссели сетевых фильтров, но их требуется соединить последовательно так, чтобы индуктивность двух обмоток была максимальной. О лампах LM0 и LM0. Как ранее говорилось, это должны быть две совершенно одинаковые лампочки на . Обычно, такие применяются в холодильниках. Их небольшая мощность связана с мощностью транзистора VT0, который может греться даже при такой относительно небольшой мощности нагрузки. Этот транзистор необходимо поставить на небольшой радиатор. Оптимальным транзистором VT0 для данной схемы оказался , либо его собратья и . Другие похожие марки не проявили нужной эффективности. Источник питания PW1 для высокого напряжения Up, как уже говорилось, должен быть гальванически изолирован от сети и от заземления. Для получения необходимого для опыта переменного напряжения около 0-250 В вы можете использовать любой инвертор.

Автор выбрал , который преобразует постоянное напряжение 0 В в переменное 0 В. В этом модуле есть несколько пинов для установки перемычки, позволяющей выбирать разные выходные напряжения. Перемычка была установлена на 0 В, но вы можете поэкспериментировать с другими настройками. В выбранном преобразователе уже есть диодный мост для выпрямления выходного напряжения. Вместе с конденсатором C0 он даёт на выходе нужные нам 0 вольт. Преобразователь можно подключить к адаптеру на 12V , но лучше использовать аккумулятор на 12V. Это позволит раскрыть потенциал схемы полностью, так как аккумулятор изолирован от сети. С аккумулятором уже нельзя будет списать эффект на ёмкостную связь схемы с сетью или заземлением. Выводы. Захват энергии из окружающей среды осуществляется при помощи тока смещения, образованного импульсами с резким фронтом нарастания, порядка 0 В/нс. В данном опыте это стало возможным благодаря лавинному режиму работы биполярного транзистора. При такой скорости нарастания импульса, в схеме образуется ощутимый электрический заряд, который притягивает заряды противоположного знака из среды. Проходя через нагрузку LM0 они образуют дополнительный ток, который и увеличивает яркость этих лампочек. Получается своеобразный усилитель тока. Эффект захвата энергии окружающей среды зависит от следующих факторов, и проявляется тем больше:

чем больше скорость нарастания импульса;
чем выше величина амплитудного значения импульса.

Идеальными для этих целей будут одиночные высоковольтные импульсы, с большой скоростью нарастания и очень маленькой длительностью, без затухающих колебаний. Хвост из затухающих колебаний несёт собой исключительно энергетические потери. Дальнейшее совершенствование схемы захвата энергии из среды может быть связано с получением таких идеализированных импульсов, с большой скоростью фронта и спада, и с более высокой их амплитудой. Это возможно осуществить путём каскадирования схемы и применением более специализированных лавинных транзисторов, которые будут меньше нагреваться и держать большую мощность. Также, интересным направлением могут стать современные лавинные диоды. . . Используемые материалы

Патент US685957A. Никола Тесла. для использования лучистой энерги.
Патент US685958A. Никола Тесла. использования лучистой энергии.