Бездротова передача електроенергії

Ми презентуємо пристрій передачі електроенергії без проводів із коефіцієнтом корисної дії (ККД) близько 100%. Надалі буде обґрунтовано величину ККД ≈ 100% і, зрозуміло, ми демонструємо цю величину нашим експериментальним пристроєм.

Важливість проблеми бездротової передачі електроенергії не підлягає сумніву - подолання природних перешкод (річки, гори та долини); резервне електропостачання, електротранспорт, вирішення низки завдань бездротового електроживлення побутових та промислових пристроїв тощо. – все це елементи названої проблеми.

Трохи історії

Вперше проблему бездротової передачі електроенергії позначив на зорі минулого століття Н. Тесла. В основі його демонстраційного пристрою було покладено метод випромінювання та прийому електромагнітних хвиль відкритим резонансним контуром, який містить антену – ємність та котушку дроту – індуктивність. Характерні показники пристрою Тесли зводяться до наступних: ККД = 4%, дальність передачі – 42 км, максимальний габарит вежі-антени – 60 м, довжина хвилі – 2000 м. Істотно, що у пристрої Тесли планета Земля розглядається як один із проводів у передачі електроенергії , оскільки випромінювання та прийом таких довгих хвиль без заземлення не ефективні.

Після експериментів Тесли, протягом минулого ХХ століття всі спроби здійснити бездротову передачу електроенергії з прийнятним ККД виявилися безрезультатними.

У поточному десятилітті прямо чи опосередковано повідомляється про роботи в Масачусетському Технологічному Університеті під керівництвом М. Соля-чича. В основі їх робіт лежить відомий індукційний, за допомогою магнітного поля, метод передачі електроенергії, реалізований резонансними плоскими котушками індуктивності. Цей метод в ідеалі забезпечує ККД = 50% при дальності передачі порівнянної з габаритами котушок-антен. Характерні показники їхнього демонстраційного пристрою зводяться до наступних: ККД ≈ 40%, дальність передачі – 2 м, габарит котушок-антен – 0,6 м, довжина хвилі – 30 м.

Енергетично замкнута система

У нашому пристрої, як і пристрої Тесли, переносником енергії є електромагнітні хвилі, тобто. діє загальновідомий вектор Пойнтінга.

Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено наступне: передавальна та приймальна антени пристрою бездротової передачі електроенергії утворюють енергетично замкнуту систему, що частково включає в себе та енергію електромагнітного поля Землі; через збудження (активацію) електромагнітного поля Землі в цій системі відбувається передача електроенергії від передавальної антени до приймальні з ККД; 100% (фіг. 1).

Фіг. 1

Цю передачу можна прокоментувати аналогією: функція електромагнітного поля Землі у згаданій енергетично замкнутій системі аналогічна до функції паразитної шестерні в механічних пристроях (фіг. 2). Паразитна шестерня 1 також тільки передає силу обертання від провідної (передаючої) шестерні 2 до веденої шестерні 3 (або, навпаки, - від шестірні 3 через шестерню 1 до шестерні 2).

Фіг. 2

Користуючись цією антеною, нескладно сформулювати завдання, вирішення якого забезпечить передачу електроенергії без дротів:

1. Передавальна та приймальна антени повинні збуджувати (активувати) електромагнітне поле Землі в локальній (обмеженій) області простору;

2. Збуджене електромагнітне поле Землі має бути також локальним у просторі і не споживати енергії (має бути електромагнітну хвилю, що стоїть, між передавальної та приймальною антенами).

Розв'язання цього завдання нереально з антенами, створеними на основі просторових уявлень геометрії Евкліда з її знаменитим 5-м постулатом - постулатом про паралельні прямі. Цей постулат у шкільних підручниках свідчить: через точку, що не лежить на даній прямій, можна провести лише одну пряму паралельну даній.

фіг. 3

Знаменитість цього постулату полягає в тому, що, починаючи з І ст. е., протягом 2000 років найкращі уми світу безуспішно намагалися довести його як теорему. І ось в 1826 р. росіянин Лобачевський виклав основи своєї геометрії, в якій 5-й постулат геометрії Евкліда формулювався, по суті, своїм запереченням: через точку, що не лежить на даній прямій, можна провести мінімум дві прямі, паралельні даній. i>

фіг. 4

І хоча цей постулат не дуже узгоджується з нашими просторовими уявленнями, геометрія Лобачевського несуперечлива і справно служить фізикам останнім часом. Наприклад, геометрія Лобачевського причетна до опису величезного ряду явищ від коливань у механічних передавальних лініях до взаємодії елементарних частинок та процесів у мембрані живої клітини.

Псевдосфера

Щоправда, до 1863 р. протягом майже 40 років геометрія Лобачевського сприймалася як щось, що не має відношення до реальності. Проте, в 1863 р. італійський математик Бельтрамі встановив, що це властивості площині геометрії Лобачевського реалізуються лежить на поверхні псевдосфери – геометричного тіла, якості якого збігаються чи протилежні властивостям сферы. На фіг. 5 зображена псевдосфера, а на фіг. 6 її утворююча – трактриса з асимптотою X'X. При рівності радіусів великих кіл (паралелей) псевдосфери та сфери можна кількісно порівнювати обсяги та площі їх поверхонь.

фіг. 5

фіг. 6

Саме у формі напівпсевдосфер виготовляються антени нашого пристрою; нами демонструється пристрій із такими характеристиками: ККД = 100%, дальність передачі – 1,8 м, максимальний габарит котушок антен – 0,2 м, довжина хвилі – 500 м, заземлення не обов'язкове.

Тут слід зазначити, що сукупність названих характеристик демонстраційного пристрою суперечить основам класичної електродинаміки – радіотехніки.

Які ж властивості антен-напівпсевдосфер забезпечують такі характеристики нашого пристрою?

Серед понад десяток екстраординарних властивостей псевдосфери заслуговує на увагу насамперед таке:

нескінченно протягнуте у просторі тіло псевдосфери має кінцевий об'єм та кінцеву площу поверхні.

Саме ця властивість псевдосфери дозволяє за допомогою антен-напівпсевдосфер створити кінцеву, обмежену в просторі енергетично замкнуту систему, що є необхідною умовою для передачі енергії з ККД = 100%.

Друге фундаментальне завдання, яке вирішується в нашому пристрої, стосується середовища, що заповнює згадану енергетично замкнуту систему. Суть у тому, що тільки у квантовій електродинаміці, плодом якої є лазери та мазери, середовище розглядається активним. Навпаки, у класичній електродинаміці середовище відноситься до пасивних об'єктів; з нею пов'язується згасання, втрати електромагнітної енергії під час поширення.

Неймовірно, але факт, у нашому пристрої відбувається активація електричного та магнітного полів Землі. Ці поля є об'єктами середовища у нашому пристрої, оскільки заповнюють згадану енергетично замкнуту систему. Активізація цього середовища також є наслідком властивостей псевдосфери.

Сутність у тому, що всі точки на поверхні псевдосфери є, як стверджують математики, гіперболічними, розривними в просторі. Що стосується антен-полупсевдосфер нашого пристрою це рівносильно розривам, квантування електричного і магнітного полів у кожній точці дроту намотування котушок антен-полупсевдосфер. Це веде до електромагнітних збурень – хвиль, довжина яких можна порівняти з діаметром дроту намотування котушок антен-напівпсевдосфер, тобто. Майже довжина таких хвиль становить величину близько 1 мм і менше. Такі електромагнітні хвилі, як свідчить теорія і практика, здатні через поляризацію молекул повітря або безпосередньо активізувати електромагнітне поле Землі і тим самим компенсувати втрати електромагнітної енергії на шляху передачі її в нашому пристрої. Це також необхідно для пояснення ККД = 100%.

Мало цього, нами заявлено генератор надлишкової електромагнітної енергії, коефіцієнт перетворення енергії (КПЕ) якого становить величину понад 400%; тобто. порівняно з КПЕ відомих теплових насосів.

І про останнє, третє завдання, яке вирішується в нашому пристрої.

Загальновідомо, що енергія переноситься в просторі тільки електромагнітною хвилею, що біжить, хвилею, в якій електричне і магнітне поле синфазні. Цю умову неможливо реалізувати на відстані 1,8 м при довжині хвилі 500 м. Але, загальновідомо також, що швидкість руху електромагнітної хвилі, що біжить, вздовж прямолінійного або криволінійного провідника сповільнюється, зменшується в порівнянні зі швидкістю у вільному просторі; зменшується також довжина хвилі. Цей ефект широко застосовується в електрорадіотехніці в так званих системах, що уповільнюють. Зменшення довжини хвилі в цих системах становить від десятих часток одиниці з прямолінійними проводами до 30 одиниць з криволінійними (спіральними).

Саме ефект уповільнення, зменшення довжини хвилі дозволяє формувати хвилю, що біжить, на невеликих відстанях у нашому пристрої.

Справді, довжина хвилі нашого демонстраційного зменшується до довжини згаданої вище довжини електромагнітну хвилю, що біжить, переносить енергію в нашому пристрої. Коефіцієнт зменшення хвилі при цьому становить величину одиниць . Таке величезне зменшення довжини хвилі пояснює і той експериментальний факт, що наш пристрій ефективно працює і без заземлення передавача та приймача електроенергії.

У роботі нашого пристрою задіяна ще одна дивовижна властивість псевдосфери:

обсяг псевдосфери становить половину обсягу сфери, при цьому площі їх поверхонь рівні.

З цієї властивості випливає, що обсяг сфери, обмежений власною площею поверхні, містить два обсяги псевдосфери, обмежені двома суміщеними власними площами поверхні та третьою площею згаданої сфери. Це дозволяє уявити обсяг сфери навколо Землі , заповнений електричним та магнітним полями Землі, двома обсягами псевдосфери и , кожен з яких обмежений площинами і містить половину електричного та магнітного полів Землі (фіг. 7). Враховуючи цей факт і факт неминучого знаходження нашого пристрою лише на одній стороні землі, стверджується, що антени нашого пристрою взаємодіють лише з половинами електричного. та магнітного полів Землі. При цьому не слід вважати, що другі половини цих полів не діють. У цьому переконує наступне.

фіг. 7

Згадаймо, більшість законів фізики сформульовані для інерційних систем відліку, у яких час безвідносне (абсолютне), простір ізотропно, швидкість прямолінійного руху електромагнітних хвиль (світла) абсолютна тощо. У рамках інерційних систем відліку загальновідомо, що у вільному просторі при відображенні біжить електромагнітної хвилі утворюється стояча, в якій розрізняються окремо стояча електрична хвиля і окремо стояча магнітна хвиля. При довжині хвилі, що біжить, що дорівнює , довжини стоячих електричної та магнітної хвиль рівні половині довжини біжить, тобто. . Істотно також, що період цих стоячих хвиль дорівнює періоду хвилі, що біжить, тобто. , оскільки період стоячої хвилі складається із суми двох напівперіодів прямої та відбитої напівхвиль.

З урахуванням відомого про електромагнітні хвилі в інерційних системах відліку, не існує перешкод уявити вищезгадані напіввеличини електричного и магнитного полів Землі стоячими хвилями з періодом и составить систему равенств

,

где - коефіцієнт пропорційності, що зв'язує одиниці електростатичної СГСЕ та електродинамічної (магнітної) СГСМ систем. Рішення цієї системи щодо призводить до результату:

.

Факт обчислення, а не експериментального визначення, величини з точністю, яка залежить від точності визначення тривалості доби Землі, дозволяє цілком по-новому подивитись низку проблем фізики.

Таким чином, робота нашого пристрою базується на фундаментальних властивостях простору, реалізованих геометрією Лобачевського, які, своєю чергою, пов'язані з властивостями природного часу Землі – добою, місяцем, роком тощо. Вивчення цих якостей відкриває принципово нові можливості фізики та техніки. Докладніше це випливає з моєї статті: "Natural Time And Its Properties", in Cs. Varga, L. Dienes & R.L. Amoroso (eds) "Unified Theories", The Noetic Press, Orinda, USA, 2008.

© Copyright 2023