2019 március 26 - kedd

2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

Írta: Bill Beaty

Tesla azt állította, hogy egyetlen vezeték segítségével is lehet energiát közvetíteni, nem feltétlenül szükséges két vezeték. Hogy ez hogyan lehetséges, arról olvashatsz a következő sorokban.

Miközben egy hosszú, vékony Tesla szekunder tekerccsel kísérleteztem, hirtelen a fejemben a helyére került több olyan dolog, melyek addig nem voltak világosak. Miután évekig vacakoltam a Tesla tekercsekkel, végre megértettem, mit is értett Tesla az egyvezetékes energiaátvitelen és hogy ennek mi köze van a longitudinális hullámokhoz és a rezonáló tekercsekhez. A következőkben ezt ismertetem:

tcoil1 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

1. ábra. Egy tipikus Tesla tekercs

Ha egy egyrétegű tekercset alakítunk ki egy nagyon hosszú műanyag csövön, akkor az 1. ábrán látható Tesla rezonátort láthatjuk. Ez tulajdonképpen egy elektromos adó vonal. Most pedig nézzük meg a 2. ábrát.

tcoil2 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

2. ábra. Egyvezetékes adóvonal

Egy újabb "primer tekercset" helyeztünk a hosszú tekercs másik, távoli végére. Ez a második tekercs "vevő tekercsként" viselkedik és összegyűjti azt az energiát, amit az első primer tekercsbe vezettünk. Mivel a mi hosszú, vékony vezetékünk tulajdonképpen csak egy vezeték, megoldottuk, hogy elektromos energiát küldünk egy szimpla vezetéken keresztül. Itt nincs zárt áramkör! Ez csak azért működhet, mert a hosszú, vékony vezeték a lassan mozgó elektromágneses hullámokat közvetíti, miközben a vezetékben lévő elektrontenger úgy viselkedik, mintha az összenyomható lenne.

A vezeték mindkét végére fémgömböt helyezünk, hogy megakadályozzuk a vezetékvégeken a koronakisülést. Ezáltal felépítettünk egy egyszerű, egyvezetékes energiaátadó rendszert. Bevezetve az első primer tekercsbe bizonyos mennyiségű nagyfrekvenciás AC teljesítményt, a második, távoli primer tekercsen ugyanezt az AC teljesítményt vehetjük le. Ha megfelelően választjuk meg a "vevő tekercsre" kapcsolt fogyasztó ellenállását, akkor az első primer tekercsbe vezetett teljes elektromágneses energia a hosszú szekunder tekercsen veszteség és visszatükrözés nélkül eljut a fogyasztóhoz.

Ez a híres EGYVEZETÉKES adó vonal, mely nyilvánvalóan longitudinális hullámokat használ. Ebben nincs semmi különleges, a hagyományos fizika elveit hasznosítja: mind a mágneses, mind pedig az elektromos hullámok a szekunder tekercs teljes hosszában 90 fokkal térnek el egymástól. A pozitív és negatív töltések okozta egymás melletti "gömböcskék" a hosszú tekercs mentén terjednek, míg ezeket a szomszédos gömböket/hullámokat az őket körülvevő EM mező köti össze. Az EM mező transzverzális hullám formájában terjed. Az egyetlen dolog, ami longitudinális hullámként terjed, az a vezetékben lévő elektronsűrűség. Ez őrültség lenne? Nem! Nincs nagy eltérés a koax kábelhez képest. A hagyományos koaxiális kábelben az elektronok egymást összenyomva terjednek a vezetékben, miközben az EM mező a dielektrikumban továbbra is transzverzális hullámként halad.

A hagyományos rendszerekben két vezető van és a közöttük mérhető feszültség az EM mező elektromos összetevője. A fentebb ismertetett egyvezetékes rendszerben a haladó töltéssűrűség képviseli az EM mező elektromos összetevőjét. A szimpla vezeték egy sajátos "áramkörként" viselkedik: Az elektromos töltéssűrűség változása révén haladó elektromos összetevő létrehozza maga körül az EM hullám mágneses összetevőjét.

Érdekes! Egyvezetékes energiatovábbító rendszer! Ráadásul nem is sérti meg azt a szabályt, hogy az EM hullámok nem terjedhetnek longitudinálisan. Ugyanakkor megsérti azt az elektromos áramkörökre vonatkozó szabályt, hogy ott mindig egy zárt körnek kell lennie. A rendszer két vége egyetlen vezetékkel kapcsolódik össze. A tekercsben a töltések előre-hátra áramolnak, miközben az elektromos energia eljut a forrástól a fogyasztóig.

tcoil3 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

3. ábra. Az AC generátor meghajtja az izzót

Ez a jelenség viszont nem egyedi! Még nagyon régen olvastam egy cikket az egyvezetékes átvitelről. Ennek nem volt semmi köze Teslához, hanem egy régi, mikrohullámú adatátviteli rendszert ismertetett, melyet Goubau átviteli vonalnak vagy "G-vonalnak" hívtak. Ez a cikk egy régi QST (rádióamatőr) újság hasábjain jelent meg az 1960-as vagy 70-es években.

Kiderült, hogy mikrohullámú vagy UHF jeleket "szimpla" vezetéken keresztül is továbbíthatunk, ha a vezetéket dielektrikummal vonjuk be. Ezért először egy hagyományos koaxiális kábelbe vezetjük a jelet. A kábel közepéről letisztítjuk a szigetelést, majd egy pár nagy, tölcsér alakú réz szarvakhoz forrasztjuk a koax kábel bármelyik végét. A dielektromosan szigetelt szimpla vezeték a koax kábel teljes hosszában jelen van. Valahogy így néz ki a rendszer:

gline1 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

4. ábra. A Goubout avagy a G-vonal

A 4. ábrán az egyvezetékes szakasz a két tölcsér alakú szarv között található, mely tetszőleges hosszúságú lehet, de elég egyenesnek kell lennie. Azok a tölcsér alakú szarvak valószínűleg egy hullámhossznyi (vagy 1/2 hullámhossznyi? már nem emlékszem pontosan) kell legyenek. A fémtölcsérek "hullámindítóként" ill. "hullámelkapóként" szerepeltek. Amint az EM hullámok áthaladnak a koax kábelen, a tölcsér lehetővé teszi, hogy a hullámok a "G-vonal"-hoz csatlakozzanak. A "G-vonalat" valamilyen műanyag kell, hogy befedje, különben a hullámok kiszöknek a térbe. A cikkben azt is megjegyezték, hogy a G-vonalat be is hajlíthatjuk, amennyiben a G-vonal hosszú és a hajlítás sugara nagyon nagy. A műanyag bevonat miatt a hullámok követni fogják a hajlítás vonalát. Ha nem lenne műanyag bevonat, akkor a hullámok a hajlítás kezdeténél továbbra is egyenes vonalban haladnának és már nem érnék el a vonal másik végén lévő "hullámelkapót".

Nyilvánvalóan ez csak váltakozó áramok esetében működik. Itt nincs elektromos áramkör, helyette "elektron összenyomási" hullámok vannak, s ez halad keresztül a szimpla vezetéken. Vizsgáljuk meg ezt a jelenséget a folyadék analógiáját használva. A hagyományos áramköröket véve alapul vegyünk egy vízzel töltött, a két végén összekötött slagot. Ahhoz, hogy energiát küldjünk a hurok bármelyik részére, egyszerűen csak a vizet a hurok valamelyik vége felé pumpáljuk, aminek következtében a víz a teljes hurokban mozgásba lendül. Lehetséges volna, hogy megszakítjuk az áramkört és egy nem cirkuláris hidraulikus rendszert hozzunk létre? Tudnánk összenyomott hullámokat küldeni az elektromos "vízen" keresztül a slagból készült vezetékünkben? Természetesen! Pontosan ezt teszi a G-vonal is. Ha egy hosszú, két végén zárt slagban lévő "vízen" keresztül "hanghullámokat" küldünk, akkor az eljut az egyik végéből a másikba, még ha nem is hoztunk létre állandó DC áramot, mint ahogy azt az önmagában zárt slag hurok esetében megtehetjük. Ezek az egyvezetékes rendszerek öröklötten AC rendszerek. Ez ahhoz hasonlatos, mint mikor hangenergiát küldünk egy folyadékkal töltött csövön keresztül.

Mivel a G-vonalban csak egy vezető van, az EM hullám elektromos összetevője a szomszédos töltések segítségével terjed. A "feszültség" az átviteli vonalban kifelé terjed sugárirányú e-mező fluxus formájában, de ahelyett, hogy a hagyományos koax vezetéknél tapasztalt módon a feszültség az árnyékoló vezetékhez képest jelentkezne, itt a vezetékben lévő két szomszédos töltés között jelentkezik a feszültség. Az EM mező mágneses komponense ugyanúgy viselkedik, mint a normál vezetékben: a mágneses fluxus vonalak a vezetéket körülvéve körkörösen haladnak előre. Ennek megfelelően az energia a szimpla vezeték hossza mentén folyik, akárcsak a hagyományos áramkörökben és a Poynting vektorokkal (E x B) jellemezhetjük.

Tehát, van egy egyvezetékes átviteli vonalunk, melynek alapja a térben terjedő transzverzális EM hullám és a vezetékben terjedő elektron sűrűség hullám. A fémvezeték belsejében az elektronok előre-hátra rezegnek, miközben az EM hullám kívül terjed a fény sebességével. Ez olyasmi, mint mikor a hanghullámok haladnak a konzervdobozos telefon fonalán, mindössze a fonal szálainak rezgését az elektronok rezgéseire cseréljük, a hanghullámokat pedig EM transzverzális hullámok helyettesítik. A G-vonal esetében viszont az energia az elektronokhoz kapcsolódó EM mezőben tárolódik el, míg a fonalas telefonnál az energia a fonálban kinetikus és potenciális energiaként jelentkezik.

De mi köze van mindennek Teslához? Nos, most, hogy képesek vagyunk egyetlen vezetéken energiát továbbítani, képesnek kell lennünk akármilyen más vezetőn keresztül is energiát továbbítani abban az esetben, ha a vezető rendelkezik dielektromos bevonattal, mint pl. a következő ábrán:

gline2 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

5. ábra. A G-vonal nagy vezető objektummal

Bármilyen nagy, fémes anyagot sorba köthetünk a "G-vonallal". Valójában hullám-visszaverődések is létrejöhetnek ott, ahol a vékony vezeték a fémes anyaggal összekapcsolódik, de ez most számunkra érdektelen. Az 5. ábrán bemutatott összeállításnál az EM hullámokat a vezető objektum felületén továbbíthatjuk, míg magában az objektumban az "elektron tenger" longitudinálisan vibrál. Hmmmm. Hol is hallottam ezt korábban? Tudom már! Nikola Tesla "Világ rendszerénél", ahol is Tesla hasznosítható elektromos energiát akart továbbítani a Föld bármely pontján felállított vevőnek.

Tételezzük fel, hogy a nagy vezető objektum maga a teljes Föld bolygó! Tételezzük fel, hogy a tölcsér alakú indítókat a földgömb felszíne helyettesíti, mely a "virtuális földelése" egy nagy kapacitásnak. Tételezzük fel, hogy a továbbítandó jel frekvenciája az UHF tartomány alatt található. Ekkor a teljes Föld egy G-vonalként fog megjelenni.

tcoil4 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

6. ábra. A Tesla tekercs féle G-vonal magába foglalja a teljes Föld bolygót

Az írásaiban Tesla úgy vélte, hogy a készüléke nem a Hertz féle hullámokkal működik. Részben igaza volt, részben nem. Mikor a rádiófrekvenciás energia az üres térben terjed, az E és M összetevők transzverzálisak és 90 fokban eltérnek egymástól. Ugyanakkor, mikor az EM energia a kábelban terjed, akkor a vezetékben lévő elektrontenger is részt vesz a terjedésben. Az elektronok előre-hátra rezegnek a vezetékben, míg az EM hullámok a fém felületén kívül terjednek. Ez miért fontos? Mert az adóvonal fizikája megegyezik az antennák "közeli mezejének" fizikájával, mely eltér a "Hertz féle" szabad hullámterjedés fizikájától. Mikor Tesla energiát küldött a Föld körül, akkor a Földet elektromos kábelként kezelte. A hullámai a Föld töltéseinek hullámaival egyesültek. Nem sugárzott ki tiszta rádióhullámokat, bár a hullám energia frekvenciája hasonló lehetett a hagyományos rádióhullámok frekvenciájához. Ehelyett egyvezetékes energiaátviteli rendszert használt, ahol az elektromosan vezető Föld szolgált vezetékként. A Tesla féle technológia a tekercsek, kondenzátorok, adatátviteli vonalak "közeli mezejének" effektusával egyezett meg, nem pedig a dipólus antenna által használt Hertz féle hullámok technológiájával. Ezért mondta azt, hogy az általa keltett hullámok "nem Hertz féle" hullámok.

tcoil6 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

7. ábra. A Föld energia átviteli vonalként működik

tcoil7 2.4.18.3. Egyvezetékes energiatovábbítás

8. ábra. A Föld töltései vibrálnak, miközben az energia a téren keresztül áramlik

De ez csak akkor működik, ha valamilyen dielektromos anyag vonja be a Földet. Enélkül a bevonat nélkül a hullámok nem fogják követni a Föld görbületét, hanem kirepülnek az űrbe. Ennek a bevonatnak a szerepét az atmoszféra tölti be. Ezen kívül az elektromosan vezető ionoszféra úgy viselkedik, mint a koax kábel "árnyékolása", ami lehetővé teszi, hogy a hullámok a Föld felszíne körül terjedjenek.

Tesla a talajt mint energiaátviteli vonalat használta. Igaza volt, mikor azt állította, hogy a "természetes közegben" longitudinális hullámok alakulnak ki. Igaza volt, mikor azt állította, hogy a föld nem csak a feszültség referenciapontja. Ebben az esetben a "természetes közeget" a földek és óceánok mozgékony ionjai alkotják, melyek a Földet elektromos vezetővé teszik. Tesla átlátta, hogy a Föld felszíne egy G-vonalas vezető. Bármilyen elektromos eszköz átveheti ennek az energiának egy részét, ha az a földdel és egy fémtárggyal kapcsolódik össze.

Az eredeti írást itt találod.

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás