Nikola Tesla vezeték nélküli világrendszere
1899 júniusában egy szerb származású tudós Nikola Tesla, kísérleti munkát kezd Colorado Springs-i (USA) laboratóriumában. A Tesla célja akkoriban az elektromos energia természetes környezeten keresztüli továbbításának lehetőségének gyakorlati tanulmányozása volt.
A Tesla laboratóriuma egy hatalmas fennsíkon épült, amely kétezer méteres tengerszint feletti magasságban található, és a környék több száz kilométeres körzetében meglehetősen gyakori zivatarokról híres, nagyon erős villámlással.
Tesla elmondta, hogy egy finoman beállított készülék segítségével a laboratóriumától hét-nyolcszáz kilométeres távolságban észlelte a villámcsapásokat. Néha majdnem egy órát várt a mennydörgés hangjára a következő villámkisüléstől, miközben készüléke pontosan meghatározta a kisülés helyének távolságát, valamint azt az időt, amely után a hang eljut a laboratóriumába.
A földgömb elektromos rezgéseit vizsgálni kívánta a tudós a vevőtranszformátort úgy szerelte fel, hogy annak primer tekercsét az egyik kivezetésével földelték, míg a második terminálját egy vezetőképes levegő terminálhoz kötötték, melynek magassága állítható volt.
A transzformátor szekunder tekercsét egy érzékeny önszabályozó készülékhez csatlakoztatjuk. A primer tekercs oszcillációi miatt áramimpulzusok jelentek meg a szekunder tekercsben, ami viszont működtette a rögzítőt.
Tesla egy nap a laboratóriumától kevesebb mint 50 kilométeres körzetben tomboló zivatarból származó villámcsapásokat figyelt meg, majd készüléke segítségével mindössze két óra alatt mintegy 12 ezer villámkisülést sikerült rögzítenie!
A megfigyelések során a tudóst eleinte meglepte, hogy a laboratóriumától távolabb eső villámcsapások gyakran erősebb hatást gyakoroltak a felvevőkészülékére, mint azok, amelyek közelebb csaptak be. A Tesla egyértelműen megállapította, hogy nem a kisülések erősségének különbsége okozza a különbségeket. De akkor mi van?
Július harmadikán Tesla felfedezte. Aznap a zivatar megfigyelésekor a tudós megállapította, hogy a laboratóriumából nagy sebességgel rohanó viharfelhők szinte rendszeres (szinte rendszeres időközönként ismétlődő) villámcsapásokat generáltak. Elkezdte nézni a magnóját.
Ahogy a zivatar eltávolodott a laboratóriumtól, az áramimpulzusok a fogadó transzformátorban eleinte gyengültek, de aztán ismét megnőttek, jött egy csúcs, majd elmúlt, és intenzitáscsökkenés váltotta fel, de aztán megint jött egy csúcs, majd ismét csökkenés. .
Ezt a jellegzetes mintát akkor is megfigyelte, amikor a zivatar már körülbelül 300 kilométerre eltávolodott a laboratóriumától, és az ebből eredő zavarok intenzitása meglehetősen jelentős maradt.
A tudósnak nem volt kétsége afelől, hogy ezek olyan hullámok, amelyek a villámcsapás helyéről a földre terjednek, mintha egy közönséges vezeték mentén érkeznének, és pont azokban a pillanatokban figyelte meg a tetőt és a vályúkat, amikor a fogadó tekercs helye csapódott beléjük.
A Tesla ezután egy olyan eszköz megalkotásába kezdett, amely hasonló hullámokat generál. Nagyon nagy induktivitású és a lehető legkisebb ellenállású áramkörnek kellett lennie.
Egy ilyen jeladó képes energiát (és információt) továbbítani, de lényegében nem úgy, mint a Hertz készülékekben, azaz nem elektromágneses sugárzás… Ezek állítólag állóhullámok, amelyek vezetőként és egy elektromosan vezető atmoszférán keresztül terjednek a földön.
A tudós elképzelése szerint az energiaátviteli rendszerében a frekvenciát olyan mértékben kell csökkenteni, hogy az energia formájában kibocsátott (!) minimális legyen. elektromágneses hullámok.
Ezután, ha a rezonancia feltételei teljesülnek, az áramkör képes lesz ingaszerűen felhalmozni sok primer impulzus elektromos energiáját. A rezonanciára hangolt vevőállomásokra gyakorolt hatás pedig harmonikus rezgések lennének, amelyek intenzitása elvileg meghaladhatja a természeti elektromosság azon jelenségeit, amelyeket Tesla a coloradói zivatarok során észlelt.
Egy ilyen átvitelnél a tudós azt feltételezi, hogy a természetes közeg vezetési tulajdonságait fogja használni, szemben a Hertz-féle sugárzási módszerrel, ahol sok energia egyszerűen eloszlik, és az átvitt energiának csak nagyon kis része jut el a vevőhöz.
Ha szinkronizálja Tesla vevőjét az adójával, akkor akár 99,5%-os hatásfokkal nyerhető energia (Nikola Tesla, cikkek, 356. o.), mintha egy kis ellenállású vezetéken keresztül áramot vezetne át, bár a gyakorlatban az átvitel az áramellátás vezeték nélkül történik. Egy ilyen rendszerben a Föld az egyetlen vezető. A Tesla úgy véli, hogy a technológia lehetővé teszi egy világméretű rendszer kiépítését az elektromos energia vezeték nélküli átvitelére.
Az a hasonlat, amelyet Tesla adott rendszerének szembeállítása a hertzi rendszerrel az energia (vagy információ) átvitel hatékonysága szempontjából, ez.
Képzeld el, hogy a Föld egy vízzel teli gumilabda. Az adó egy dugattyús szivattyú, amely a labda felületének egy bizonyos pontján működik – vizet szívnak ki a labdából, és bizonyos gyakorisággal visszatérnek hozzá, de az időtartamnak elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy a labda egésze kitáguljon és összehúzódjon azt a frekvenciát.
Ekkor a labda felületén lévő nyomásérzékelők (vevők) azonos intenzitással értesülnek a mozgásokról, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak a szivattyútól.Ha a frekvencia valamivel magasabb, de nem túl magas, akkor az oszcillációk a labda ellentétes oldaláról verődnek vissza, és csomópontokat és antinódusokat képeznek, míg ha az egyik vevőben munkát végeznek, akkor az energia elhasználódik, de Az átvitel nagyon gazdaságosnak bizonyul…
A Hertzi rendszerben, ha folytatjuk a hasonlatot, a szivattyú óriási frekvencián forog, és nagyon kicsi az a nyílás, amelyen keresztül a vizet bevezetik és visszavezetik. Az energia kolosszális része infravörös hőhullámok formájában költ el, az energia kis része pedig a labdába kerül, így a vevők nagyon kevés munkát tudnak végezni.
A gyakorlatban a Tesla a következőképpen javasolja a rezonanciafeltételek elérését a világ vezeték nélküli rendszerében. Az adó és a vevő függőlegesen földelt többfordulatú tekercsek, amelyek nagy felületi vezetőképességgel rendelkeznek a felső vezetékeikhez csatlakoztatott kapcsokon.
Az adót primer tekercs táplálja, amely lényegesen kevesebb menetet tartalmaz, mint a szekunder, és erős induktív kapcsolatban van egy földelt többfordulatú szekunder tekercs aljával.
A primer tekercsben a váltakozó áramot egy kondenzátor segítségével nyerjük. A kondenzátort a forrás tölti, és az adó primer tekercsén keresztül kisüti. Az így kialakított primer rezgőkör rezgési frekvenciáját egyenlővé tesszük a szekunder kör szabad rezgésének frekvenciájával, a szekunder tekercs vezetékének hosszát a földtől a kapocsig pedig a szekunder tekercs egynegyedével. a mentén terjedő rezgések hullámhossza.
Feltéve, hogy a szekunder áramkör önelektromos kapacitásának szinte teljes része a kapocsra esik, akkor a kapocsnál kapjuk meg a feszültség anticsomópontját (mindig a maximális kilengést) és az áram csomópontját (mindig nulla), a földelési ponton pedig az áram ellencsomópontja és a feszültség csomópontja A vevő az adóhoz hasonló kialakítású, azzal a különbséggel, hogy a fő tekercs többfordulatú, az alsó tekercs pedig egy másodlagos.
A vevő áramkör optimalizálása során a Tesla arra a következtetésre jutott, hogy a leghatékonyabb működéséhez a szekunder tekercs feszültségét korrigálni kell. Ehhez a tudós egy mechanikus egyenirányítót fejlesztett ki, amely nemcsak a feszültség korrigálását teszi lehetővé, hanem az energia átvitelét is a terhelésre csak azokban a pillanatokban, amikor a vevőkör szekunder tekercsének feszültsége közel van az amplitúdó értékéhez.