Nikola Tesla'nın Dünya Kablosuz Sistemi
Haziran 1899'da Sırp asıllı bir bilim adamı, Nikola Tesla, Colorado Springs'teki (ABD) laboratuvarında deneysel çalışmalara başlar. Tesla'nın o zamanki hedefi, elektrik enerjisini doğal ortamdan iletme olasılığının pratik bir çalışmasıydı.
Tesla'nın laboratuvarı, deniz seviyesinden iki bin metre yükseklikte bulunan devasa bir plato üzerine kuruludur ve yüzlerce kilometrelik alan, çok parlak şimşekli oldukça sık gök gürültülü fırtınalarla bilinir.
Tesla, ince ayarlı bir cihaz yardımıyla laboratuvarından yedi veya sekiz yüz kilometre uzakta meydana gelen yıldırımları tespit edebildiğini söyledi. Bazen bir sonraki şimşek çakmasından gelen gök gürültüsü sesi için neredeyse bir saat beklerken, cihazı şimşek çakmasının meydana geldiği mesafeyi ve sesin laboratuvarına ne kadar süre sonra ulaşacağını doğru bir şekilde saptadı.
Yerküredeki elektriksel titreşimleri incelemek isteyen bilim adamı, alıcı transformatörü, birincil sargısı terminallerinden biriyle topraklanacak ve ikinci terminali, yüksekliği ayarlanabilen iletken bir hava terminaline bağlanacak şekilde yerleştirdi.
Transformatörün sekonder sargısı, hassas bir kendi kendini düzenleyen cihaza bağlanır. Birincil sargıdaki salınımlar, kayıt cihazını çalıştıran ikincil sargıda akım darbelerinin görünmesine neden oldu.
Bir gün Tesla, laboratuvarından 50 kilometreden daha kısa bir yarıçap içinde şiddetli bir fırtınadan şimşek çaktığını gözlemledi ve ardından cihazının yardımıyla sadece iki saat içinde yaklaşık 12.000 şimşek çakmasını kaydetmeyi başardı!
Gözlemler sırasında, bilim adamı başlangıçta, laboratuvarından daha uzağa düşen yıldırımların kayıt cihazı üzerinde daha yakından çarpanlardan daha güçlü bir etkiye sahip olmasına şaşırdı. Tesla, deşarjların gücündeki farkın, farklılıkların nedeni olmadığını kesin olarak tespit etti. Ama sonra ne olacak?
3 Temmuz'da Tesla keşfini yaptı. O gün bir gök gürültülü fırtınayı gözlemleyen bilim adamı, laboratuvarından yüksek hızda fırlayan fırtına bulutlarının neredeyse düzenli (neredeyse düzenli aralıklarla yinelenen) yıldırımlar ürettiğini fark etti. Teybini izlemeye başladı.
Fırtına laboratuvardan uzaklaştıkça, alıcı trafodaki akım darbeleri başlangıçta zayıfladı, ancak sonra tekrar arttı, bir zirve geldi, sonra geçti ve yoğunlukta bir azalma ile değiştirildi, ancak sonra tekrar bir zirve geldi, sonra tekrar bir düşüş .
Fırtına laboratuvarından yaklaşık 300 kilometre uzaklaşmışken bile bu belirgin modeli gözlemledi, ortaya çıkan bozulmaların yoğunluğu oldukça önemli olmaya devam etti.
Bilim adamının, bunların sanki sıradan bir tel boyunca sanki yıldırımın çarptığı yerlerden yere yayılan dalgalar olduğundan şüphesi yoktu ve tam da alıcı bobinin onlara çarptığı anlarda tepelerini ve çukurlarını gözlemledi.
Tesla daha sonra benzer dalgalar üretecek bir cihaz yapmak için yola çıktı. Çok yüksek endüktansa ve mümkün olduğunca az dirençli bir devre olmalıydı.
Bu tür bir verici enerji (ve bilgi) iletebilir, ancak esasen Hertz cihazlarında uygulanan şekilde değil, yani üzerinden değil. Elektromanyetik radyasyon… Bunların, bir iletken olarak ve elektriksel olarak iletken bir atmosfer boyunca dünya boyunca yayılan duran dalgalar olması gerekiyordu.
Bilim adamının tasarladığı gibi, enerji transfer sistemindeki frekans, enerjinin formdaki emisyonunu (!) en aza indirecek şekilde azaltılmalıdır. elektromanyetik dalgalar.
Ardından, rezonans koşulları karşılanırsa, devre bir sarkaç gibi birçok birincil darbenin elektrik enerjisini biriktirebilecektir. Ve rezonansa ayarlanmış alıcı istasyonlar üzerindeki etki, yoğunluğu ilke olarak Tesla'nın Colorado'daki gök gürültülü fırtınalar sırasında gözlemlediği doğal elektrik fenomenini aşabilecek harmonik salınımlar olacaktır.
Böyle bir iletimle, bilim adamı, Hertz'in çok fazla enerjinin basitçe dağıldığı ve iletilen enerjinin yalnızca çok küçük bir kısmının alıcıya ulaştığı radyasyonlu yönteminin aksine, doğal ortamın iletim özelliklerini kullanacağını varsayar.
Tesla'nın alıcısını vericisiyle senkronize ederseniz, pratikte transfer olmasına rağmen, akımı düşük dirençli bir telden aktarıyormuş gibi% 99,5'e varan bir verimlilikle enerji elde edilebilir (Nikola Tesla, makaleler, s. 356). güç kablosuz olarak elde edilir. Toprak, böyle bir sistemde tek iletken görevi görür. Tesla, teknolojinin, elektrik enerjisinin kablosuz iletimi için dünya çapında bir sistem oluşturmayı mümkün kıldığına inanıyor.
Tesla'nın sistemini, enerji (veya bilgi) iletiminin verimliliği açısından Hertzian sistemine zıt olarak verdiği benzetme şudur.
Dünya gezegeninin suyla dolu lastik bir top olduğunu hayal edin. Verici, topun yüzeyinde bir noktada çalışan ileri geri hareket eden bir pompadır - su toptan çekilir ve belirli bir frekansta ona geri verilir, ancak bu süre, topun bir bütün olarak genişleyip büzülmesi için yeterince uzun olmalıdır. o frekans .
Daha sonra topun yüzeyindeki basınç sensörleri (alıcılar), pompadan ne kadar uzakta bulunduklarına bakılmaksızın ve aynı yoğunlukta hareketlerden haberdar edilecektir.Frekans biraz daha yüksek, ancak çok yüksek değilse, salınımlar topun karşı tarafından yansıtılacak ve düğümler ve antinodlar oluşturacak, alıcılardan birinde iş yapılırsa enerji tüketilecek, ancak iletim çok ekonomik olacaktır…
Hertzian sisteminde benzetmeye devam edersek, pompa muazzam bir frekansta döner ve suyun girip geri döndüğü açıklık çok küçüktür. Enerjinin muazzam bir kısmı kızılötesi ısı dalgaları şeklinde harcanır ve enerjinin küçük bir kısmı topa aktarılır, böylece alıcılar çok az iş yapabilir.
Uygulamada Tesla, dünya kablosuz sisteminde aşağıdaki gibi rezonans koşulları elde etmeyi önermektedir. Verici ve alıcı, üst uçlarına bağlı terminallerde yüksek yüzey iletkenliğine sahip, dikey olarak topraklanmış çok turlu bobinlerdir.
Verici, sekonderden önemli ölçüde daha az dönüş içeren ve topraklanmış çok turlu bir sekonder bobinin tabanına güçlü endüktif bağlantı içinde olan bir birincil sargı tarafından çalıştırılır.
Birincil sargıdaki alternatif akım, bir kondansatör yardımıyla elde edilir. Kondansatör, kaynak tarafından şarj edilir ve vericinin birincil sargısı yoluyla boşaltılır. Bu şekilde oluşturulan birincil salınım devresinin salınım frekansı, ikincil devrenin serbest salınımlarının frekansına eşit yapılır ve ikincil sargının telinin topraktan terminale uzunluğu, dörtte birine eşit yapılır. boyunca yayılan salınımların dalga boyu.
Sekonder devrenin kendi elektrik kapasitesinin neredeyse tamamının terminale düşmesi şartıyla, voltajın antinodu (her zaman maksimum salınım) ve akımın düğümü (her zaman sıfır) terminalde elde edilir. ve topraklama noktasında - akımın antinodu ve voltajın düğümü Alıcı, vericiye benzer bir tasarıma sahiptir, tek fark, ana bobininin çok turlu olması ve alttaki kısa olanın bir ikincil.
Alıcı devresini optimize eden Tesla, en verimli çalışması için ikincil sargıdan gelen voltajın düzeltilmesi gerektiği sonucuna vardı. Bunun için bilim adamı, yalnızca voltajı düzeltmeye değil, aynı zamanda yalnızca alıcı devrenin ikincil sargısının voltajının genlik değerine yakın olduğu anlarda yüke enerji aktarmaya izin veren mekanik bir doğrultucu geliştirdi.