Техника - молодёжи 1980-11, страница 40

^электрик с вокруг подвода

Аккумулирование зарядов у однополюсного источника: в ионизированном газе (4); в собственной емкости уединенного шара-проводника (5); при движении в проводе с малой фазовой скоростью (6). Буквами обозначены: 1 — длина проводника; Е — диэлектрическая постоянная.

форматор Теслы — это первый «насос», накачивающий в емкость земли и откачивающий оттуда электроны. Колебательный контур между заземлением и емкостью антенны в приемном устройстве — второй генератор колебаний, питаемый принимаемой энергией, или иначе — другой «насос», откачивающий электроны из земного шара тогда, когда первый накачивает, и наоборот. Между вторым «насосом» и земным шаром включен потребитель энергии, и поток циркулирующих электронов все время проходит через него.

Но где же та аккумулирующая емкость, из которой первый «насос» мог бы откачивать электроны в земной шар? Где создавался дефицит электронов, то есть оставались положительные заряды, ко

гда в земной шар «накачивались» отрицательные, и наоборот? По-видимому, ответ на это следует искать не в принципиальных отличиях самого передающего устройства Теслы от современных радиостанций (которых, как мы видим, нет), а в отличии их режимов работы.

Как уже указывалось, «антенна» Теслы состояла из проводника высотой 60 м с медным шаром на конце; другая клемма выхода генератора заземлялась. Сопротивление излучения этого простейшего устройства найти нетрудно — оно очень мало: около 1,5 Ом. Чтобы получить значительное радиоизлучение, в антенне повышают силу тока. А Тесла, как известно, зачем-то подымая напряжение, уменьшал силу тока. При выходном рабочем напряжении 30 тыс. В и сопротивлении «антенны» 1,5 Ом максимальная энергия радиоизлучения не превышала 0,1 кВт. Совершенно очевидно, что устройство с таким радиоизлучением не могло передать потребителям радиоэнергию мощностью 10 кВт.

А на медном шаре антенны резонирующий потенциал подскакивал до 100 млн. В! Может быть, столь высокое напряжение увеличивало радиоизлучение антенны? Опять-та-ки нет. Ведь известно, что если напряжение на антенне превышает допустимую величину, то электрическое поле возле антенны вызывает ионизацию воздуха и электрический разряд, связанный с непрерывной затратой энергии на ионизацию и рекомбинацию молекул воздуха. Для обычной антенны это вредно, так как увеличивает потери электромагнитной энергии и уменьшает КПД антенны.

Но в нашем случае в ионизации воздуха как раз и кроется разгадка! Воздушное пространство вокруг шара «антенны» — это и есть та среда, которая выполняла роль аккумулятора заряда. Когда высокое напряжение «отбирало» отсюда электроны для «накачки» в Землю, здесь накапливался значительный положительный объемный заряд из малоподвижных по сравнению с электронами ионов. Процесс ионизации прерывался разрядом-молнией, а потом цикл повторялся заново. От «возмущения» заряда Земли по всей огромной планете возбуждался ток примерно так же, как в колебательном контуре.

КЛЮЧ К ПРОБЛЕМЕ — ОДНОПОЛЮСНЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Какова перспектива идеи беспроводной передачи энергии через земной шар, реальность которой доказал своими экспериментами Никола Тесла? В каком направлении

надо работать над этим проектом?

Как инструмент всякого пионера, аппаратура Теслы, используемая в Колорадо, требует усовершенствования. Действительно, трудно представить промышленный передатчик энергии, мечущий громы и молнии на всю округу. Кроме того, сам метод аккумулирования зарядов ионизацией связан с бесплодным рассеиванием энергии в воздухе, что снижает КПД передачи.

Установка Теслы была первым однополюсным (одноклеммным)

источником ЭДС, то есть генератором переменной ЭДС, способным выдавать заряды с одной выходной клеммы в незамкнутую линию передачи благодаря тому, что в нем на это время предусмотрено аккумулирование зарядов другого знака. Как мы видели, аккумулятор зарядов в установке Теслы — воздушное пространство вблизи шара-раз-рядника (рис. 4). Конечно, такой аккумулятор можно как-то усовершенствовать, например, воздействием внешних ионизаторов на верхнее полупространство разрядника или путем установки особой камеры, заполняемой легко ионизирующимся газом при оптимальном давлении.

Надо отметить, что накапливать заряды в переменном источнике достаточно будет и на полпериода, то есть на время, за которое сохраняется неизменной его полярность. Поэтому можно создать и более простой аккумулятор зарядов. Например, накапливать их в емкости самого металлического шара. Чтобы увеличить его аккумулирующую возможность, последовательно с ним следует подключить индуктивность с определенной резонансной настройкой (рис. 6). Собственные емкости медного шара и подводящего провода в экспериментах Теслы, несомненно, служили аккумулятором зарядов наряду со слоем ионизированного воздуха.

И, наконец, можно попробовать аккумулировать заряды при движении их в проводе. На первый взгляд, при прохождении постоянного тока в проводе, если в нем нет ответвлений тока, вошедшее и вышедшее количество зарядов должно быть одинаковым. Однако, если учесть, что движение электронов в конце провода начинается только после того, как туда дойдет электрическое поле, распространяющееся вдоль него, станет ясным, что вошедшее в отрезок провода количество электронов при работающем источнике всегда больше вышедшего на количество, определяемое временем распространения поля. Зная, что скорость распространения поля для воздушных линий равна световой — 300 тыс. км/с, легко подсчитать, что длина провода, обеспечивающая аккумулирование заря

38