टेस्ला पावर ट्रांसमिशन टॉवर ने कैसे काम किया - इसकी अपनी "जांच"

कुछ साल पहले, हम - इस सामग्री के लेखक - एन। टेस्ला (सौभाग्य से, शिक्षा की अनुमति) के पेटेंट, डायरी और व्याख्यानों में बहुत अधिक रमणीयता इस निष्कर्ष पर पहुंची कि ऊर्जा हस्तांतरण के लिए कुख्यात टेस्ला टॉवर एक "नकली" नहीं है, बल्कि पूरी तरह से निर्माण कार्य है।

कई वर्षों के शोध के परिणामस्वरूप, प्रतिबिंब, प्राथमिक स्रोतों का अध्ययन, डेटा तुलना, परिकल्पना का गठन और उन्मूलन, आदि। - एक सुंदर और, वास्तव में, सरल मॉडल दिखाई दिया कि सख्ती से शास्त्रीय भौतिकी में फिट होते हैं और अंसॉफ्ट एचएफएसएस पैकेज में संख्यात्मक सिमुलेशन द्वारा पुष्टि की गई थी। इस परियोजना के शुरू होने के बाद से, हमने विभिन्न समुदायों में कई तरह की चर्चाएँ की हैं जहाँ उन्होंने मांग की है कि हमारे पास इस तकनीक के परिणामस्वरूप "तकनीकीों के लिए एक लेख" है।

यह सामग्री एक कठोर सिद्धांत नहीं है (यानी, एक सिद्धांत जो टेस्ला टॉवर के संचालन के सभी संभावित पहलुओं को ध्यान में रखता है)। फिर भी, हमने प्रस्तावित अवधारणा को पर्याप्त रूप से प्रकाशित करने और प्रक्रिया की मुख्य विशेषताओं के पर्याप्त संख्यात्मक अनुमान प्रदान करने का प्रयास किया। इसलिए, यदि आप मॉडल को समझने और रचनात्मक चर्चा में भाग लेने के इच्छुक हैं, तो हम आपको खुद को सामग्रियों से परिचित करने के लिए आमंत्रित करते हैं।

तो, हमारे वैज्ञानिक-पॉप लेख में अवधारणा की शुरुआत बताई गई है - वास्तव में, अनुसंधान के शुरुआती बिंदु (जिस तरह से, समय की एक उचित राशि की आवश्यकता होती है)।

आप नीचे दिए गए कई वाक्यों में पद का सार नोट कर सकते हैं, नोट के साथ "ध्यान विशेषज्ञों के लिए नहीं है।" फिर सार को निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: टॉवर एक लंबी रेखा में धाराओं और वोल्टेज की एक प्रतिध्वनि बनाता है, जहां पूरी पृथ्वी को एक लंबी रेखा के रूप में लिया जाता है (एक कंडक्टर जो मास्टर छोर पर एक छोर से जुड़ा होता है - यानी टॉवर तक)। पृथ्वी का प्रतिरोध छोटा है (क्यों - नीचे पार्स किया गया है)। EM विकिरण से होने वाले नुकसान के भी कोई नाटकीय परिणाम नहीं हैं, क्योंकि “आयन” बचाता है, जिसमें से कम-आवृत्ति ईएम विकिरण पूरी तरह से परिलक्षित होता है, और जब परिलक्षित होता है, तो यह पृथ्वी के साथ बातचीत करता है, फिर से एक लंबी लाइन में धाराओं में बदल जाता है - पृथ्वी (वेवगाइड मॉडल)। और धाराओं की स्थिर लहरों की स्थिर तस्वीर है - पृथ्वी में आवेश - आवेश, साथ में कमजोर EM - पृथ्वी और आयनमंडल के बीच विकिरण।


हमने अपने नोट्स और पेटेंट के बाद टेस्ला टॉवर के ऑपरेटिंग मोड का गहन अध्ययन किया। और इस समझ से पहले से ही पैदा हुआ था - ग्रह पृथ्वी में ऐसी कौन सी शारीरिक प्रक्रियाएं पैदा कर सकती हैं, और इस समझ से - यह विश्वास पैदा हुआ कि प्रस्तावित (और परीक्षण किए गए) टेस्ला पथ द्वारा ऊर्जा का हस्तांतरण काफी संभव है। इसी समय, हम इस तथ्य से शुरू कर रहे हैं कि टेस्ला पेटेंट में विवरण की संपूर्णता है और इसमें कोई "छिपा / छिपा हुआ" पैरामीटर / प्रक्रिया नहीं है। तो "प्रेस" पीले प्रेस और मीडिया द्वारा सक्रिय रूप से अतिरंजित है कि टेस्ला ने अपने टॉवर की मदद से "ईथर की ऊर्जा को पंप" करने की कोशिश की, "उज्ज्वल ऊर्जा", आदि का उपयोग करें। - हमारा मानना ​​है कि केवल उन पत्रकारों की कल्पनाएँ हैं जो भौतिकी से दूर हैं। हमारी राय में, टॉवर का काम पूरी तरह से प्रसिद्ध भौतिक कानूनों में फिट बैठता है, किसी भी नई अवधारणाओं या भौतिक प्रभावों की आवश्यकता नहीं होती है, और इस अर्थ में हमारे काम (और भविष्य के नियोजित प्रयोग) को पूरी तरह से प्रकृति में लागू किया जाता है - और बुनियादी अनुसंधान की प्रकृति नहीं। यदि नीचे दी गई सामग्री को समझना मुश्किल है, तो आप ऊपर दिए गए लिंक पर लेख पढ़ सकते हैं (यह मानविकी के लिए लिखा गया है, और इसमें गलतता की सीमा के कई गलतियां शामिल हैं, लेकिन एक अच्छी गुणात्मक समझ देता है)।

सिम के लिए, आइए शुरू करते हैं।

टेस्ला टॉवर: प्रदर्शन सुविधाएँ

यदि असंभव सब कुछ काट दिया जाता है, तो टेस्ला टॉवर (तकनीकी बारीकियों को छोड़कर जो यहां आवश्यक नहीं हैं) सर्पिल के ऊपरी छोर पर एक अतिरिक्त क्षमता के साथ एक छोर पर वितरित सर्पिल क्वार्टर-वेव रेज़ोनेटर (वितरित मापदंडों द्वारा विशेषता) से अधिक कुछ नहीं है। इस गुंजयमान यंत्र को एक मास्टर ऑसिलेटर ( साइनसॉइडल सिग्नल, 20 kHz से नीचे की आवृत्ति - टेस्ला, US787412 और US1119732 पर आधारित) द्वारा भेजा गया है ।

दूसरे शब्दों में, टॉवर का सर्किट आरेख इस प्रकार है:

बाईं ओर टॉवर के शीर्ष पर एक भौतिक एकांत टैंक है (कॉइल की अपनी क्षमता के अतिरिक्त), दाईं ओर एक सशर्त समतुल्य सर्किट है जहां यह अलग से जोर दिया जाता है कि टैंक एकांत है, अर्थात औपचारिक रूप से, टॉवर और अनंत के बीच की क्षमता, और टॉवर और पृथ्वी के बीच नहीं (क्योंकि अन्यथा हम एक एलसीएल-सर्किट को जमीन के माध्यम से बंद कर देंगे)। टॉवर और जमीन के बीच परजीवी समाई को कम करने के लिए - अर्थात। टॉवर के एलसी सर्किट को जमीन के माध्यम से बंद करना - जाहिर है, यह जमीन से एकान्त क्षमता को बढ़ाने के लिए आवश्यक है (एक साधारण मूल्यांकन से पता चलता है कि इस तरह की क्षमता के कई औसत व्यास के बराबर ऊंचाई उठाने के लिए पर्याप्त है - यदि यह स्थिति पूरी हो गई है, तो टॉवर और पृथ्वी के बीच की क्षमता एक मान के बराबर हो जाएगी। टॉवर की अपनी एकांत क्षमता)।

जैसा कि शास्त्रीय इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग से जाना जाता है, ऐसे गुंजयमान यंत्र के प्रतिध्वनि मोड में, कैपेसिटिव और आगमनात्मक प्रतिरोध एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिससे जनरेटर "देखता है" केवल रेज़ोनेटर का सक्रिय प्रतिरोध। सर्पिल में एक खड़ी लहर उत्पन्न होती है - जनरेटर के बिंदु पर एक वोल्टेज नोड के साथ, और एक वर्तमान एंटीनोड वहां (एक ही समय में, गुंजयमान यंत्र, वोल्टेज एंटीनोड और वर्तमान नोड के अंत में)। इस तरह के एक गुंजयमान यंत्र के संचालन का एक विस्तृत विश्लेषणात्मक सिद्धांत देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए , यहां । यदि इस लिंक पर मौजूद सामग्री को समझना मुश्किल है, तो इसे सार खोए बिना सरल किया जा सकता है: इस तरह का एक सर्पिल गुंजयमान यंत्र एक सर्पिल में लुढ़का हुआ क्वार्टर-वेव लाइन से अधिक कुछ नहीं है - अर्थात "लम्बी" लाइन की लंबाई के रूप में, एक गुंजयमान आवृत्ति पर इस तरह के एक गुंजयमान यंत्र में लाइन के एक छोर पर वोल्टेज नोड के साथ, और लाइन के विपरीत छोर पर एक वर्तमान नोड के साथ वर्तमान-वोल्टेज की एक लहर होगी; "लम्बी" लंबी रेखा से एक महत्वपूर्ण अंतर केवल एक सर्पिल कॉन्फ़िगरेशन में उनकी ज्यामितीय निकटता के कारण ऐसी रेखा के आसन्न वर्गों के बीच बढ़ाया आगमनात्मक और कैपेसिटिव युग्मन में होता है, जो लाइन के साथ थोड़ी सी आवृत्ति (तरंगों को समय पर नहीं) बदलता है।

आकृति लंबी लाइन में खड़ी तरंगों को दिखाती है। तरंग वितरण: ए - वोल्टेज; बी - समय में विभिन्न बिंदुओं पर एकल-कंडक्टर लाइन में वर्तमान ( साइट से चित्रण)

दूसरे शब्दों में, टॉवर एक चार्ज बफर है - एक एकान्त क्षमता जिसमें मास्टर पावर जनरेटर पृथ्वी से चार्ज "ड्राइव" करता है।

इस मामले में, रेडियो तरंगों के अर्थ में ईएम विकिरण (यानी, दूर का एक क्षेत्र, टॉवर का तरंग क्षेत्र) हमारे परिचालन मापदंडों की सीमा के लिए व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है। इसे दिखाओ।

रेडियोफिजिक्स में, सर्पिल एंटेना की अवधारणा है, जो पहली नज़र में, इस तरह के सर्पिल गुंजयमान यंत्र के साथ सहसंबद्ध हो सकती है। हालांकि, एंटेना के विपरीत, टॉवर लूप की विद्युत लंबाई तरंगदैर्ध्य की तुलना में परिमाण के 3-5 आदेश हैं (यानी, घुमावों की संख्या हजारों में गणना की जाती है - इस तथ्य के बावजूद कि घुमावदार की पूरी लंबाई लगभग एक चौथाई तरंग दैर्ध्य के बराबर है)। इस मामले में, अधिकांश धाराएं (वर्तमान एंटीनोड) टॉवर के निचले आधे हिस्से में केंद्रित हैं। दूसरे शब्दों में, बाहरी ईएम विकिरण के अर्थ में, इस तरह की संरचना एक साधारण शास्त्रीय केंद्रित अधिष्ठापन की तरह काम करती है । यानी साधारण चुंबकीय द्विध्रुवीय।

एक प्रसिद्ध सूत्र एक विद्युतीय रूप से लघु चुंबकीय फ्रेम (चुंबकीय द्विध्रुवीय) के विकिरण प्रतिरोध को एक तरंग दैर्ध्य λ के साथ परिभाषित करता है ( विकिरण प्रतिरोध विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जन के कारण कंडक्टर के नुकसान की विशेषता है - अर्थात, विकिरण से वर्तमान नुकसान को औपचारिक रूप से सक्रिय प्रतिरोध माना जाता है, जिस पर नुकसान बराबर हैं। विकिरण पर):

(उपरोक्त लिंक से सूत्र ४.३०)

जहां द्विध्रुवीय l _e की समतुल्य लंबाई त्रिज्या के "a" अनुपात से संबंधित है:



एन मोड़ के मामले के लिए, सूत्र गुणांक एन ² से गुणा किया जाता है (स्पष्ट कारणों के लिए, विकिरण ऊर्जा घनत्व फ्रेम के क्षेत्र के आयाम के वर्ग के लिए आनुपातिक है, अर्थात, फ्रेम में घुमावों की संख्या का वर्ग)।

कुल,



हमारे मापदंडों (आवृत्ति 10 kHz, यानी तरंगदैर्ध्य 30,000 मीटर, कुंडल त्रिज्या 2 मीटर, कुंडल लंबाई 10 किमी, लगभग 800 की संख्या) को प्रतिस्थापित करते हुए, हम 390 नैनोमीटर के बराबर विकिरण प्रतिरोध प्राप्त करते हैं। सिस्टम के सक्रिय प्रतिरोध (कम से कम कुछ ओम) पर नुकसान की तुलना में यह नगण्य है।

लेकिन, ऐसे गुंजयमान यंत्र में करंट के स्पर्शनीय घटक के अलावा, एक अक्षीय घटक (परिणामस्वरूप वर्टिकल करंट) भी होता है, जिसकी वजह से टॉवर अन्य चीजों के अलावा, एक सामान्य लघु विद्युत द्विध्रुव का विकिरण करता है, जिसके लिए विकिरण प्रतिरोध द्विध्रुवीय लंबाई l और तरंग दैर्ध्य λ से संबंधित है:

(उपरोक्त लिंक से सूत्र ४.२ the)

इस प्रकार, विकिरण प्रतिरोध (वर्तमान जनरेटर के माध्यम से गुजरने के सापेक्ष) वर्तमान के ऊर्ध्वाधर घटक के लिए और हमारे मापदंडों के लिए (मीटर की दसियों की ऊंचाई - इसे बारीकियों के लिए 30 मीटर होने दें, और 10 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों) लगभग 1 मिलीमीटर पर अनुमान लगाया जा सकता है।

परिणामस्वरूप, हम देखते हैं कि सर्किट के सक्रिय प्रतिरोध पर नुकसान के संबंध में दोनों प्रकार के विकिरण (वर्तमान के स्पर्शरेखा और अक्षीय घटकों से दोनों) नगण्य हैं, जबकि ये ऊपरी अनुमान हैं (क्योंकि उनके लिए वर्तमान मान को कुंडल घुमावदार में समान माना जाता है। , जबकि वास्तव में वर्तमान साइन के साथ आता है - और कॉइल के "गर्म अंत" में एक वर्तमान नोड है - अर्थात, शून्य वर्तमान, और वास्तविक विकिरण ऊपर के अनुमान से कई गुना कम होगा)। इसलिए, टॉवर की तरह काम करने वाले किसी भी विचार का कोई आधार नहीं है (किसी भी स्थिति में, जब तक हम टेस्ला के पेटेंट का पालन करते हैं और कल्पनाओं में संलग्न नहीं होते हैं)। टॉवर शास्त्रीय अर्थों में एक एंटीना नहीं है - इसका रेडियो उत्सर्जन (यानी दूर तरंग क्षेत्र में ईएम फ़ील्ड) नगण्य है, और यह सब आपको यह करने की अनुमति देता है कि चार्ज के लिए एक प्रभावी भंडारण उपकरण होना चाहिए कि जनरेटर जनरेटर की आवृत्ति पर मिट्टी से शुरू होता है और निकालता है। । तो "सामान्य सर्पिल एंटीना" फार्म की "सरल" आपत्तियां - ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता प्लिंथ से कम होगी ", और अन्य" तर्क "इस तरह के एक संरचना के रेडियो उत्सर्जन से निकलने वाले - केवल प्रदर्शित करते हैं कि प्रतिद्वंद्वी रेडियोफिजिक्स की सबसे बुनियादी अवधारणाओं को पूरी तरह से नहीं समझता है।

टॉवर की छंटनी के साथ, अब हम पृथ्वी पर जाते हैं

सादगी के लिए, हम प्राथमिक उपमाओं से शुरू करते हैं - जिससे हम धीरे-धीरे अंतिम अवधारणा पर आगे बढ़ेंगे।

मान लें कि हमारे पास एक छोर पर एक अंतराल के साथ एक विद्युतीय रूप से लंबा कंडक्टर है, एक वैकल्पिक वोल्टेज स्रोत के माध्यम से दूसरे छोर से ग्राउंड किया गया है (विद्युत रूप से लंबे समय का मतलब है कि जनरेटर की आवृत्ति जनरेटर से तरंग दैर्ध्य की तुलना में जनरेटर आवृत्ति और लहर प्रसार गति के आधार पर तुलनात्मक / से अधिक है) वैक्यूम में प्रकाश):



इतनी लंबी लाइन में, यदि लाइन में नुकसान छोटा होता है, तो करंट-वोल्टेज की एक खड़ी तरंग उत्पन्न होती है (यानी, जनरेटर से घटना तरंगों का एक सुपरपोजिशन और लंबी लाइन के मुक्त छोर से परावर्तित तरंगें)। ऐसी रेखाओं और ऐसी तरंगों का एक विशिष्ट उदाहरण साधारण इलेक्ट्रिक वाइब्रेटर (यानी, क्लासिक एंटेना) हैं, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

विभिन्न लंबाई के सममित कंपन में वर्तमान वितरण।

लंबी लाइन में खड़े तरंगों का सार समझने में काफी सरल है। आप मानसिक रूप से पूरे कंडक्टर को आधा तरंग दैर्ध्य पर खंडों में तोड़ सकते हैं। इस तरह के प्रत्येक खंड एक समाई है (चूंकि कंडक्टर के पास एक समाई वितरित की गई है) और अधिष्ठापन (इसी तरह)। तदनुसार, खड़ी तरंगें ऐसी क्षमता चार्ज करने वाली धाराओं की तरंगों से ज्यादा कुछ नहीं हैं - अर्थात्। ऐसी स्थायी तरंग में ऊर्जा वैकल्पिक रूप से या तो चालक के साथ वितरित आवेश के रूप में जमा होती है (साइन के साथ) - इस समय धाराएं शून्य के बराबर होती हैं, फिर चालक के साथ वितरित धाराओं के रूप में (साइन के ऊपर भी) - और इस समय आवेशों का धरातल घनत्व कंडक्टर शून्य है। जो अनिवार्य रूप से एक पारंपरिक एलसी सर्किट (संधारित्र-संधारित्र के साथ श्रृंखला में जुड़ा एक अधिष्ठापन कुंडल) के संचालन मोड को दोहराता है, लेकिन केवल समाई और अधिष्ठापन की वितरित प्रकृति को ध्यान में रखता है। इस तरह के चयनित खंड के केंद्र में अर्ध-लहर "प्रवाह" में धाराएं - एक वोल्टेज एंटीइनोड (जो कंडक्टर पर एक सतह चार्ज की उपस्थिति) का निर्माण कर रही है, और एक समान केंद्र से निकटवर्ती खंड "बह" में, विपरीत संकेत के एक प्रभारी का निर्माण, तो यह प्रक्रिया दोहराती है (विपरीत में) पक्ष - कंडक्टर की सतह पर विपरीत शुल्क पैदा करना)। बेशक, ऊपर एक आदर्श रेखा को संदर्भित करता है (बिना नुकसान के) अंत में खुले, एक वास्तविक रेखा में नुकसान के साथ (और / या अंत में एक लोड के साथ लाइनें), प्रक्रियाएं कुछ अधिक जटिल हैं - लेकिन मूल सार इससे नहीं बदलता है।

यदि हम प्राथमिक यांत्रिक उपग्रहों की ओर मुड़ते हैं, तो निकटतम प्रक्रिया एक लंबे वसंत में संपीड़न-तनाव तरंगें होंगी, जो तब उत्पन्न होती हैं जब इस तरह के वसंत (शून्य घर्षण के साथ एक समर्थन पर झूठ) वसंत के एक छोर पर वसंत अक्ष के साथ आगे और पीछे झूलने लगते हैं। दूसरा छोर तय किया। इस मामले में, धारा वसंत के इसी खंड की गति से मेल खाती है, और वोल्टेज वसंत के संपीड़न अनुपात से मेल खाती है। यानी कुछ समय में, वसंत के सभी वर्गों में शून्य गति होगी - और वसंत के तनाव की डिग्री इसके साथ साइन के साथ अलग-अलग होगी (जैसे बारी-बारी से गुच्छे और निर्वहन) - जो एक खड़े तरंग में शून्य वर्तमान से मेल खाती है और एक ही समय में अधिकतम वोल्टेज (यानी अधिकतम सतह) कंडक्टर पर चार्ज घनत्व), और समय में एक और बिंदु पर - दोलन अवधि के एक चौथाई के बाद - इसके विपरीत, पूरे वसंत को विकृत नहीं किया जाएगा, लेकिन इसके खंडों की तात्कालिक गति साइनस में वसंत की धुरी (जो मीटर से मेल खाती है) में बदल जाएगी लेकिन एक मौजूदा शिखर उसमें) - कंडक्टर लाइन की लंबाई के साथ शून्य चार्ज घनत्व ment।

एक पूरे के रूप में ऐसी स्थिति के लिए नुकसान को 2 घटकों में विभाजित किया जा सकता है: ओमिक नुकसान, और विकिरण नुकसान।
कंडक्टर की एक बड़ी लंबाई, और इसके छोटे ओमिक प्रतिरोध के मामले में, नुकसान में मुख्य योगदान विकिरण (यानी, विकिरण प्रतिरोध) से आएगा।

जैसा कि आप जानते हैं, यदि इस तरह की रेखा एक ग्राउंडेड प्रवाहकीय ढाल से घिरी होती है, तो विकिरण के नुकसान को समतल किया जाएगा, और इस तरह की संरचना को एक समाक्षीय वेवगाइड कहा जाता है - और, हमारे उदाहरण में, ऐसे समाक्षीय तरंगों में तरंग टीईएम मोड के रूप में मौजूद होगी (इस मामले में, उत्तेजना बंदरगाह वास्तव में, यह एक जनरेटर है जो पृथ्वी के माध्यम से वेवगाइड के आंतरिक और बाहरी कंडक्टरों से जुड़ा हुआ है)।



वास्तव में, TEM मोड के मोड को इन कंडक्टरों पर निकटवर्ती क्षेत्र के क्षेत्र के माध्यम से वेवगाइड के आंतरिक और बाहरी कंडक्टरों के आगमनात्मक युग्मन के मोड के रूप में व्याख्या की जा सकती है (बाहरी स्क्रीन पर क्रमशः ईएमएफ में आंतरिक कारणों में बदलाव, और बाहरी स्क्रीन पर प्रेरित वर्तमान परिवर्तन के खिलाफ निर्देशित है। इनर कोर में करंट - यानी, वास्तव में, समीपवर्ती क्षेत्र में साधारण प्रेरण), ताकि अनुप्रस्थ ऊर्जा प्रवाह केवल औसत समय (टीई या टीएम मोड के लिए) में शून्य न हो, लेकिन किसी भी समय शून्य। वेवगाइड की सीमाओं से कोई प्रतिबिंब नहीं है - ऊर्जा प्रवाह केवल अनुदैर्ध्य है (यानी, अक्ष के साथ निर्देशित किया गया है, और तदनुसार पोयनेटिंग वेक्टर भी तरंग प्रसार की दिशा के समानांतर सख्ती से निर्देशित है (ऐसे समाक्षीय गुंजयमान यंत्र की धुरी के साथ)।

इसलिए, एक समाक्षीय वेवगाइड में TEM मोड मोड को ऊर्जा हस्तांतरण के संदर्भ में अच्छे मापदंडों (TE या TM मोड मोड के सापेक्ष) की विशेषता होती है और वेवगाइड में तरंग के क्षीणन गुणांक के छोटेपन में, और यदि आवश्यक हो, तो एक समाक्षीय तरंग के माध्यम से ऊर्जा हस्तांतरण - एक नियम के रूप में, वे TEM मोड का उपयोग करते हैं। -Mode।

हालाँकि, भले ही हम इस तरह के वेवगाइड की बाहरी स्क्रीन की ग्राउंडिंग को हटा दें, स्क्रीन के पूरे भाग के साथ-साथ इसके अंतिम खंडों को छोड़कर, स्क्रीन पूरी तरह से अपना कार्य करेगी।



आखिरकार, ऐसी स्क्रीन किसी भी स्थिति में है एक लंबी लाइन, जनरेटर की गुणवत्ता जिसके लिए आंतरिक कंडक्टर-कोर पर वर्तमान चालू करने से ईएमएफ है। और केवल स्क्रीन के किनारों पर - ऐसे किनारों की बहुत छोटी क्षमता के कारण, वोल्टेज के कुछ एंटीनोड होंगे, और ऐसी स्क्रीन की बाकी लंबाई पर - यह सामान्य रूप से कार्य करेगा। इसकी पुष्टि एचएफएसएस में प्राथमिक मॉडलिंग से होती है।

इसके अलावा, यदि हम केवल बाहरी स्क्रीन की ग्राउंडिंग को नहीं हटाते हैं, तो क्या होगा - लेकिन किनारों को नीचे की आकृति में दिखाया गया है (ताकि बाहरी स्क्रीन एक प्रकार का "कैप्सूल" बन जाए)? जवाब काफी स्पष्ट है - यह स्थिति ऊपर माना गया है कि अलग नहीं होगी। स्क्रीन अपनी पूरी लंबाई के साथ काम करेगी, और बाहरी "कैप्सूल" के ऐसे सिरों पर वोल्टेज (और वर्तमान नोड्स, क्रमशः) के एंटिनोड होंगे।



इसके अलावा, यदि आंतरिक और बाहरी कंडक्टर पहले से ही गोले के रूप में बने हैं, तो हम प्रस्तावित प्रयोग के एक सामान्य मॉडल पर आएंगे (आकृति में अनुपात, निश्चित रूप से नहीं मिले हैं):



जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, आंतरिक संवाहक क्षेत्र पृथ्वी है, बाहरी संवाहक क्षेत्र वायुमंडल की ऊपरी परत (मुख्य रूप से आयनमंडल) है। और इस तरह के एक रेज़ोनेटर की सामान्य ज्यामिति एक सामान्य संकेंद्रित गोलाकार प्रतिध्वनि है (जिसमें सख्त अर्थ में TEM मोड के बारे में बात करना असंभव है, क्योंकि इसमें केवल TE और TM मोड मौजूद हैं), केवल TM मोड के रोमांचक तरीके से थोड़ा असामान्य तरीके से ( यानी, उत्तेजना बंदरगाह - बाहरी और आंतरिक प्लेटों को आपस में जोड़ता नहीं है, जैसा कि "शास्त्रीय" इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में किया जाता है।

हालांकि, आंतरिक और बाहरी कंडक्टरों के चर क्रॉस सेक्शन के कारण, जनरेटर से दूरी के साथ धाराओं और वोल्टेज की स्थायी तरंगों का आयाम कम हो जाएगा, सामान्य सार एक ही रहता है - संबंधित स्रोत द्वारा उत्तेजित समाक्षीय (या गोलाकार) टीएम मोड का टीईएम मोड। (टेस्ला टॉवर)।

पहली नज़र में, यह विचार अजीब है: यह ज्ञात है कि पृथ्वी की मिट्टी की चालकता, और आयनमंडल (रोशनी की तरफ एक स्पष्ट दिन पर) लगभग 0.001 S / m (प्लस या माइनस ऑर्डर) है, जबकि तांबे की चालकता, उदाहरण के लिए, लगभग 58 000 000 S / है। मीटर। हालांकि, आइए इस मुद्दे को संख्यात्मक अनुमानों के आधार पर देखें, न कि सहज विचारों पर। और शुरू करने के लिए, हम पृथ्वी की मिट्टी के प्रतिरोध से निपटेंगे। सामान्य विचार यह है कि वर्तमान प्रवाह की प्रक्रियाओं के दृष्टिकोण से, डिलेक्ट्रिक्स, अर्धचालक और कंडक्टरों में विभाजन बल्कि प्रकृति में मनमाना है, क्योंकि पर्याप्त रूप से बड़े ढांकता हुआ क्रॉस सेक्शन के साथ, यह एक बहुत अच्छा कंडक्टर बन जाता है (यानी, इसका एक छोटा कुल प्रतिरोध है)।
जैसा कि आप जानते हैं, कंडक्टर की पर्याप्त मोटाई के साथ, वर्तमान केवल एक निश्चित गहराई पर महत्वपूर्ण है, जिसे त्वचा की परत की गहराई कहा जाता है, जो सूत्र द्वारा गणना की जाती है :



जहाँ - प्रतिरोधकता, - सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता, - आवृत्ति।

बेशक, यह एक कंडक्टर के लिए एक सरलीकृत सूत्र है, न कि एक ढांकता हुआ - हालांकि, हमारे अल्ट्रा-कम आवृत्तियों पर, मिट्टी के ढांकता हुआ निरंतर से जुड़े नुकसान छोटे हैं, इसलिए एक अनुमान के रूप में, यह सूत्र काफी लागू है।

आवृत्ति रेंज 1-10 kHz के लिए, और 0.001-0.00001 S / m की एक चालकता सीमा, त्वचा की परत की गहराई सैकड़ों मीटर से लेकर कई किलोमीटर तक होती है। इसके अलावा, कम आवृत्ति, त्वचा की परत की मोटाई अधिक होती है, अर्थात। ग्रह अनुनाद में ओमिक हानि कम (आवृत्ति की जड़ के विपरीत आनुपातिक)।

इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि पृथ्वी के विशुद्ध रूप से सक्रिय प्रतिरोध (मिट्टी से बने क्षेत्र के रूप में, अर्थात्, 0.01-0.0001 S / m की चालकता वाली सामग्री), और कम से कम 1 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज को लागू करने पर विचार (क्योंकि यहां तक ​​कि कम आवृत्तियों व्यावहारिक दृष्टिकोण से संभव नहीं हैं - टेस्ला टॉवर के आवश्यक तकनीकी मापदंडों के आधार पर) अपने आप को एक किलोमीटर की परत तक सीमित करना आवश्यक है। हम ध्यान दें कि टेस्ला, जाहिरा तौर पर, इस बारे में बहुत जागरूक नहीं थे - और ईमानदारी से यह मानते थे कि उनकी स्थापना से धाराएं पृथ्वी में गहराई तक जाती हैं (और सतह के साथ नहीं चलती हैं), जैसा कि हमारे लोकप्रिय विज्ञान लेख में संकेत दिया गया है। इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, यह, निश्चित रूप से नहीं हो सकता है।

खराब प्रवाहकीय माध्यम में डूबे दो छड़ों के बीच प्रतिरोध (उदाहरण के लिए, मिट्टी में) सूत्र द्वारा दिया गया है :



जहाँ



यहां एल छड़ की लंबाई है, डी उनके बीच की दूरी है, आर 1 छड़ के क्रॉस सेक्शन का त्रिज्या है, मध्यम की विशिष्ट चालकता है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि इस फार्मूले के आधार पर, छड़ की लंबाई की तुलना में छड़ की लंबाई के बीच की दूरी के साथ शुरू करना, छड़ के बीच प्रतिरोध वास्तव में एक स्थिर हो जाता है (यह दूरी बढ़ने से बंद हो जाता है)।

इसलिए, उदाहरण के लिए, दो छड़ों के लिए 30 मीटर लंबा, व्यास में 0.2 मीटर, और मिट्टी की चालकता लगभग 0.04 एस / मीटर (जो ऊपरी मिट्टी की परतों के लिए सही है), विशेषता प्रतिरोध (उनके बीच) 1-3 ओम की सीमा में है - मीटर की दूरी से शुरू करना; और आगे (दूरी को सीमित किए बिना) छड़ के बीच की दूरी में किसी भी वृद्धि के साथ रहता है। तो यह विचार कि पृथ्वी एक खराब संवाहक है (एक वस्तु के रूप में एक पूरे के रूप में), ज़ाहिर है, एक सहज ज्ञान युक्त पतन है, और यदि ऐसा है, तो बस ग्राउंडिंग का कोई मतलब नहीं होगा।

इस सूत्र की एक विशेषता यह भी है कि छड़ की एक निश्चित लंबाई से शुरू होने वाला तथ्य - छड़ की लंबाई में और वृद्धि से छड़ के बीच प्रतिरोध में ध्यान देने योग्य कमी नहीं होती है (यानी, दूसरे शब्दों में, रिसीवर और ट्रांसमीटर के बीच कुल प्रतिरोध केवल त्वचा की परत की गहराई पर निर्भर करता है। )। ग्राउंडिंग सिस्टम के संदर्भ में आम तौर पर ज्ञात तथ्य क्या है (यह विशेषता ग्राफ इस पृष्ठ से लिया गया है )।



इस प्रकार, हमारे पास पूरी पृथ्वी की सतह के प्रतिरोध के बारे में आशावाद का हर कारण है।

अब हम और अधिक कठोर अनुमान लगाते हैं

समाक्षीय वेवगाइड के टीईएम मोड के लिए सक्रिय प्रतिरोध के कारण वेवगाइड की दीवारों पर निरंतर निरंतरता की कमी


(जिसमें से बड़ा करीब है, पृथ्वी-गुंजयमान यंत्र का केंद्रीय भाग जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है) सूत्र द्वारा दिया गया है (देखें, उदाहरण के लिए, यहां ):



जहां R _s1 और R _s2 वेवगाइड के आंतरिक और बाहरी सिलेंडरों की सतह के प्रतिरोध हैं, जिन्हें सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:



यहाँ म्यू निरपेक्ष चुंबकीय पारगम्यता है (सतह की मिट्टी के विशाल बहुमत के लिए, यह, तदनुसार, सिर्फ एक चुंबकीय स्थिरांक है )।

बस ध्यान दें कि जड़ आवृत्ति और चालकता का अनुपात है - अर्थात धातुओं की तुलना में कम चालकता को किलोहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज (जबकि गीगाएर्ट्ज़ में आवृत्तियों के लिए समाक्षीय वेवगाइड का उपयोग किया जाता है) द्वारा बड़े पैमाने पर मुआवजा दिया जाता है, और यह तथ्य कि रूट साइन के तहत अनुपात "स्थिति में सुधार" करता है। कुल में, हमारे मापदंडों के लिए (f = 3 kHz, और S = 0.01 S / m, हम 1.06 ओम का मान प्राप्त करते हैं), सतह प्रतिरोध (पृथ्वी और आयनमंडल दोनों का) का विशेषता मान एक ओम, प्लस या माइनस के क्रम का है।

एक ओम है, यह प्रतीत होता है, अभी भी एक बड़ा मूल्य है। हालांकि, एक वॉल्यूम गुंजयमान यंत्र का गुणवत्ता कारक इसके रैखिक आयामों के लिए आनुपातिक है (चूंकि गुंजयमान यंत्र में ऊर्जा की मात्रा इसके अनुपात में होती है, और नुकसान गुहा की दीवारों के क्षेत्र के लिए आनुपातिक हैं)। अंश में सूत्र में क्या परिलक्षित होता है। हमारे मामले में रेडी डी और डी काफी महत्व के हैं (डी = 6.6 मिलियन, मी, डी = 6,400,000 मीटर), जो कि वेवगाइड की दीवारों की अपेक्षाकृत बड़ी सतह चालकता को कवर करता है, इसलिए हमारे मापदंडों के लिए क्षीणन स्थिरांक का अनुमान लगाया जा सकता है। सूत्र ^10-8 -10 ^-9 1 / मी।

वास्तव में, ग्रह की अधिकांश सतह अच्छे इलेक्ट्रोलाइट (खारे समुद्र के पानी) से ढकी है - अर्थात यह रेटिंग ऊपर से रेटिंग है।

10 ^-9 की एक निरंतरता का अर्थ है कि विश्व (लगभग 20,000 किमी) के विपरीत बिंदु पर "x" तरंग पथ की पूरी लंबाई पर, लहर आयाम द्वारा गिर जाएगी = 2%।

पृथ्वी-आयनोस्फीयर की सीमाओं से पुन: परावर्तन के माध्यम से साधारण रेडियो तरंगों के प्रसार के तंत्र के विपरीत, इस तरह के मोड के लिए पृथ्वी-आयनोस्फियर गुंजयमान यंत्र (सौ से अधिक परिमाण के आदेश) के अत्यधिक उच्च कारक से मेल खाता है। और यहां तक ​​कि परिमाण के 1-3 आदेशों द्वारा अनुमानित चालकता में गिरावट (जो आयनमंडल के लिए समझ में आता है) इस तरह के प्रतिध्वनि के अस्तित्व की बहुत संभावना के संदर्भ में घातक परिणाम नहीं देता है।

हम आश्वस्त थे कि, सिद्धांत रूप में, वांछित अनुनाद (अनुनादक के वास्तविक मापदंडों के आधार पर) जगह ले सकता है, हालांकि इस तरह के प्रतिध्वनि का वास्तविक गुणवत्ता कारक परिमाण के लगभग 2-3 आदेशों का प्लग हो सकता है (लेकिन मापदंडों के सबसे खराब संयोजन के साथ भी, यह सौ से कम नहीं होना चाहिए)।

पृथ्वी-आयन मण्डल प्रतिध्वनि में टीएम मोड के संभावित उच्च क्यू कारक के समान अनुमान एम.वी. के काम में दिए गए हैं । डेविडोविच - "एक बहुपरत संकेंद्रित गोलाकार अनुनाद के मोड"।

यदि हम एक सख्त दृष्टिकोण के बारे में बात करते हैं, तो निश्चित रूप से टीएम-मोड में एक पूर्ण केंद्रित गाढ़ा गुंजयमान यंत्र पर विचार करना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, इस मुद्दे पर एक अच्छी समीक्षा यहां पाई जा सकती है , गहन सैद्धांतिक पहलुओं में रुचि रखने वालों के लिए - एक और यह एक की सिफारिश की जा सकती है)।

शून्य टीएम मोड का पहला हार्मोनिक्स तथाकथित के अनुरूप है शुमान प्रतिध्वनि हालांकि, अगर हम कई किलोहर्ट्ज़ के क्षेत्र में आवृत्तियों के बारे में बात करते हैं, तो शून्य मोड के अलावा, इसके बाद के मोड भी उत्साहित होंगे (10 kHz के लिए, ये 0-6 की रेंज में मोड नंबर हैं)।

वास्तव में, सूत्र से



पहले मोड के लिए - सबसे कम हार्मोनिक में लगभग 1.5 kHz की आवृत्ति होगी, दूसरे मोड के लिए - 3 kHz, आदि।

इसके अलावा, इनमें से प्रत्येक मोड के लिए हार्मोनिक आवृत्ति सेट करने के सूत्र के अनुसार, पहले मोड से शुरू और आगे, आवृत्ति अक्ष के साथ हार्मोनिक्स का "घनत्व" बहुत अधिक है (यदि शून्य मोड के लिए हार्मोनिक्स 10 हर्ट्ज के क्रम के चरणों में जाते हैं, तो शेष मोड के लिए) 10-0 हर्ट्ज से नीचे की सीमा में - 0.01-0.1 हर्ट्ज के क्रम के एक कदम के साथ)। इसलिए, कई किलोहर्ट्ज़ की सीमा में आवृत्तियों पर इस तरह के एक गुंजयमान यंत्र के TM मोड को रोमांचक करते समय, किसी विशेष मोड / हार्मोनिक के बारे में बात करना अनिवार्य रूप से असंभव है: खड़ी तरंगों की अंतिम तस्वीर एक बार में कई मोडों के लिए, बहुत बड़ी संख्या में हार्मोनिक्स के अनुरूप होगी। क्या मौलिक रूप से एक शूमैन प्रतिध्वनि से ऐसी प्रतिध्वनि को अलग करता है।

एक और बुनियादी अंतर है। जैसा कि ज्ञात है (उदाहरण के लिए, यहां देखें - पृष्ठ 8 ), एक निष्क्रिय गुंजयमान यंत्र के लिए, हार्मोनिक्स का गुणवत्ता कारक बढ़ती आवृत्ति के साथ बढ़ता है - लगभग इसकी जड़ के अनुपात में। हालांकि, पृथ्वी-आयनमंडल प्रतिध्वनि निष्क्रिय नहीं है। वास्तव में, पृथ्वी की इलेक्ट्रिक मशीन ग्रहीय संधारित्र (मिट्टी-वायुमंडल) की प्लेटों के बीच लगभग निरंतर संभावित अंतर रखती है। बिजली गिरने की स्थिति में, यह क्षमता कम हो जाती है - हालांकि, यह एक विशिष्ट समय में सेकंड में मापा जाता है, जबकि विशेषता चार्ज वर्तमान घनत्व लगभग 0.1-1 एम्पीयर (पी। 6-8) प्रति वर्ग किलोमीटर है। दूसरे शब्दों में, पृथ्वी अनिवार्य रूप से ईएमएफ के स्रोत के रूप में काम करती है, एक निश्चित औसत स्तर पर संभावित अंतर के बराबर (हालांकि, बहुत धीरे-धीरे)। जाहिर है, शूमान अनुनाद (अनुनादक के शून्य टीएम मोड के पहले हार्मोनिक्स) के अनुरूप अल्ट्रा-कम-आवृत्ति दोलनों के मामले में, इस तरह के ईएमएफ स्रोत की उपस्थिति प्रतिध्वनि के गुणवत्ता कारक में तेज गिरावट की ओर ले जाती है: यदि औसत स्तर से संभावित विचलन, यह ईएमएफ स्रोत क्षतिपूर्ति करता है। टीएम मोड के सक्रिय दमन का मतलब है - और घटना के ग्रहों के पैमाने को देखते हुए, यह दमन महत्वपूर्ण हो सकता है। दुर्भाग्य से, यह कारक अर्थ-आयनोस्फीयर प्रतिध्वनि में ज्ञात टीएम-मोड प्रतिध्वनि मॉडल में से किसी में भी ध्यान में नहीं रखता है - और इसके कारण स्पष्ट हैं: इस ईएमएफ स्रोत की घटना के तंत्र का अभी तक कोई भी अस्पष्ट मॉडल नहीं है, और इसके अलावा, किसी अन्य घटना की तरह वायुमंडलीय बिजली से जुड़ा हुआ, यह तंत्र अनिवार्य रूप से गैर-रैखिक है, इसलिए गुंजयमान टीएम मोड के लिए इस कारक का कोई भी पर्याप्त मॉडलिंग (लेखा) अभी तक संभव नहीं है - पर्याप्त डेटा नहीं है।

फिर भी, डेटा को पृथ्वी-आयनमंडल प्रतिध्वनि (ताजा डेटा - 2011) के शून्य टीएम मोड के पहले हार्मोनिक्स के क्यू कारक पर जाना जाता है :



इन आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि हार्मोनिक संख्या में वृद्धि के साथ, वास्तविक क्यू कारक आवृत्ति की जड़ (यानी, एक निष्क्रिय गुंजयमान यंत्र की तुलना में तेज) की तुलना में तेजी से बढ़ता है। ग्रह संधारित्र रिचार्जिंग तंत्र के सापेक्ष "धीमापन" को देखते हुए, यह शून्य मोड के निचले हार्मोनिक्स के लिए ठीक है कि इस तंत्र का सबसे मजबूत प्रभाव होगा, क्योंकि बढ़ती आवृत्ति के साथ, एक आवृत्ति के मूल की तुलना में काफी अधिक दर पर प्रतिध्वनि के गुणवत्ता कारक में वृद्धि की उम्मीद कर सकता है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि 2011 में (जो ऊपर दिए गए लिंक से डेटा में परिलक्षित होता है), ऊंचाई (400-800 किमी) में आयनोस्फीयर (शुमन प्रतिध्वनि के अनुरूप) में धाराओं का पता चला था, जिसके लिए सभी ज्ञात पूर्ववर्ती ने इस तरह की धाराओं की पूर्ण अनुपस्थिति दी थी। वास्तव में, मौजूदा आयनोस्फेरिक चालकता मॉडल गलत हो गए - और उनका उपयोग पृथ्वी-आयनोस्फियर गुंजयमान यंत्र में टीएम-मोड प्रतिध्वनि मॉडल के निर्माण के लिए नहीं किया जा सकता है।

इस प्रकार, कई किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों पर अंतिम प्रतिध्वनि की गुणवत्ता कारक के प्रत्यक्ष माप का संचालन करने का कारण है - दोनों सैद्धांतिक मान्यताओं के आधार पर और टेस्ला द्वारा प्राप्त वास्तविक परिणामों के आधार पर। प्रत्यक्ष विश्लेषणात्मक (या संख्यात्मक) गणना असंभव है - पृथ्वी अपने मापदंडों / विशेषताओं की एक बड़ी संख्या में बहुत जटिल और खराब ज्ञात वस्तु है।

प्रस्तावित प्रायोगिक डिज़ाइन, वास्तव में, शूमान अनुनाद (मूल रूप से अलग क्यू कारक, साथ ही अतिरिक्त टीएम मोड और अनुनाद हार्मोनिक्स) से या रेडियो तरंगों द्वारा ऊर्जा हस्तांतरण के लिए कोई संबंध नहीं है (यानी, साधारण रेडियो उत्सर्जक के दूर तरंग क्षेत्र के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र तरंगें) - टेस्ला ने स्पष्ट रूप से कहा।

बेशक, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, चूंकि अनुनाद क्रॉस सेक्शन स्थिर नहीं है, तरंग प्रतिबाधा (इसमें वर्तमान में लाइन में वोल्टेज के अनुपात को परिभाषित करना) भी परिवर्तनीय होगा: अधिकतम वोल्टेज टॉवर के पास एंटीनोड्स में होगा (और विपरीत छोर) ग्रह), न्यूनतम टॉवर से "भूमध्य रेखा" पर है, जिसकी पुष्टि एचएफएसएस में संख्यात्मक गणना (और इसी तरह के अनुनाद के लिए शून्य टीएम मोड के लिए संबंधित विश्लेषणात्मक सूत्र ) द्वारा की जाती है।


यह आकृति पृथ्वी-आयनमंडल प्रतिध्वनि के शून्य टीएम मोड के पहले 3 हार्मोनिक्स के लिए विद्युत ई और चुंबकीय बी क्षेत्रों के आयामों के वितरण को दर्शाती है।

पृथ्वी-आयनमंडल प्रतिध्वनि के लिए "ग्राउंडिंग"

हमें "ग्राउंडिंग" कहां से मिलती है जिससे जनरेटर पहले से दिखाए गए आंकड़े में ऐसे गुंजयमान यंत्र को जोड़ने के लिए जुड़ा हुआ है?



इसका उत्तर सरल है - चूंकि हमने पहले टेस्ला टॉवर के संचालन का विश्लेषण किया था। जनरेटर के दृष्टिकोण से, व्यावहारिक दृष्टिकोण से टेस्ला टॉवर कुछ बाहरी पृथ्वी (टॉवर के सक्रिय प्रतिरोध के माध्यम से जुड़ा हुआ) से अलग नहीं है। क्योंकि जनरेटर "केवल" टॉवर के सक्रिय प्रतिरोध को देखता है, लेकिन टॉवर पर संचित चार्ज की मात्रा पर सभी पर प्रतिक्रिया नहीं करता है (क्योंकि प्रतिध्वनि मोड में कैपेसिटिव और आगमनात्मक प्रतिरोध एक दूसरे को रद्द करते हैं) - दूसरे शब्दों में, जनरेटर के लिए टॉवर प्रतिरोध के माध्यम से "ग्राउंडिंग" है। टावर के सक्रिय प्रतिरोध के बराबर।

बेशक, जैसा कि पहले ही ऊपर उल्लेख किया गया है, इस तरह के चार्ज से टॉवर के आसपास के क्षेत्र में मिट्टी में आवेशों के पुनर्वितरण का कारण बनता है - लेकिन टॉवर का चार्ज चार्ज जितना अधिक होगा, उतना कम महत्वपूर्ण यह कारक (टॉवर-अर्थ की क्षमता कम हो जाती है)। यह स्टोरेज डिवाइस के आकार की तुलना में चार्ज स्टोरेज यूनिट को ऊँचाई तक पहुँचाने के लिए पर्याप्त है - टेस्ला टावर के लिए सही मायने में मास्टर ऑसिलेटर के लिए "बाहरी ग्राउंड" बन जाता है (अर्थात, यह टॉवर और ग्राउंड के बीच की क्षमता को कम करने के लिए पर्याप्त है - ताकि टॉवर की अपनी एकान्त क्षमता कम से कम एक हो जाए। टॉवर-अर्थ की क्षमता के साथ आदेश)।

ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता

पूरे ग्रह में वोल्टेज और धाराओं की स्थायी तरंगों की स्थापना के बाद (इस मामले में, धाराओं में एक बहुत छोटा आयाम होगा - वोल्टेज के विपरीत), एक समान प्रणाली (टॉवर - लेकिन बिना जनरेटर के बिना) इस ऊर्जा को प्रभावी ढंग से निकालना संभव है। रिसीवर के संचालन के दौरान शारीरिक प्रक्रियाएं गुंजयमान सर्किट (टॉवर-रिसीवर) के बीच एक कनेक्शन के निर्माण की विशेषता होती हैं, जो स्रोत और रिसीवर के बेहद कम युग्मन गुणांक (शास्त्रीय इंजीनियरिंग इंजीनियरिंग के अनुसार सख्ती से) के साथ भी उच्च संचरण दक्षता प्राप्त करने की अनुमति देता है।

इस मुद्दे पर अधिक विस्तार से विचार करें।

रिसीवर के स्थान के मामले में (यानी, एक समान सर्किट) जिसके परिणामस्वरूप खड़े तरंग के वोल्टेज (और वर्तमान नोड) के एंटीइनोड में, सतह की सतह की क्षमता रिसीवर के लिए ईएमएफ का स्रोत होगी। इस मामले में, एक प्रतिध्वनि रिसीवर में उत्साहित होगी - क्रमशः स्रोत में प्रतिध्वनि के अनुरूप, रिसीवर स्रोत में उसी तरह एक स्थायी लहर उत्पन्न करेगा। इसके अलावा, चूंकि रिसीवर वोल्टेज (और वर्तमान नोड) के एंटीइनोड में स्थित है, यह जिस तरंग को उत्पन्न करता है, वह स्पष्ट रूप से स्रोत पर एक अतिरिक्त भार पैदा करेगा - जिससे तथाकथित के रूप में एक प्रणाली का निर्माण होगा। गुंजयमान युग्मित छोरों (इस विषय पर एक त्वरित समीक्षा यहां और यहां पाई जा सकती है )। दरअसल, बाहरी तरंग वोल्टेज के एंटीनोड में, रिसीवर में एक वोल्टेज नोड (और वर्तमान एंटीनोड) होता है, और एक ही आवृत्ति पर संचालित होता है, अर्थात। स्रोत स्थान के क्षेत्र में - रिसीवर एक वोल्टेज एंटीनोड (और वर्तमान नोड) बनाएगा, जिसे स्रोत अतिरिक्त लोड के रूप में "देखेगा"। वीडियो में स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा है (एचएफएसएस में सिमुलेशन के अनुरूप)।




वीडियो में, और ऊपर के आंकड़े में - स्रोत ऊपरी बाएं क्षेत्र में स्थित है, रिसीवर स्थान क्षेत्र को दाईं ओर मध्य भाग में हाइलाइट किया गया है। यह देखा जा सकता है कि रिसीवर क्षेत्र में एक स्थिर क्षेत्र न्यूनतम होता है - जिसका अर्थ है ग्रहों की प्रतिध्वनि से ऊर्जा का प्रभावी पंपिंग। रिसीवर और स्रोत द्वारा उत्सर्जित तरंगों का हस्तक्षेप पैटर्न भी स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

ऐसी प्रणालियों के लिए (जो कि गुंजयमान युग्मित सर्किट है), ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता सिस्टम k और उनके Q कारक के युग्मन गुणांक के उत्पाद द्वारा निर्धारित की जाती है। Q गुणांक युग्मन गुणांक है, मोटे तौर पर, गुणांक यह निर्धारित करता है कि स्रोत सर्किट के प्रतिध्वनि ऊर्जा का कौन सा भाग "देखता है" रिसीवर सर्किट। उदाहरण के लिए, बारीकी से स्थित इंडक्शन कॉइल्स के लिए (विशेषकर यदि वे एक ही कोर पर घाव होते हैं), युग्मन गुणांक एकता में बदल जाता है, और कॉइल के रूप में कम हो जाता है (चूंकि इस रिक्ति के साथ, एक दूसरे में कॉयल द्वारा प्रेरित ईएमपी कम हो जाती है)। क्यू कारक द्वारा युग्मन गुणांक के उत्पाद पर दक्षता की निर्भरता का एक विशिष्ट ग्राफ नीचे दिया गया है (ऊपर दिए गए लिंक से दस्तावेज़ से लिया गया है ):



इस निर्भरता का भौतिक अर्थ स्पष्ट है: भले ही दोलनों की एक अवधि के लिए रिसीवर "पिक" करता है, लेकिन स्रोत की ऊर्जा का केवल एक छोटा सा प्रतिशत, लेकिन इसी अवधि के लिए (प्रतिध्वनि के उच्च गुणवत्ता वाले कारक के कारण) कुल प्रतिध्वनि में ऊर्जा का नुकसान छोटा होता है - फिर संचरण दक्षता (जो प्रेषित और बिखरे हुए अनुपात का अनुपात निर्धारित करती है) energies) ऊँचा होगा। यानी सामान्य मामले में उच्च संचरण दक्षता के लिए, छोरों के एक उच्च युग्मन गुणांक की आवश्यकता नहीं है - योग्यता का एक बड़ा प्रतिध्वनि आंकड़ा छोटे युग्मन गुणांक के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है।

आइए, पृथ्वी-आयनमंडल अनुनादक (जिसके लिए जैसा कि ऊपर बताया गया है, हर कारण है) का एक उच्च क्यू कारक मानते हुए, स्रोत और रिसीवर के बीच युग्मन गुणांक का मूल्यांकन करें।

आवृत्ति 10 kHz होने दें। इसका मतलब है कि पृथ्वी को "रिंग्स" में विभाजित किया गया है, 30 किमी चौड़ी है, जिसमें से लगभग आधा परिधि, क्रमशः लगभग 700 है। एकांत चालक के रूप में पृथ्वी की क्षमता लगभग 700 माइक्रोफ़ारड्स है। टॉवर (स्रोत) में धारा 1 केए होने दें (यह कम से कम कई मेगावाट की जनरेटर शक्ति से मेल खाती है)। लंबी पृथ्वी रेखा के लिए, हमारे "रिंग" समानांतर क्षमता हैं। यानी टॉवर से "भूमध्य रेखा" के क्षेत्र में प्रति एक तरंग दैर्ध्य को c1 = 1 μF (700 μF / 700 तरंगों) पर अनुमानित किया जा सकता है। कि 1 केए के वर्तमान में (इन क्षमताओं में से प्रत्येक को रिचार्ज करने के लिए) यह लगभग 15 kV (मानक सूत्र U = I * Rc = I / (c1 * w) के अनुसार) का वोल्टेज देता है। पूरे क्षेत्र (टीएम मोड के लिए) लगभग आधा तरंग दैर्ध्य (जमीन के लंबवत) के बराबर लंबाई पर केंद्रित है, जैसा कि एचएफएसएस में मॉडलिंग (और / या इसके बाद के संस्करण को संदर्भित संबंधित विश्लेषणात्मक सूत्रों से)। 10 kHz के लिए यह 15 किमी है।



जिसका अर्थ है कि जमीन के पास क्षेत्र की ताकत केवल एक वोल्ट प्रति मीटर है (ऊर्ध्वाधर क्षेत्र घटक की पृष्ठभूमि की तीव्रता के साथ - लगभग 130 वोल्ट प्रति मीटर )। यह "भूमध्य रेखा पर" है, और टॉवर के निकटतम एंटीनोड्स में (चूंकि क्षमता परिमाण के 1-2 ऑर्डर कम है) यह क्रमशः परिमाण के 1-2 आदेश अधिक होंगे। यानी प्राप्त टॉवर सौ किलोवॉट (और क्षेत्र की ताकत लगभग 10 V / m होगी) का एक वोल्टेज "देखेगा" - अगर यह स्रोत से दस किलोमीटर की दूरी पर स्थित है। इस स्थिति में, मिट्टी की परिवर्तनीय क्षमता बड़ी है, लेकिन क्षेत्र की ताकत छोटी है, क्योंकि क्षेत्र लंबी दूरी पर लंबवत रूप से वितरित किया जाता है - दसियों किलोमीटर (जो गीगावाट ट्रांसमीटर शक्ति के साथ भी बोलने की अनुमति देता है - ताकि पृथ्वी की सतह के पास क्षेत्र की ताकत की पृष्ठभूमि के स्तर से परे न जाएं) । यदि हम संकेतित मापदंडों के साथ "भूमध्य रेखा" के बारे में बात कर रहे हैं, और स्रोत में अंतिम गुंजयमान वोल्टेज, उदाहरण के लिए, मेगावोल्ट्स में (और भूमध्य रेखा पर, ऊपर के अनुमान के अनुसार, 10 किलोवॉट) - क्रमशः युग्मन गुणांक, लगभग 1% है ( और स्रोत से दसियों किलोमीटर की दूरी पर दसियों%), क्योंकि युग्मन गुणांक को रिसीवर के इंडक्शन (रिसीवर ओपन के साथ) और कार्य स्रोत (निश्चित रूप से रिसीवर और स्रोत के समान मापदंडों के साथ) पर वोल्टेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। कई सौ के क्षेत्र में प्रतिध्वनि के संभावित गुणवत्ता कारक के आधार पर, इस तरह के एक युग्मन गुणांक का अर्थ भूमध्य रेखा के लिए कम से कम दसियों% की संचरण क्षमता है, और अच्छी तरह से 90% से ऊपर की दूरी के लिए 90% से अधिक का आंकड़ा दे सकता है (जो संबंधित प्रयोगों पर टेस्ला द्वारा दिए गए बयानों से मेल खाता है) । हालांकि, अनुनाद के वास्तविक क्यू कारक के मॉडलिंग और गणना के साथ समस्याओं के कारण, अधिक सटीक अनुमान लगाने की कोशिश करने में कोई समझदारी नहीं है (द्वारा और बड़े, यह सब गुंजयमान-पृथ्वी और अनुनाद-टॉवर के वास्तविक क्यू कारक पर निर्भर करता है - सिमुलेशन परिमाण के आदेश द्वारा त्रुटियों का उत्पादन कर सकता है। )। तो एकमात्र पर्याप्त विकल्प एक पूर्ण-स्तरीय प्रयोग स्थापित करना है - जिसके लिए, जाहिर है, टेस्ला टॉवर का एक पूर्ण एनालॉग बनाने के लिए आवश्यक है। यह दोनों को "एक ही टेस्ला टॉवर" और "एक ही प्रयोग" को पुन: पेश करने की अनुमति देगा, और सभी "डॉट्स ऊपर" और बड़ी दूरी के लिए ट्रांसमिशन दक्षता के मुद्दे में जगह देगा। इसी समय, हमें प्रारंभिक टेस्ला प्रयोगों (यानी, सौ किलोमीटर की दूरी के लिए) के मापदंडों के अनुरूप प्रयोग के विन्यास के लिए उच्च संचरण क्षमता के बारे में कोई संदेह नहीं है, जो किसी भी मामले में व्यावहारिक दृष्टिकोण से दिलचस्प है।

अतिरिक्त विचार

टॉवर पर ही पेटेंट के अलावा, टेस्ला ने बिजली के हमलों से उत्पन्न मिट्टी में तनाव की लहरों का पता लगाने के लिए एक उपकरण का भी पेटेंट कराया। यह डिवाइस US787412 में वर्णित है। इस डिटेक्टर का सार, एक आधुनिक भाषा में अनुवाद करना, तथाकथित को व्यवस्थित करना है तुल्यकालिक डिटेक्टर (या लॉक-इन एम्पलीफायर )। विकिपीडिया इस बारे में क्या कहता है:

माना जाता है कि लॉक-इन एम्पलीफायर का आविष्कार आमतौर पर प्रिंसटन यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट एच। डिके ने किया था जिन्होंने उत्पाद के विपणन के लिए कंपनी प्रिंसटन एप्लाइड रिसर्च (PAR) की स्थापना की थी।हालांकि, मार्टिन हारविट के साथ एक साक्षात्कार में, डिके का दावा है कि भले ही उन्हें अक्सर डिवाइस के आविष्कार का श्रेय दिया जाता है, उनका मानना ​​है कि वह वाल्टर सी मिशेल्स द्वारा लिखित वैज्ञानिक उपकरणों की समीक्षा में पढ़ते हैं, जो ब्रायन मेयर कॉलेज में एक प्रोफेसर हैं। यह शायद मिशेल्स और कर्टिस द्वारा 1941 का पेपर था, जो सीआर कोरेन्स द्वारा 1934 के पेपर का हवाला देता है।

जाहिर है, टेस्ला के कई अन्य विचारों और पेटेंटों की तरह, जिन पर उन्होंने निष्पक्ष रूप से प्राथमिकता दी थी - उनके समकालीनों को यह समझ में नहीं आया कि टेस्ला ने क्या और कैसे किया, इसलिए प्राथमिकता उन्हें नहीं सौंपी गई और एक युगल ने तीन दशक बाद। हालांकि, टेस्ला द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्टैंड वेव डिटेक्शन डिवाइस का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करने में कोई संदेह नहीं है कि सिंक्रोनस डिटेक्टर के आविष्कार की प्राथमिकता टेस्ला से संबंधित है।

वास्तव में, टेस्ला द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपकरण का सार यह था कि किसी दिए गए आवृत्ति (और एक दिए गए कर्तव्य चक्र - पेटेंट देखें) पर, उसने जमीन के साथ संधारित्र-ड्राइव के संपर्कों में से एक के बारी-बारी से बंद निर्माण किया (उस समय संधारित्र का दूसरा संपर्क "हवा में" था) , विशुद्ध रूप से यंत्रवत् - इसी ड्रम (नीचे आंकड़ा में एफ) पर स्लाइडिंग संपर्कों का उपयोग कर।



इस प्रकार, बशर्ते कि जमीन में खड़ी लहर की आवृत्ति और रिसीवर में संपर्क बंद होने की आवृत्ति संयोग है, संधारित्र टी धीरे-धीरे एक चार्ज जमा करता है - और फिर रिसीवर आर (इस तरह के भंडारण संधारित्र के निर्वहन वर्तमान को पंजीकृत करने की अनुमति) के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। जो स्पष्ट रूप से एक तुल्यकालिक डिटेक्टर का तर्क है। उसी समय, चूंकि संधारित्र को जमीन से जोड़ने वाले तारों की लंबाई तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत कम थी, इसलिए यह आवश्यक नहीं है कि ईएम लीड के बारे में इस तरह के तारों (बिजली के हमलों से) के बारे में बात की जाए - वे महत्वहीन होंगे।

इस बारे में खुद टेस्ला ने क्या लिखा है - और इस क्षेत्र में उनका रास्ता कैसे शुरू हुआ:

The date I shall never forget — when I obtained the first decisive experimental evidence of a truth of overwhelming importance for the advancement of humanity. A dense mass of strongly charged clouds gathered in the west and towards the evening a violent storm broke loose which, after spending its fury in the mountains, was driven away with great velocity over the plains. Heavy and long persisting arcs formed almost in regular time intervals. My observations were now greatly facilitated and rendered more accurate by the experiences already gained. I was able to handle my instruments quickly and I was prepared. The recording apparatus being properly adjusted, its indications became fainter and fainter with the increasing distance of the storm until they ceased altogether. I was watching in eager expectation. Surely enough, in a little while the indications again began, grew stronger and stronger and, after passing thru a maximum, gradually decreased and ceased once more. Many times, in regularly recurring intervals, the same actions were repeated until the storm, which, as evident from simple computations, was moving with nearly constant speed, had retreated to a distance of about three hundred kilometers. Not did these strange actions stop then, but continued to manifest themselves with undiminished force. Subsequently, similar observations were also made by my assistant, Mr. Fritz Lowenstein, and shortly afterwards several admirable opportunities presented themselves which brought out still more forcibly and unmistakably, the true nature of the wonderful phenomenon. No doubt whatever remained: I was observing stationary waves.

डिटेक्टर के वास्तविक डिजाइन के आधार पर, इसमें कोई संदेह नहीं है कि इस तरह के डिटेक्टर के संचालन का तथ्य - अर्थात्, प्रक्रिया की ऊर्जा के आयाम में एक आवधिक sinusoidal परिवर्तन के रूप में गरज के साथ यात्रा करता है और दूर चला जाता है (सैकड़ों मील) डिटेक्टर द्वारा दर्ज किया जाता है - unambiguously गवाही देने के लिए खड़े वोल्टेज तरंगों पर पृथ्वी का मैदान, जो टेस्ला के लिए अपने शोध का प्रारंभिक बिंदु था।

ऊपर दी गई जानकारी की समग्रता के अनुसार, टेस्ला टॉवर की संचालन की अंतिम पुष्टि के लक्ष्य के साथ एक पूर्ण पैमाने पर प्रयोग स्थापित करने का हर कारण है।

यदि प्रस्तुत सामग्री समझने के लिए बहुत जटिल है, तो एक और "मानवीय" प्रस्तुति (कुछ स्थानों पर गलतता की सीमा है, लेकिन प्रयोग के संदर्भ में हम क्या करने जा रहे हैं) की एक अच्छी समझ दे सकते हैं, उदाहरण के लिए, इस लिंक पर ।

लेखक: सर्गेई प्लेखानोव, लियोनिद प्लेखानोव

पूछे जाने वाले प्रश्न

नीचे उत्तर के साथ अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों की एक सूची है। यदि आपके पास कोई प्रश्न है - कृपया, यह पूछने से पहले, सुनिश्चित करें कि यह नीचे दी गई सूची में नहीं है, या एक तर्क दें - इस तरह के प्रश्न के नीचे का उत्तर असंबद्ध क्यों है।

• अगर यह विचार काम कर रहा है, तो क्या जमीन में मौजूद धाराएं उन सभी जीवित चीजों को नहीं मारेंगी जो वहां हैं?
ऐसे कोई जोखिम नहीं हैं। सिर्फ इसलिए कि पृथ्वी की सतह परत में वर्तमान घनत्व डरावना होगा (टॉवर में 2 किलोमैपर ले जाएं और 20,000 किमी लंबी और 100 मीटर गहरी परिधि के साथ इस तरह के एक वर्तमान को वितरित करें; हमें प्रति वर्ग मीटर लगभग 1 μA का वर्तमान घनत्व मिलता है, जो नहीं होगा; कोई जीवित जीव नहीं)। यानी ( ) — , — ( 130 ). — ( ) , -) .

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UPDATE 2017.02.26:
चूंकि मूल विचार का व्यावहारिक कार्यान्वयन प्रारंभिक अपेक्षाओं से बहुत अधिक जटिल हो गया था, और सिद्धांत और सत्यापन प्रयोगों के संचालन के संदर्भ में, इस परियोजना को रोक दिया गया है।

हमने रिमोट वायरलेस पॉवर ट्रांसमिशन तकनीक के अनुप्रयोग के अधिक अनुप्रयुक्त पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करने का निर्णय लिया। दो साल पहले, हम संयुक्त राज्य अमेरिका में एक कंपनी बन गए, और इस समय के दौरान हम विकास में एक लंबा रास्ता तय कर चुके हैं - व्यापारिक संपर्क स्थापित करना, निवेश प्राप्त करना, पायलट परियोजनाओं पर समझौते, आदि। फिलहाल, हमने फ्लाई पर ड्रोनों को रिचार्ज करने के लिए एक औद्योगिक प्रणाली के बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक संचालन के निर्माण और कार्यान्वयन पर अपने प्रयासों को केंद्रित किया है। सिस्टम का सार ऊपर के लेख के समान है, गुंजयमान युग्मित सर्किट। बिजली / दक्षता / दूरी में क्रमिक वृद्धि के साथ कई प्रोटोटाइप बनाए गए और गंभीर परिणाम प्राप्त किए गए। वायरलेस पावर ट्रांसमिशन द्वारा पूरी तरह से संचालित एक बड़े ड्रोन की उड़ान का वीडियो यहां पाया जा सकता है ।

इसे (और न केवल) कार्य को पूरा करने के लिए, हम रूस में एक इंजीनियरिंग कार्यालय (मूल निगम की 100% सहायक कंपनी) खोलते हैं और डिजाइन से लेकर विधानसभा और लोहे के डिबगिंग तक पावर पल्स सर्किट्री के क्षेत्र में अच्छे व्यावहारिक अनुभव वाले इंजीनियरों की एक टीम की भर्ती करते हैं । यानीहमें कंधों से हाथ, अनुभव और परियोजना में एक सक्रिय स्थिति की आवश्यकता है - असंगत चीजों से निपटने की इच्छा, और परियोजना की मुख्य दिशा के अनुरूप गैर-मानक / गैर-तुच्छ कार्यों को स्वतंत्र रूप से तैयार / हल करना। एक अतिरिक्त प्लस नियंत्रकों को प्रोग्राम करने की क्षमता, थर्मल गणना का ज्ञान, विद्युत चुम्बकीय संगतता मुद्दों के साथ अनुभव, संयुक्त राज्य अमेरिका / यूरोप में 10-100 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में रेडियो उत्सर्जन के क्षेत्र में राज्य विनियमन प्रतिबंधों का ज्ञान, और एफसीए प्रमाणीकरण में अनुभव है।

परियोजना में काम बेहद समृद्ध और दिलचस्प होगा हल किए जाने वाले कार्य अच्छी तरह से स्थापित समाधान वाले क्षेत्रों से बहुत दूर हैं। काम के घंटे - एक प्रतिस्पर्धी टीम में, एक प्रतिस्पर्धी वेतन और अच्छे तकनीकी समर्थन के साथ पूर्णकालिक। विवाद - मास्को / मास्को क्षेत्र के पास।

यदि आप ऊपर वर्णित आवश्यकताओं को पूरा करते हैं और आपको ऐसी परियोजना में काम करने की इच्छा है, तो एक व्यक्तिगत ईमेल में लिखें, हम बात करने में प्रसन्न होंगे, आपको सभी विवरण बताएंगे और आपकी उपलब्धियों और शौक के बारे में जानेंगे। इस विषय पर टिप्पणियों में मैं जवाब नहीं दूंगा ताकि होलीवर शुरू न हो।