2019-01-18
3. Опыты по радиосвязи на ЭДИ. Сравнение с волнами Герца
В прошлой серии опытов мы показали, как можно выявлять электродинамическую индукцию (ЭДИ) при помощи специального датчика и механического перемещения наэлектризованного тела.
Сейчас мы постараемся доказать, что тот же эффект можно получить и без движения — просто периодически изменяя величину заряда на передающей антенне.
Вместе с этим, — повторим опыты с передачей электрического потенциала на расстояние, которые были проведены Н. Теслой, А. Поповым и Г. Маркони.
Причём речь идёт именно о первых подобных опытах, т.к. потом радиосвязь пошла немного по другому, более эффективному как тогда казалось, пути и полностью перешла на волны Герца,
которыми и пользуется по сей день.
Для проведения опытов нам понадобится датчик ЭДИ из прошлой серии опытов и генератор (GG1 на рисунке 5),
который можно собрать по этой схеме (рис. 5a),
либо — любой другой генератор, который может работать до частот 1.5МГц (рис. 5b).
Первый — даст лучшие результаты.
Ещё нужен будет фильтр, состоящий из двух деталей: индуктивности Lf и ёмкости Cf,
и простейший индикатор поля на светодиоде.
Lf — это катушка в броневом сердечнике, она делается точно так же, как и L1 в прошлой серии опытов и, также
как и там, для неё будет очень важна величина зазора между чашечками, которую возможно придётся подбирать экспериментально.
Подробнее о таком фильтре можно почитать здесь.
Конденсатор Cf можно применить любой — переменный или подстроечный, с большим диапазоном изменяемой ёмкости.
После фильтра нужно подключить передающую антенну AN2 — кусок провода длиной 1м.
Фильтр LfCf предназначен для создания максимального потенциала на антенне AN2 — в этом и будет заключаться подготовка нашего эксперимента.
При включённом генераторе GG1, изменяя ёмкость Cf, необходимо добиться максимального свечения индикатора поля при его поднесении к антенне AN2.
Если в опыте используется генератор сигналов, то на нём следует выставить частоту около 1МГц, а в ходе эксперимента найти более оптимальную.
Сам эксперимент заключается в фиксации передаваемого потенциала на приёмной антенне (AN1).
Для этого, её следует разместить на небольшом расстоянии от передающей — 1-2м и добиться полной засветки всех индикаторов на датчике SN1.
При выключении GG1 все индикаторы должны гаснуть.
Получив этот результат, расстояние между передающей и прёмной антеннами можно постепенно увеличивать.
У автора такая связь работала до 10м.
Здесь нужно напомнить нашим читателям, что у приёмника (датчика ЭДИ) в этом эксперименте катушка L1 закорочена, он работает без каких-либо фильтров и реагирует только на изменение электрического поля! Его чувствительность можно сравнить с детекторным приёмником без колебательного контура, если проводить аналогию с классическим радио. Также, работу датчика можно сравнить с когерером.
Эффективность такой связи можно увеличить не меняя расстояние между антеннами.
Для этого, в качестве передающей антенны, вместо куска провода можно подключить лист любого металла той же высоты, например размерами 0.5м x 1м.
Тогда, связь будет работать на таком же расстоянии, но для этого потребуется в разы меньшая мощность GG1.
Таким образом выявляется ещё одно отличие антенн для ЭДИ от антенн для классических передатчиков, где важнее площадь, а не длина.
Положение дел и перспективы
Проведённый выше эксперимент — это повторение на современном уровне первых опытов Н. Теслы, А. Попова и Г. Маркони по переносу потенциала на некоторое расстояние.
Схемы первых приёмо-передающих систем у всех этих исследователей были примерно одинаковые [1,2]
и содержали на передающем конце источник быстроменяющегося высоковольного напряжения,
а на приёмном — когерера [3], который скачком меняет своё сопротивление под действием электрического потенциала.
Когерер включается в электрическую цепь, состоящую их источника питания, развязывающих дросселей и реле, и замыкая её включает реле и электромагнит.
Молоточек электромагнита встряхивает когерер, возвращая его сопротивление в первоначальное значение.
С помощью подобной системы можно передавать не только информацию, но и энергию,
которой Тесла мечтал обеспечить людей в любой точке планеты, построив несколько десятков приёмо-передающих станций в разных её точках.
Самое интересное, что в этом случае создавать потенциал на приёмном конце необязательно, — он уже существует в виде природного поля нашей планеты [4] — ему достаточно лишь придать динамику.
В наши дни, после почти столетия забвения, снова стали вспоминать о передаче энергии и информации с помощью электростатических методов.
Одно из направлений — EH-антенны [5, 6].
Как представляется нам, весь потенциал EH-связи, который осуществляется пока только за счёт особых конструкций антенн, здесь ещё пока не раскрыт и для всей полноты необходимо изменение приёмной части устройства.
В направлении переноса энергии на расстояние нужно отметить однопроводные системы [7, 8], однозначных объяснений работы которых у физиков до сих пор нет.
Такие системы позволяют увеличить плотность передаваемого тока в 60-70 раз для одного и того же сечения проводника,
причём сам проводник, даже при трансляции максимальных токов, не нагревается.
Заслуживающих внимания разработок передачи энергии без проводов пока не ведётся.
Сравнительная таблица
В завершении заметки попробуем составить сравнительную таблицу двух систем переноса потенциала.
Безусловно, она ещё пока несовершенна и может быть дополнена и откорректирована в случае появлении новых данных.
Свойство | Э/м волна | ЭДИ |
Определяющий параметр антенны для лучшей связи | Длина, кратная 1/4 волны | Площадь |
Определяющий параметр передатчика для достижения максимального потенциала на приёмной антенне | Мощность | Напряжение |
Тип волны | Поперечная | Продольная |
Скорость волны в воздухе, м/с | 3*108 | 4.71*108 [9] |
Зависимость потенциала на приёмной антенне в дальней зоне от расстояния r | 1/r | 1/r — в частном случае, в общем — зависит от формы антенны |
Реакция волны на разделе сред, если её длина сопоставима с размерами препятствия | Отражение | Частичное отражение и частичное прохождение |
Может ли быть использована для передачи энергии | Только при сильной фокусировке | Может |
На самом деле, при любом виде связи участвуют обе системы переноса, но в зависимости от условий эксперимента может преобладать одна из них.
Например, если на прёмо-передающих антеннах мы будем меньше заниматься соблюдением кратности длине волны, но больше уделим внимание увеличению их активной площади,
а приёмник будет реагировать на изменение потенциала такой антенны, то мы получим связь преимущественно на ЭДИ.
И наоборот.
В любом случае, этот вопрос остаётся открытым для новых исследований и исследователей, причём как в его экспериментальной части, так и в области математики!
Используемые материалы
- Григоров И.Н. Загадка Маркони (рисунок 2).
- Фролов А.В. Новые источники энергии. Глава 6. Эксперименты и теории Тесла (рисунок 59).
- Апрель 1992 г. Том 162, №4 Успехи физических наук. Из истории физики 53(09). История изобретения и исследований когерера. Л.Н. Крыжановский. История когерера.
- Википедия. Электрическое поле Земли.
- Коробейников В.И. EH-антенна.
- RADIO STATION. YSJW.
- Авраменко С.В. Способ питания электротехнических устройств и устройство для его осуществления. Пат. РФ № 2I0649 от II.04.1995. Опубл. 10.04.1998. Бюлл. № 10.
- Кадомская К.П., Кандаков С.А., Лебедев Д.М. Об однопроводной системе передачи силовой электрической энергии.
- Патент №787,412. Н.Тесла. «Искусство передачи энергии через естественные среды» (от 18 апреля 1905 года).