Světový bezdrátový systém Nikoly Tesly

V červnu 1899 vědec srbského původu, Nikola Tesla, začíná experimentální práci ve své laboratoři v Colorado Springs (USA). Tehdejším Teslovým cílem bylo praktické studium možnosti přenosu elektrické energie přírodním prostředím.

Teslova laboratoř je vztyčena na obrovské náhorní plošině, která je ve výšce dva tisíce metrů nad mořem a oblast na stovky kilometrů kolem je známá poměrně častými bouřkami s velmi jasnými blesky.

Tesla uvedl, že s pomocí jemně vyladěného zařízení byl schopen detekovat údery blesku, ke kterým došlo ve vzdálenosti sedmi nebo osmi set kilometrů od jeho laboratoře. Někdy čekal téměř hodinu na zvuk hromu z dalšího výboje blesku, zatímco jeho zařízení přesně určilo vzdálenost k místu, kde k výboji došlo, a také dobu, po které zvuk dorazí do jeho laboratoře.

Vědec, který chtěl studovat elektrické vibrace na zeměkouli, nainstaloval přijímací transformátor tak, že jeho primární vinutí bylo uzemněno jedním z jeho terminálů, zatímco jeho druhý terminál byl připojen k vodivému vzduchovému terminálu, jehož výšku bylo možné upravit.

Sekundární vinutí transformátoru je připojeno k citlivému samoregulačnímu zařízení. Oscilace v primárním vinutí způsobily, že se v sekundárním vinutí objevily proudové impulsy, které zase ovládaly záznamník.

Tesla jednoho dne pozoroval údery blesků z bouřky, která zuřila v okruhu necelých 50 kilometrů od své laboratoře, a pak se mu pomocí svého přístroje podařilo zaznamenat asi 12 000 výbojů blesku za pouhé dvě hodiny!

Vědce během pozorování zpočátku překvapilo, že údery blesků dále od jeho laboratoře měly často silnější dopad na jeho záznamové zařízení než ty, které udeřily blíže. Tesla jednoznačně prokázal, že rozdíl v síle výbojů nebyl příčinou rozdílů. Ale co potom?

Třetího července učinil Tesla svůj objev. Při pozorování bouřky toho dne si vědec všiml, že bouřkové mraky řítící se vysokou rychlostí z jeho laboratoře generovaly téměř pravidelné (opakující se v téměř pravidelných intervalech) blesky. Začal sledovat svůj magnetofon.

Jak se bouřka vzdalovala od laboratoře, proudové pulsy v přijímacím transformátoru zpočátku slábly, ale pak se zase zvyšovaly, přišel vrchol, pak pominul a byl nahrazen poklesem intenzity, ale pak přišel opět vrchol, pak opět pokles. .

Pozoroval tento zřetelný vzorec, i když se bouřka již přesunula asi 300 kilometrů od jeho laboratoře, intenzita výsledných poruch zůstala poměrně značná.

Vědec nepochyboval, že jde o vlny šířící se z míst, kde blesk dopadl na zem, jakoby po obyčejném drátu, a jejich hřebeny a prohlubně pozoroval právě ve chvílích, kdy do nich zasáhlo místo přijímací cívky.

Tesla se poté pustila do stavby zařízení, které by podobné vlny generovalo. Muselo jít o obvod s velmi vysokou indukčností a co nejmenším odporem.

Vysílač tohoto druhu může přenášet energii (a informace), ale v zásadě ne stejným způsobem, jako je implementován v zařízeních Hertz, tedy ne prostřednictvím elektromagnetická radiace… Předpokládá se, že jde o stojaté vlny šířící se po zemi jako vodič a elektricky vodivou atmosférou.

Podle názoru vědce musí být frekvence v jeho systému přenosu energie snížena do takové míry, aby se minimalizovala emise (!) energie ve formě elektromagnetické vlny.

Pak, pokud jsou splněny podmínky pro rezonanci, bude obvod schopen akumulovat elektrickou energii mnoha primárních pulzů jako kyvadlo. A efektem na přijímací stanice naladěné na rezonanci by byly harmonické oscilace, jejichž intenzita by v zásadě mohla svou velikostí převyšovat jevy přírodní elektřiny, které Tesla pozoroval při bouřkách v Coloradu.

Vědec u takového přenosu předpokládá, že využije vodivostní vlastnosti přirozeného prostředí, na rozdíl od Hertzovy metody se zářením, kde se spousta energie jednoduše rozptýlí a k přijímači se dostane jen velmi malý zlomek přenášené energie.

Pokud synchronizujete Teslův přijímač s jeho vysílačem, pak lze energii získat s účinností až 99,5 % (Nikola Tesla, články, str. 356), jakoby přenosem proudu vodičem o nízkém odporu, i když v praxi přenos energie je získávána bezdrátově. Země působí jako jediný vodič v takovém systému. Tesla věří, že tato technologie umožňuje vybudovat celosvětový systém pro bezdrátový přenos elektrické energie.

Analogie, kterou Tesla přirovnal k Hertzovu systému, pokud jde o účinnost přenosu energie (nebo informace), je toto.

Představte si, že planeta Země je gumová koule naplněná vodou. Vysílač je pístové čerpadlo pracující v určitém bodě na povrchu koule – voda je z koule nasávána a vracena do ní s určitou frekvencí, ale tato perioda musí být dostatečně dlouhá, aby se koule jako celek roztáhla a stáhla. ta frekvence.

Poté budou tlaková čidla na povrchu koule (přijímače) informována o pohybech bez ohledu na to, jak daleko od pumpy se nacházejí, a se stejnou intenzitou.Pokud je frekvence o něco vyšší, ale ne příliš vysoká, pak se oscilace budou odrážet od opačné strany koule a tvořit uzly a antinody, zatímco pokud se pracuje v jednom z přijímačů, pak se energie spotřebovává, ale její přenos se ukáže jako velmi ekonomický…

V Hertzově systému, pokud budeme pokračovat v analogii, se čerpadlo otáčí obrovskou frekvencí a otvor, kterým se voda přivádí a vrací, je velmi malý. Kolosální část energie se spotřebuje ve formě infračervených tepelných vln a malá část energie se přenese do míče, takže přijímače mohou udělat velmi málo práce.

V praxi Tesla navrhuje dosáhnout rezonančních podmínek ve světovém bezdrátovém systému následovně. Vysílač a přijímač jsou vertikálně uzemněné víceotáčkové cívky s vysokou povrchovou vodivostí na svorkách připojených k jejich horním vodičům.

Vysílač je napájen primárním vinutím, které obsahuje výrazně méně závitů než sekundární, a je v silném indukčním spojení se spodní částí uzemněné víceotáčkové sekundární cívky.

Střídavý proud v primárním vinutí je získáván pomocí kondenzátoru. Kondenzátor je nabíjen zdrojem a vybíjen přes primární vinutí vysílače. Frekvence kmitání takto vytvořeného primárního oscilačního obvodu se rovná frekvenci volných kmitů sekundárního obvodu a délka drátu sekundárního vinutí od země ke svorce se rovná jedné čtvrtině vlnová délka kmitů šířených podél ní.

Za předpokladu, že na svorku připadá téměř veškerá vlastní elektrická kapacita sekundárního obvodu, pak je na svorce získán antiuzel (vždy maximální výkyv) napětí a uzel (vždy nula) proudu, a v místě uzemnění - antinoda proudu a uzel napětí.Přijímač má podobnou konstrukci jako vysílač, jen s tím rozdílem, že jeho hlavní cívka je víceotáčková a ta krátká dole je sekundární.

Optimalizací obvodu přijímače Tesla dospěl k závěru, že pro jeho nejúčinnější provoz musí být korigováno napětí ze sekundárního vinutí. Za tímto účelem vědec vyvinul mechanický usměrňovač, který umožňuje nejen korigovat napětí, ale také přenášet energii do zátěže pouze v těch okamžicích, kdy se napětí sekundárního vinutí přijímacího obvodu blíží hodnotě amplitudy.