Электрофорная машина
(генератор Вимшурста)
Электрофорная машина работает как непрерывный источник электрической энергии. Этот прибор используют зачастую как вспомогательный для демонстраций различных электрических явлений и эффектов.
Электрофорная машина (генератор Вимшурста)
Немного из истории изобретения
Электрофорная машина разработана в далеком тысяча восемьсот шестьдесят пятом году Августом Теплером, немецким физиком. Что любопытно, совершенно независимо другой ученый-экспериментатор Вильгельм Гольц изобрел подобную конструкцию, но даже более совершенную, так как его аппарат позволял получить большие значения разностей потенциалов и мог служить источником постоянного тока. К тому же гольцевская машина была намного более простой в конструкции. В конце девятнадцатого века английский экспериментатор в области электричества и механики Джеймс Вимшурст усовершенствовал агрегат. И по сегодняшний день именно его вариант (пусть и чуть более современный) используется для демонстраций электродинамических опытов благодаря способности создавать огромную разность потенциалов между коллекторами. Электрофорная машина была улучшена уже в сороковых годах двадцатого века ученым по фамилии Иоффе, который разработал новый тип электростатических генераторов для осуществления питания рентгеновской установки. Хотя машину Вимшурста сейчас не используют для непосредственной задачи добычи электрической энергии, она является историческим экспонатом, который иллюстрирует историю развития инженерной мысли и научно-технического прогресса.
Электрофорная машина
Конструкция электрофорной машины
Этот аппарат состоит из двух дисков, которые вращаются навстречу друг другу. Работа электрофорной машины как раз и заключается в осуществлении такого двойного обоюдного вращения. На дисках расположены токопроводящие изолированные друг от друга сегменты. С помощью обкладок сторон обоих дисков образовываются конденсаторы. Именно поэтому электрофорная машина иногда называется конденсаторной. На дисках расположены нейтрализаторы, которые отводят заряды от противоположных элементов дисков на землю с помощью щеток. Коллекторы находятся слева и справа. Именно на них поступают снятые гребенками с заднего и переднего дисков генерируемые сигналы.
Электрофорная машина
Что такое банки Лейдена?
Во многих случаях заряды накапливаются на конденсаторах. Их называют банками Лейдена. После этого возможно воспроизведение намного более сильных разрядов и искр. Внутренние обкладки каждого конденсатора соединяются с кондукторами по отдельности. Щетки, которые касаются секторов дисков, объединены с внутренними обкладками банок Лейдена. Вся конструкция на сегодняшний день монтируется на пластмассовых стойках. Вместе с лейденовскими банками части машины закрепляются на подставке из дерева. Учитывая наглядность конструкции, электрофорная машина своими руками может быть сделана достаточно просто. Даже человек, который не имеет специального технического образования, может ее собрать и эксплуатировать в свое удовольствие.
На чем основана работа электрофорной машины?
Использование взаимного усилия обоих дисков – именно этот принцип является основным в данном устройстве. Эффект возникновения разности потенциалов, а затем разрядов и искр достигается правильным расположением секторов. Конечно, существуют разработки, использующие и чистые диски, но подобный коэффициент полезного действия они не выдают. Такие конструкции часто применяются в небольших учебных учреждениях. Расстояние между дисками у такого прибора, как электрофорная машина, играет важнейшую роль и оказывает существенное влияние на достижение необходимого напряжения на конденсаторах.
Электрофорная машина
Каков принцип работы аппарата?
Электрофорная машина с момента ее изобретения (а это начало восемнадцатого века) пережила много изменений. Но основная идея осталась. Основой конструкции машины являются диски с наклеенными обкладками (металлическими полосами). Приложив определенную механическую силу с помощью ременной передачи, их можно вращать в разные стороны, противоположные друг другу. На обкладке одного диска возникает положительный заряд. Он притянет к себе другой заряд (отрицательный). Положительный уйдет через проводник со щетками (нейтрализатор), который касается противоположной обкладки. Поворачивая диски, получаем заряды, аналогичные исходным. Но они уже будут влиять на другие обкладки. Учитывая то, что диски вращаются в противоположные стороны, заряды стекаются к коллекторам. У такого демонстрационного аппарата, как электрофорная машина, принцип работы основан именно на этом моменте. На щетках обоих дисков, которые не касаются их поверхности и находятся по краям, заряды в какой-то момент становятся настолько огромными, что в воздушном пространстве возникает пробой, и проскакивает электрическая искра. Именно поэтому к коллекторам можно присоединять дополнительные конденсаторы разных емкостей, что придаст большую красоту эффекту возникновения разряда.
^ Электрофорная машина – режим электростатического генератора
Электрофорная машина – определение
принцип работы электрофорной машины в виде анимации с пояснениями
^ Принцип действия электрофорной машины
Электрофорная машина двойного вращения состоит из двух встречно вращающихся дисков (H). На обоих дисках находятся проводящие сегменты (B), которые изолированы друг от друга. Две обкладки с обоих сторон дисков вместе образуют по одному конденсатору. Из-за этого ее еще иногда называют - конденсаторной машиной.
На каждом диске находятся также по нейтрализатор"у, который отводит заряд щетками с двух противоположных сегментов диска на землю.
С левой и правой стороны дисков находятся коллекторы (S). В них поступают сгенерированные заряды снятые гребенками с краев как переднего, так и заднего диска.
В большинстве случаев заряды собираются в высоковольтные конденсаторы, такие как например,Лейденская банка для произведения более сильных искр.
Принцип действия Электрофорной машины - использование на обоих дисках способа взаимного усиления. Только применением секторов на дисках вообще будет возможно достичь эффекта. Имеются также модели, которые работают с чистыми дисками, однако они выдают также не такие высокие напряжения. Когда диски покрыты плоскими обкладками она состоит в принципе из многих конденсаторов, которые образуются двумя противоположными секторами поэтому расстояние между дисками пожалуй имеет существенное значение. Во время вращения обкладки конденсатора раздвигаются, вследствие чего неодноименные носители заряда разносятся на все большее расстояние друг относительно друга, что эквивалентно повышению напряжения. На дисках электрофорной машины заряды с противоположной полярностью всегда текут в противоположных направлениях. При этом Нейтрализаторы имеют решающее значение определять нулевой потенциал.
Правильная установка нейтрализаторов
Положение Нейтрализаторов должно быть в машине при направлением вращения рукоятки по часовой стрелке всегда слева сверху справа внизу, безразлично с какой стороны смотреть на машину. Они должны своевременно отводить не перехваченные коллекторами заряды, прежде чем те могут попасть к другому коллекторному электроду.
Мало кто знает, что положением нейтрализаторов можно устанавливать выходное напряжение машины. Положение нейтрализаторов говорит о том, как далеко заряды могут быть разнесены друг от друга, и каким высоким может стать напряжение. Если дуги расположены таким образом как на этой картине - круто, так что они почти касаются приводных ремней, машина настроена на высокое выходное напряжение при незначительном токе. Для достижения большой ширины пробойного промежутка нужно выбирать эту установку.
Если дуги ставятся напротив почти паралленьно электродам коллектора, то машина устанавливается на высокий выходной ток. Эта установка рекомендуется для большинства экспериментов таких, например, как с электростатическими моторами с дисковыми elektrostatischen Scheiben и цилиндрическими Walzenläufer роторами, в которых речь не идет об искровом разряде.
На практике все более маленькие потери на коронный разряд происходят в вершинах гребенок съема напряжения (происходящие например из-за частиц пыли) или когда слишком мало съемных электродов. Вследствие этого постоянно исчезает заряд. Если машина настроена на высокое выходное напряжение, то может случаться иногда, что она не может выдавать достаточный ток, чтобы покрывать затраты. Искровой разрядный промежуток опять уменьшается. Таким образом в установке нейтрализаторов должен быть найден компромисс.
Далее, степень эффективности машины может увеличиваться вводом высокоомных сопротивлений в Нейтрализатор. При внесении значительного высокоомного сопротивления в нейтрализатор машина не сможет достичь высокого КПД. Здесь мог бы находится ключ к функционированию Testatika который может быть в том, что Нейтрализатор вместе с другими элементами переводят энергию не в сопротивление, а используют ее для движения дисков.
Определение полярности
При таких высоких напряжениях отрицательный и положительный полюса имеют совершенно различные качества. Так как никакой из обоих электродов подключенных к коллекторам не заземлен, в распоряжени имеются обе полярности. После накапливания машиой заряда не определено какой электрод имеет какую полярность, поэтому она должна всегда проверяться.
Устанавливают испытываемый электрод как на этой картине далеко от другого, чтобы искра пробила в стержень другого электрода. Если будет слышим слабый шипящий звук, с едва видной искрой, нижний электрод - отрицателен. Если же, постоянно проскакивают искры, то этот электрод положителен. Заявление для этого различного поведения зависит от того, что носители заряда, теснятся на отрицательном электроде, в то время как на положительном едва имеются заряды. На отрицательном электроде поэтому гораздо раньше образуется коронный разряд, чем на положительном.
Полярность может устанавливаться согласно здесь описанного опыта также совершенно легко неонкой Glimmlämpchen или с несколько более дорогостоящей Электрополевой мельницей Feldmühle
Это поведение(отношение) выражается в сверх этого совершенно противоположным световом эффекте для полярностей. Для него, как было признано, несколько умеренную картину, электрофорная машина запускалась с выключенными конденсаторами. В электроде положительного полюса видно явление, которое похоже на плазменный шар с многими отдельными нитями, которые могут быть длиной до 10 см. Тем не менее, световой эффект так слаб, что его можно наьлюдать только в полностью затемненном помещении.
Реверсирование электрофорной машины
В электрофорной машине заложен также и принцип мотора, т.е она обратима. Если две аналогичные машины подключить друг к другу, и если одну вращать - она будет вырабатывать напряжением а другая вращаться. В машине - моторе трение должно быть уменьшено так как только возможно. Кисточки должны скользить очень легко по сегментам, а приводные ремни нужно снять. В машине-моторе могут быть сделаны следующие наблюдения:
Она вращается в противоположном направлении, вращению машины-генератора. Перекрещивая нейтрализаторы (очевидно имеется ввиду на поворачивая их оба на 900 от их первоначального положения, ) направление вращения может быть изменено на противоположное. Если она раскручивается в обратном направлении, то в этом случае направление вращения изменяется и продолжается в правильном направлении.
Она принципиально сама не раскручивается. Диски должны раскручиваться в заявленном Нейтрализатором направлении одинаково и в противоположных направлениях. Это происходит если сегменты нагружены и машина быстро останавливается, раскручиваться она должна самостоятельно. Если происходит плавный выбег дисков, то она станет снова генератором, как это происходит становится слышно, и вследствие этого происходит потеря зарядов. Если она имеет направление вращения в противоположном направлении генератору, направление напряжения изменяют под углом 90 ° к коллекторам, сверху и снизу.
Диски синхронизируют себя в движении противоположном по направлению самостоятельно и на приблизительно равное число оборотов. Если один диск стоит, движущийся вращается вдвое быстрее. Если заторможенный диск приходит снова в движение, она изменяет число оборотов.
Крутой угол при Нейтрализаторе соответствующий установке на высокое напряжение в случае с генератором, дает в итоге более высокое число оборотов с мотором, пологий угол -более незначительное число оборотов.
Особенно интересно то, что это функционирует полностью без Нейтрализатора. Затем машина достигает наивысшего числа оборотов. Это показывает нам, что в принципе возможна работа в режиме мотора без электрического контакта с сегментами. Этот принцип применен в некоторых оригинальных электростатических моторах.
В техническом развитии электростатические машины пока в мире остались позади магнитных. Хотя сегодня мало кто думает о том, чтобы реализовать экономичный электростатический мотор, и в основном пока электрофорная машина рассматривается только лишь как игрушка и наглядное пособие по электротехнике для занятий физикой. Однако, как раз в электростатике и скорее всего и может быть скрыт ключ к Свободной энергии, и пример работающего устройства такого типа в режиме вечного генератора типа таинственная Тestatika явно указывает нам на это.
Общий вид установки
^ Автономный электростатический электрогенератор Тестатик Швейцария
Электрическая схема
Структурный синтез АИЭ на основе электростатических генераторов
Для получения высоковольтного постоянного напряжения ЭЭ при малых габаритах и с высокой эффективностью, однозначно,нужно использовать явление электростатической индукции и электростатические машины -как наиболее эффективный и простой путь получения высокого напряжения. Именно так и можно осуществить реально такую концентрацию электрического поля электростатическим методом, например, в простом отработанном серийном устройстве типа электрофорной машины. Причем в ней можно без труда –при определенной несложной ее модернизации -получить реально величины выходного высокого напряжения ЭЭ порядка 200-300 киловольт.
Ниже приведено фото возникновения высоковольтной электрической дуги с выхода стандартной школьной электрофорной машины – на расстоянии порядка 6-7 см между электродами. присоединенными к ее лейденским банкам- накопителям электрических зарядов. Это расстояние между электродами и электрическая дуга между ними в реальном опыте наглядно доказывает реальное достижение выходных напряжений с электрофорного стандартного электрогенератора –порядка 60-70 кв.
При повышении скорости вращения дисков такого устройства от маломощного электропривода, к примеру от стандартного кулера РС через понижающий редуктор примеру и в случае применения вакуумированной полости для них можно достичь и выходные напряжения намного более -до 200- 300 киловольт.
Значит – даже при электрическом токе нагрузки всего в 0,1 а на таком напряжении постоянного тока порядка 200-250 кв – мы получаем в нагрузке выходную мощность такого высоковольтного генератора порядка 20-25 квт
Р= U x I =250 000 вольт х 0,1 а = 25 000 ватт = 25 квт
^ ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Анализ физических процессов малозатратного и эффективного получения электроэнергии в виде высоковольтных электрических потенциалов привел к двум основным техническим решениям реализации техзадания,а именно выполнение данного компактного и экономичного электрогенератора на 20 квт целесообразнее всего делать следующим образом:
на основе стандартных малогабаритных простых электрофорных машин, рабочие диски которых приводятся во вращение с нужной скоростью дополнительными специальными маломощными электродвигателями с редуктором
Причем преобразование параметров ЭЭ осуществляем на основе оригинальных импульсных преобразователей напряжения постоянного тока с них в специальных импульсных разрядникам с получением и прерыванием в них высоковольтной электрической дуги
на основе оригинальных трансформаторов Тесла с в сочетании с вакуумными электро –радио лампами -источниками мощной электронной эмиссии
различным структурным и схемным сочетанием этих двух видов устройств по п.1,2
^ ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ СИЛОВОЙ КОНСТРУКЦИИ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (АИЭ)
Ниже приведены основные силовые структуры АИЭ на основе электрофорной машины
Рис.1 Блок- схема АИЭ на основе электростатического генератора –укрупненная
Обозначения: Первые 1-3 –функциональные блоки устройства
Рис.2 Блок- схема АИЭ из электростатического генератора и преобразователя
Электростатический генератор –сепаратор электрических зарядов
Первичный преобразователь параметров электроэнергии
Вторичный преобразователь параметров электроэнергии
коммутатор
трансформатор
Рис.3 Блок- схема АИЭ на основе электростатического генератора – с преобразователем параметров электроэнергии -электрическими разрядниками, модуляторами –и демодуляторами
Обозначения:
Электростатический генератор –сепаратор электрических зарядов
Первичный преобразователь параметров электроэнергии
Вторичный преобразователь параметров электроэнергии
электромагнитный коммутатор электрической дуги
индуктивный повышающий трансформатор –трансформатор Тесла
электронный –инжектор усилитель- на основе электронной(ых) вакуумной (ых) лампы(ых)-источник(и) –источников мощной электронной эмиссии
модулятор выходного напряжения
понижающий трансформатор и демодулятор выходного напряжения
^ Пояснения к рис.3
Техническая идея данного устройства (рис.3) состоит в обеспечении мощной электронной эмиссии с катодов вакуумных ламп (блок 7). Причем обеспечиваем крайне высокое напряжение для возникновения данной взрывной электронной эмиссии с них оригинальным трансформатором Тесла. Конструктивно это достигается последовательным соединением электростатической машины малой мощности через разрядники, размещенные последовательно с одной из лейденских банок, на выходе электрофорной машины
Блок 2 – необычный электромагнитно - управляемый разрядник –коммутирующий высоковольтную электрическую дугу в нем с высокой частотой например импульсным электромагнитом, В итоге высоковольтное постоянное напряжение с лейденских накопительных банок преобразуется таким образом в импульсное переменное высокое напряжение, что позволяет его далее трансформировать обычным серийным высокочастотным трансформатором малых габаритов посредством трансформатора Тесла в сверхвысокое напряжение повышенной частоты порядка 500- 800 кв. 200- 500 кгц и выше И затем после трансформации его на данной высокой амплитуде и частоте -далее обеспечиваем мощную электронную эмиссию с игольчатых катодов вакуумных электронных ламп (блок 8)и затем преобразуем эту электроэнергию с высокими амплитудой и частотой уже в требуемую амплитуду и частоту напряжения 50 герц -простым относительно компактным высокочастотным трансформатором и электронным демодулятором
И в итоге такого двойного преобразования параметров электроэнергии получаем нужные нам параметры электроэнергии в нагрузке (220 вольт 50 герц) весьма просто и дешево.. Причем отметим, что в данном предлагаемом варианте генераторного на основе электрофорной машины и оригинального преобразовательного устройства типа “модулятор- демодулятор” эту эффективную трансформацию параметров электроэнергии мы осуществим изящно, относительно дешево и просто и при минимальных габаритах такого преобразователя напряжения.
Данная структура АИЭ благодаря нескольким каскадам генерации и усиления мощности электроэнергии может теоретически обеспечивать выходную электрическую мощность в нагрузке до 1-2 мвт электроэнергии Однако ее реализация в виде опытного образца достаточно сложна и требует напряженной слаженной работы целого коллектива ученых, электронщиков,схемотехников и наладчиков.
Ниже рассмотрим более простой вариант структуры АИЭ – применимый в автономном электроснабжении нагрузки на выходную мощность до 20-30 квт
Очень прошу - если не прочитали не комментировать.
По причине отсутствия свободных средств и времени я как то особенно не планировал заниматься экспериментами в области сверхединичных устройств, но состояние дел в этой области отслеживал рассчитывая, на то, что кто то выполнит всю черную работу за меня и останется только скопировать готовое изделие:о)
Но обстоятельства жизни начали складываться таким образом, что часть мозга, отвечающая за генерацию идей оказалась совершенно не востребованной . В результате я сам был поражен сколь криминально ориентированы у меня мозги - они просто фонтанировали идеями, способными осчастливить на долгое время не одного писателя детективов или заставить поседеть руководителя службы безопасности какой либо крупной организации - благо, что эти идеи во мне благополучно и подыхали:о) Впрочем, возможно, каждый человек, столкнувшись с каким - либо запретом, автоматически начинает изобретать способы его обхода - отсюда и "криминальность мышления".
И вот, в самый разгар этого одурения, один очень хороший человек дарит мне школьную электрофорную машину...
Сделанная в 1951 году из дерева и чугуна она, как и все ее школьно - лабораторные сородичи изрядно пострадала от самой любимой всеми учительницами физики смазки - подсолнечного масла, но возможно этот факт как то поспособствовал тому, что сей девайс дожил до столь преклонного возраста. Отсутствовали пассики и ручка, приводящая устройство во вращение, но это были мелочи - главное, что "в падлу изготавливаемый" скелет машинки был жив...
Разобрал бедолагу до винтика и промыл каждую часть "до скрипа". Сетуя на отсутствие какой - нибудь углеродной нити или тряпочки, по старинке сделал новые щетки из провода от щеток электродвигателя. Не совсем подходящие по размеру, но вполне пригодные пассики купил на рынке сантехники. Париться с восстановлением штатных конденсаторов не стал т.к. в дальнейшем предполагал их заменить - просто хорошенько их отмыл и обложил пищевой алюминиевой фольгой . Несколько расстроило полное отсутствие подшипников - если эксперименты дадут сколь - нибудь значимые результаты - доработаю машинку подшипниками.
С целью увеличения емкости и механической стойкости планирую заменить нарисованные серебрянкой на дисках сектора на металлические, но этот процесс пока застопорился в связи с отсутствием медного или латунного листа, а наклеивать вместо штатных металлизированный скотч как то не хочется.
По мере сборки начинаю изучать возможности машинки..
Изучение.
После установки дисков и нейтрализаторов попробовал по вращать диски - машинка на удивление легко возбудилась - даже щетки нейтрализаторов не потребовалось вводить в контакт с дисками. В темноте эффект был вообще потрясающий - искры сыпались во все стороны - разряды прошивали и между сегментами и между дисками и рукам доставалось...
Отметил, заметное увеличение сопротивления вращению после возбуждения.
После установки токосъемников устройство вообще отказалось работать. Причина была в слишком близком расположении щеток токосъемников к поверхности диска. После подрезания счеток все заработало, но уже не так эффектно. Вообще было замечено, что каждая дополнительная железяка, навешиваемая на машинку, заметно снижала ее эффективность что впрочем естественно т.к. устройство работает на микротоках. Впрочем - искры между шарами разрядника достигали 100мм и более. Конденсаторы я пока не устанавливал и искры были "беспонтовыми" и ощущались пальцем даже не как покалывание, а как легкое прикосновение. Т.е. палец, как измерительный инструмент показал что токи в искре не превышают десятков микроампер:о)
Одна искра проскакивала при прохождении одного сегмента через токосъемник, ее длина (считай мощность) не зависела от скорости вращения дисков - их можно было вращать сколь угодно медленно...
Установка конденсаторов сделала агрегат совсем трудно запускаемым - отодвинул щетки токосъемников еще дальше - после начальной инициализации (потерся волосами на руке о диск:о) все заработало, но начало сказываться отсутствие ручки т.к. заряжая конденсатор до напряжения пробоя, диски должны совершить достаточно большое количество оборотов и вращать диски держась за чугунное колесо стало не комфортно - на досуге попробую сообразить их какой - нибудь железяки ручку или даже пороюсь в дачном барахле на предмет подходящего электродвигателя...
Выводы.В последний раз с электрофорной машиной я сталкивался в 9 м классе, ремонтируя оную для кабинета физики. Тогда она произвела на меня неизгладимое впечатление . Затем все мои знания о ней были подчерпнуты из разнообразных Интернет - источников, которые почти все, как один заявляли, что это самый что ни на есть аномальный источник энергии в принципе действия которого предстоит разобраться...
Естественно, что как только в моем распоряжении оказался данный девайс, я сразу решил попробовать преобразовать высокое постоянное или пульсирующее напряжение на выходе устройства в переменное высокое, а затем, понизив его до приемлемых величин, запитать от него лампочку или моторчик... Щас... Суровая действительность быстро внесла коррективы в мои планы. Микроамперы, даже умноженные на сотни тысяч вольт давали в лучшем случае милливатты... Можно было несколько увеличить выходную мощность устройства увеличением площади проводящих сегментов на дисках и уменьшением зазора между дисками, но такое увеличение дало бы прирост мощности лишь в разы, а не на порядки... Кроме того такая доработка привела бы к пропорциональному увеличению силы сопротивления вращению и при мощности в несколько ватт для привода потребовалось бы использовать зубчатые передачи т.к. пассики тут просто начали бы проскальзывать:о)
А выводы из всего этого очень просты:
- Секрет Тестатики кроется не в особой доработке электрофорной машины.
- Энергию в Тестатике вырабатывает нечто другое.
- "Нечто", вырабатывающее энергию нуждается в высоком опорном напряжении при незначительных токах .
- Это "нечто" скорее всего замаскировано под какой то элемент конструкции, назначение которого ни у кого не вызывает сомнений ибо "многократно описан и обсужден". Для "слишком догадливых" в конструкцию Тестатики должно быть внесено что то сильно загадочное, предназначенное для отвлечения внимания.
- Т.к. электрофорная машина обратима и при подаче на нее высокого напряжения работает как электростатический двигатель то, часть выработанной "нечто" энергии можно подать на повышающее напряжение устройство и зарядить от него конденсаторы электростатической машины чтобы ее диски эффектно вращались, а заодно и получить высокое опорное напряжение, необходимое для генерации. Впрочем - трение в электростатической машине может сильно осложнить ее использование в качестве двигателя и поэтому крутить ее могут и от обыкновенного электрического двигателя.
- Возможно, что это самое "нечто" присутствует в других сверхединичных устройствах, требующих для своей работы высоких опорных напряжений и это "нечто" можно поискать методом сравнения конструкций.
- Возможно существование аналогов этого "нечто", требующих магнитной, гравитационной и проч. подпиток. Т.е. можно попробовать сравнивать не только схемотехнические, но и прочие сверхединичные устройства отыскивая параллели.
- Возможно, что "изюминкой", необходимой для запуска множества схемотехнических сверхединичных генераторов, например TPU Стивена Марка является наличие в какой то точке устройства высокого электрического потенциала.
Есть такой старый советский фильм "Начальник Чукотки" - в нем есть такой замечательный фрагмент когда чукчи покупают у купцов трубы от граммофона, считая что именно они играют музыку, а на граммофон, к которому эти самые трубы подключают не обращают никакого внимания. Это я к тому, что, по моему мнению, вращение колеса Тестатики вовсе и не обязательно с точки зрения функциональности машины, но крайне необходимо для создания "эффекта граммофонной трубы" из фильма.
Дальше.В принципе я наметил парочку кандидатов на роль этого самого "нечто" и попробую поэкспериментировать на эту тему, но, блин, как то дорого все это в наше время - то, что в застойные годы добывалось "на халяву" или "за пол литра" сейчас покупается за вполне реальные деньги (например за метровый кусок толстой медной трубы на рынке запросили 500руб., латунная пластина в "ОБИ" стоит 1900руб., катушка провода в "Чип и Дип" стоит 420руб. и т.д. и т.п.). И самое обидное, что деньги тратятся на эксперименты без гарантированного результата...
Ну это я так - поплакался, а вообще то, после приобретения необходимых материалов, продолжение следует.
28.07.2010
Задолбался уже ждать когда из "Чип и Дип" доставят заказанное - много им звонил, согласовывал, а курьером так и не пахнет, а прошло практически две недели. Не нравятся мне они - следующий заказ сделаю в каком - нибудь западном магазине - там ждать всего месяц:о)
07.09.2010
Результатом моего общения с "Чип и Дип" было просто потраченное время - в результате серии последовательных телефонных звонков из их службы доставки от заказанных двух десятков позиций осталось только 5 и те не существенные:о(. Т.к. июль - август для моих основных занятий месяцы "гнилые" т.е. предполагающие малые доходы и крупные траты то предварительно выделенная мной из домашнего бюджета сумма, была "вычислена" домашними и благополучно потрачена...
Сей прискорбный факт заметно отодвинул нашу семью от момента получения "энергетический независимости", но позволил более или менее достойно продержаться эти месяцы:о)
Что делать - откопав на даче ящик с древними радиодеталями и вооружившись паяльником, я немного доработал старый офисный воздухоочиститель получив из него более практичную временную замену электрофорки для экспериментов. На этом все встало...
От безделья решил поизучать мысль Власова В.Н. , что вращающиеся диски электрофорки - это "короткозамкнутая катушка с нулевым внутренним сопротивлением в которой текут очень большие токи, порождающие мощное магнитное поле". Вот это "мощное магнитное поле" я и решил поискать...
Аллюминиевый скотч , который использовался для увеличения площади сегментов оказался уже желаемого и поэтому получилось несколько не эстетично из за торчащих краев старых сегментов, что вообще то и не принципиально.
Ожесточение, с которым кто то спамит эту страничку и "бомбит" этот, в общем совершенно не интересный для хакеров сайт показывает, что какая то часть моих рассуждений правильна. С "упырем" пока не борюсь - я у него учусь:о)
26.12.2010 Про денежки.
Вполне вероятно, что кому то подумалось: "Ну вот - написал чел. какую то откровенную "шнягу" и теперь пытается еще с этого и денег снять"...
Действительно - как то неудобно получилось:о(Но т.к. денежки мне нужны на приобретение различных материалов, а не сами по себе то попробую попросить у общества "помощи натурой" :о) Размещаю краткий список требуемых материалов и инструментов , которые предполагал использовать для дальнейших опытов. Список будет регулярно правиться "в живую".
P.S. Благодарю тех кто уже откликнулся и предложил свою помошь, обещаю предоставить доступ к закрытой части в случае, если получится что то "интересненькое".
05.02.2011 Обсуждение источника "сверхединичности" Тестатики.
Обсуждение источника "сверхединичности" Тестатики вынес на отдельную страницу. Интересующиеся кликают сюда .
Много раз видел, но как то не обращал внимания на следующую фразу:
"Вращающийся наэлектризованный диск генератора Вимшурста – это замкнутый виток мощного тока. Пусть заряд диска равен 1 кулону, при частоте вращения 1000 оборотов в секунду это породит ток в 1000 ампер."
Сегодня по случаю опять на нее наткнулся в одном из писем и чуть со стула от смеха не упал... Что здесь смешного? Смотрим и тоже радуемся:
Допустим напряжение на выходе электрофорки 20000-30000 вольт - в принципе это неважно - главное что большое.
Кулон равен количеству электричества, проходящего через поперечное сечение проводника при силе тока 1 ампер за время в 1 секунду.
Т.е. согласно приведенной выше фразе, раскрутив ручку электрофорки до 60 оборотов в минуту и сняв при этом большую часть заряда мы получим мощность 1ампер * 20000 вольт = 20000 вт. Т.е. согласно мечтаниям автора данного перла, схватившись за электроды электрофорки без конденсаторов, раскрученной до 60 оборотов с минуту мы рискуем мгновенно превратиться в головешку - сам то он это пробовал:о)
Второй смешной момент 9*10 9 (Н*м 2 /Кл 2) * (1Кл * 1Кл)/(0.01м * 0.01м) = 9*10 13 H - чем "перлописатель" собрался раскручивать заряженные по 1 кулону диски, находящиеся на расстоянии менее сантиметра - где он возьмет такую мощную машину и сколько потратит энергии на ее запуск. Впрочем ему вряд ли удалось бы найти пластик, выдерживающий такую нагрузку.
Так что нам бы очень хотелось чтобы заряд диска электрофорки был действительно равен одному кулону (и даже тысячная кулона нас все равно бы устроила:о), но увы...
20.03.2017 Re. Всем, кто хочет продолжения.
Надо отметить, что любые эксперименты в этой области стали довольно накладными для моего скудного бюджета и покупка, к примеру крупных магнитов коих для "серьезного" устройства надо аж 7 штук или полтора десятка крупных ферритовых колец похоже стали несбыточной мечтой.... Оно как бы вроде и можно напрячься и накопить, но осознание того, что это всего лишь для нескольких экспериментов, которые могут ничем ни окончиться и деньги будут потрачены впустую, явно не способствует совершению таких глупостей. :о)
Те же магниты. Для экспериментов с генератором Ганса Колера их надо не менее 6 штук. 6 круглых магнитных прутков длиной около 150 мм. Самое доступное и не совсем подходящее, что сейчас можно купить это пруток 100 мм длиной по цене чуть больше 2000 рублей за штуку, т.е. 12000 за комплект. Если в результате экспериментов выяснится, что нужны прутки не продольной, а , то это еще хрен знает сколько рублей за . Ну и всяко - разное по мелочам, многое из которого никогда больше не пригодится... Дороговато как то эксперименты обходятся, особенно когда результат не гарантирован...
Поэтому в последнее время я действую по принципу: "предоставилась возможность - делаю, не предоставилась - пусть делают другие".... Вот только "другие" почему-то практически всегда при репликации совершают одну или несколько ма-а-лю-сеньких ошибки, которые делают изделие изначально не работоспособным, и это напрягает...
Вот поэтому, отвечая всем, кто "хочет продолжения" я пишу: "У меня сейчас тупо нет на это денег, но нажав на , Вы можете помочь мне возобновить эксперименты в этом направлении".
К о м м е н т а р и и
Один незначительный совет. В качестве щёток можете использовать строительный алюминиевый скотч, а для того чтобы эта щётка была крепкой и износостойкой,алюминиевым скотчем оклеиваете им обе стороны обычного скотча (ну или любой полиэтилен) , в результате получается токопроводящая гибкая лента с крепкой основой, не портящая сегменты диска.Потому как любая мягкая медь всё же трёт сегменты и мало того происходит от незначительной влажности окисление двух металлов. Сам с этим мучился долго,надоело и придумал такие.
Да забыл,можете вот скачать файлы по моим опытам,может пригодится.
http://narod.ru/disk/10361448000/%D0%9C%D0%9E%D0%98%20%D0%AD%D0%9A%D0%A1%D0%9F%D0%95%D0%A0%D0%95%D0%9C%D0%95%D0%9D%D0%A2%D0%90%D0%9B%D0%AC%D0%9D%D0%AB%D0%95%20%D0%9C%D0%9E%D0%94%D0%95%D0%9B%D0%98%20%D0%A2%D0%95%D0%A1%D0%A2%D0%90%D0%A2%D0%98%D0%9A%D0%98.docx.html ">МОИ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ТЕСТАТИКИ.docx
Великолепная реализация электрофорной машины - уважаю:о)
На фото из Ваших ссылок видно, что Вы в своих экспериментах пошли дальше изготовления элетрофорной машины. Получилось ли у Вас получить сколь - нибудь значимую мощность, например достаточную для зажигания лампочки от фонарика?
Я пока приостановил опыты с электофоркой т.к. "фонтанирую" идеями на тему схожих элементов в различных схемотехнических безтопливных генераторах энергии - буду все по очереди перепроверять по мере приобретения необходимых материалов - в свое время все пораздавал - повыбрасывал, а сейчас элементарно денег не хватает. Как разживусь очередной порцией деньжат - выложу результаты очередного эксперимента.
Благодарю за ссылочки - я тоже на протяжении многих лет отслеживаю состояние вопроса и, естественно, читал в том числе и эти материалы:о)
Но не кажется ли Вам странным, что при 100% контроле сети силами, не заинтересованными в распространении информации о сверхединичных устройствах, эти статьи вот уже несколько лет висят в открытом доступе и их никто не трогает, а у тех, кто, руководствуясь этими статьями, начинает что то делать ничего не выходит?
Пока для себя, в качестве рабочей гипотезы, я принял идею, что во всех материалах о действительно изготовленных кем то сверхединичных изделиях, которые можно найти в сети, существуют "ядовитые закладки" - кусочки, которые уводят мысль репликаторов в неправильное русло. Параллельно в тематических конференциях сидят индивидуумы, корректирующие направление обсуждения. Исходя из этого предположения я стараюсь отслеживать "быстроубираемые" материалы и посты из конференций...
Но пока, как не самый плохой инженер - электронщик, я могу утверждать, что если Вы и получите избыточную энергию то точно не с "блинов" электростатической машины, а из какого-то устройства в ее обрамлении, а это, в свою очередь, будет означать, что электрофорная машина была использована создателями Тестатики по причине простоты получения с ее помощью высоких потенциалов, предположительно необходимых для работы основного устройства. Поэтому я, формально последовательно, буду изучать свойства всех кандидатов на это "основное устройство" (в т.ч. и многократно описанных и изученных) в надежде заметить что то необычное.
Что касается работ А.Б.Бережного в этом отношении у меня нет никаких сомнений.Вопрос не в том что-бы вникнуть в технологию,а в том что бы понять процессы которые происходят в природе и на основе понятого, реализовать данный процесс в любой форме- которая Вам будет угодна.
Что касается "блинов" . Именно в этом элементе заложены все эфиродинамические процессы(для Тестатики), именно в них вся "соль".Если хотите заниматся Тестатикой,то читайте внимательней Бережного и ищите с ним контакта.Имел честь с ним общатся и достало внутреннего чувствознания,чтобы понять что он знает о том,что говорит и человек он хороший. Но травлю на него и его творческий колектив,всё же устроили, вплоть до угроз семье.Дорогостоющую апаратура и рабочую устанеовку выкрали.Вот как то так.
С уважением Виталий.
Если травлю устроили - значит человек "ходит где то близко, но еще не попал в точку". С другой стороны - если он так хорошо разбирается в происходящих в Тестатике процессах - почему до сих пор не явил нам готовое изделие:о)
Кстати - Вы тоже год занимались элетрофорками, руководствуясь теорией Бережного - где результат? :о) А результата нет потому, что блины электрофорки - это "правая рука фокусника" - пока она отвлекает внимание - левая делает самое главное.
Хотите чтобы Ваша электрофорка дала Вам мощность - наплюйте на авторитеты и "открытые источники" - иначе только время потеряете.
Видите ли, уважаемый KSV , я не стану никому ничего доказывать,потому что это не имеет никакого значения. Делайте то что считаете нужным и принимайте только то что принимается.Ну и как говорится "Бог Вам в помощь".С уважением Виталий.
:о) Ну и напрасно Вы обиделись - мне очень интересно Ваше мнение, но только Ваше как человека, который хоть что то умеет и сделал своими руками, а не теоретиков, статьи которых годами висят в сети и которые так ничего нам и не явили.
А еще Вы один из немногих, кто умеет правильно спорить, не растрачивая свои силы и энергию на чужую упертость. Благодарю Вас.
KSV, согласен с вашими идеями относительно тестатики. Хотелось узнать ваше мнение о "катушко-конденсаторах"
Мнения пока нет - пока для меня это частный случай Тесловской бифилярки. Считаю, что теоретизировать можно сколь угодно долго, но значительно надежнее попробовать все своими руками, как, например, Виталий. Поэтому, дабы иметь какое то свое мнение, чисто формально поизучаю свойства доступных мне конструкций схемотехнических генераторов - точнее свойства, присутствующих во всех этих устройствах одинаковых элементов (просто потому, что эта одинаковость завораживает:о)
Но т.к. пока ничего реального не явил - смело считаю себя "начитанным болтуном" не имеющим права кому то что то советовать...
Спасибо Виталий за инфо. Какие результаты,выводы по устройству тестатики у Вас?
KSV,не хочу повторять "ошики" других, проще воспользоватья вначале уже полученными знаниями,чтобы возникло собственное понимание процессов. В книге "Энергия воды" В. Шаубергера есть сноска про машину Ж.Рено, наверное похожего принципа. На № 00229: Полагаете у меня мало "знаний" по этому вопросу? :о)
Вывод однозначный: в Тестатик эфиродинамические процессы, в центре дисков "яма", на перефирии концентрация (электронный жгут)эфиро-ДИНАМИЧЕСКИЙ процесс.Задача основная -поднять потенциал выше определённого уровня там где начинается область чудес (любыми доступными Вам способами).Имейте в виду,синусоидальные (переменные токи)абсолютно не пригодны,токи должны быть постоянные положительные импульсы (выпрямленные тоже не годятся)Тесла однако,ГОПИ Тесла-генератор однонаправленных положительных импульсов.Почему не достиг результатов?Причина банальная - ограничение в средствах,живу я в деревенской глуши.
KSV .надеюсь Вы меня извините за размещение ссылки на другой форум, здесь тема Бережного на форуме Офтоп ру. он же Ной.Там же о ГОПИ.
http://offtop.ru/energy/v17_610478_1_.php
Если Вы против,удалите мой пост.
К примеру гравитационный двигатель Дмитриева-
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9367.html
работает на принципе однонаправленных механических импульсах, благодаря обгонным муфтам(диод в электротехнике)которые в свою очередь не позволяют проявления синусоидальных мех.колебаний (действие -противодействие,ЭДС-противоЭДС)-гасящих самих себя и балансирующих систему,третий закон Ньютона.
Все процессы в природе аналогичны, только разные технологические решения.С уважением.
Да забыл уточнить,Именно генератор Тесла ГОПИ,даст фору любому синусоидальному генератору.Ирония в том, что переменные токи внедрил Тесла, но во второй половине жизни понял ошибочность этого направления, но другие "заинтересованные лица" этого не пожелали принять.
Вам виднее - я тоже, когда повелся на мысль о вихре, создаваемым блинами Тестатики начал мечтать о приобретении или создании электрофорки, и стоило мне ее получить как тут же провел кучу опытов, имеющих целью если не подтвердить то хоть как то намекнуть на правильность этого предположения. Я не стал ничего выкладывать т.к. результаты в точности совпали с ожидаемыми и никаких аномалий не выявили. Впрочем - возможно я не так и не там смотрел, но надеюсь, что через некоторое время в этот раздел попадет кто то, способный высказать что то интересное, за что можно будет зацепиться...
В настоящий момент для меня тестатика состоит из следующих частей:
1. Нечто, извлекающее энергию и требующее создания для своей работы определенных условий (например высокой разности потенциалов)
2. Устройство, создающее эти условия (электрофорка?)
3. Устройство, преобразующее выработанную п.1 энергию в приемлемый вид (возможно совмещено с п.1) и выдающее ее в нагрузку
4. Устройство, преобразующее часть выработанной энергии в форму, пригодную для питания п.2
5. Балластные элементы странного вида, призванные "запудрить мозги" репликаторам устройства.
Если предположить, что в годы создания Тестатики особой альтернативы при получении высокой разницы потенциалов не было (правда в 90-е годы в прессе проскакивали сообщения о машинах, подобных Тестатике, выполненных на электретах) то использование электрофорки представляется логичным т.к. она обратима и для поддержания ее вращения достаточно просто отправлять часть вырабатываемой энергии на заряд ее конденсаторов. Кроме того такая схема способна стабилизировать работу всей системы если генерация основного устройства (п.2) по каким то причинам не устойчива.
Так что пока, на время изучения свойств составных частей, я заменю электрофорку более практичным высоковольтным генератором.
Такой датчик можно сделать очень плоским.
довайте подумаем по цепочки 1)жлектрофорка - роль высковольного генератора, далее 2) кондеры - накопление заряда, 3) индуктивности - эл. магнитный толчок, 4) трубка грея - высокий потенциал, 5)сеточки - премники именно этого "толчка" (опыты с тр. теслы: в поле катушки подносим металлический лист, цепляем один конец к тестеру - есть напруга горит лампочка) возможно имеется ешё что нибудь но я думаю основные эленты я перечислил... Жду ваших ответов
Генератор Вимшурста или электрофорная машина – это индукционный электростатический прибор, созданный как непрерывный источник электрической энергии. В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений.
Немного из истории изобретения
В 1865 г. физик-экспериментатор из Германии Август Теплер разработал итоговые чертежи электрофорной машины. Одновременно с этим было сделано второе независимое открытие подобного агрегата немецким ученым Вильгельмом Хольцем. Главным отличием прибора была возможность получать большую мощность и разность потенциалов. Хольц считается создателем источника постоянного электрического тока.
Простая начальная конструкция применения электрофорной машины в 1883 г. была усовершенствована Джеймсом Уимсхерстом из Англии. Его модификация используется во всех физических лабораториях для наглядной демонстрации опытов.
Конструкция электрофорной машины
2 соосных диска вращаются друг против друга, неся при этом простейшие конденсаторы из алюминиевых секторов. Благодаря случайным процессам в первичный момент на участке одного из сегмента образуется заряд. Вызывается явление процессом трения о воздух. Из-за симметричности конструкции нельзя заранее предсказать итоговый знак.
В конструкции используются 2 лейденовские банки. Они создают из последовательно включенных конденсаторов единую систему. Это влияет на двойное уменьшение требований к рабочему напряжению в каждой емкости. Следует подбирать одинаковые номиналы, это залог равномерного распределения рабочего напряжения.
Снять напряжение призваны индукционные нейтрализаторы. Вся конструкция напоминает металлический гребень, парящий на некотором расстоянии над диском. В точку съема заряда приходят оба диска с эквивалентными знаками внешней поверхности. Нейтрализаторы спарены. После осуществления разгрузки сильно снижается заряд сегментов. В дополнительных конструкциях щетка легко соприкасается с краем диска.
Оператор за счет силы электрического привода либо собственной рукой насильно сближает отталкивающиеся элементы системы. Взаимодействующие друг с другом заряды стараются расположиться как можно дальше. Процесс способствует резкому росту поверхностной плотности зарядов во всех точках съема.
Электричество собирается в лейденовских банках с гребней нейтрализаторов. Происходит быстрый рост напряжения. Избежать выхода из строя системы помогает разрядник, прикрепленный к 2 электродам. Возможно получение дуги различно силы при регулировании дистанции между ними. Существует взаимосвязь: чем сильнее напряженность поля между 2 разрядниками, тем более шумный эффект сопровождает процесс опустошения банок Лейдена.
Сегменты остаются опустошенными после точки съема заряда. По течению движения устанавливаются уравнители потенциала или нейтрализаторы по принципу действия. Каждая противоположная сторона диска уже отдала заряд у различных щеток. В момент прохождения точки съема и после нее остаточные знаки заряда являются различными.
Отрезок толстой проволоки из меди с щетками из тончайших проволочек, парящих на небольшой высоте или трущих сегменты, способствует замыканию указанных противоположностей. Результат – заряды на обоих сегментах приравниваются к нулю, вся энергия превращается согласно закону Джоуля-Ленца в тепло, образующееся на утолщенной медной жиле.
Что такое банки Лейдена
Первым электрическим конденсатором, созданным учеными из Голландии Питером ван Мушенбруком, была лейденская банка. Изобретенный конденсатор имеет форму цилиндра с широким или средним горлом разного диаметра. Лейденскую банку делают из стекла. Изнутри и снаружи она оклеена специальным листовым оловом. Прикрывается изделие деревянной крышкой. Главной функцией изобретения является накопление и хранение больших зарядов.
Стимулировало создание такой банки широкое изучение электричества, общей скорости его распространения, а также свойств проводимости электроэнергии различных материалов. Благодаря ей получилось впервые добыть электрическую искру искусственным путем. Сейчас банки Лейдена применяются только как неотъемлемая часть электрофорных машин.
Каков принцип работы электрофорной машины
Из силы оператора берется энергия для смены знаков. Уже между уравнителями и щетками диски двигаются со взаимным отталкиванием навстречу друг другу. Свою роль играет количество оборотов в минуту. Повышена плотность заряда. Сильнейший заряд противолежащих дисков выталкивает остатки через отрезки медной проволоки. Из этого вытекает энергия, достаточная для смены знака.
За счет повышения показателей поверхностной плотности происходит съем заряда в приборе. В единичной точке делаются энергетические запасы в банке Лейдена, другое место служит для изменения знака. Индукционные нейтрализаторы практически не имеют отличий. Они оба выполняют общую функцию нейтрализации энергии. Общая схема:
- Существует 2 типа конденсаторов в конструкции: банки Лейдена, где заряд накапливается, и комбинация сегмента обоих дисков с диэлектриком и алюминиевой обкладкой.
- Понижением заряда алюминиевых сегментов занимаются 2 вида нейтрализаторов. Первый используется для смены знака или поляризации, второй для зарядки лейденовской банки.
Вся энергия поступает не от трения алюминия и меди или электризации воздуха. Она создается за счет принудительных наполнений конденсаторов силой кручения диска. Все процессы выполняются благодаря резкому повышению в точках съема поверхностной плотности зарядов.
Применение электрофорной машины
С 70-х гг. машина Вимшурста не используется для непосредственной добычи электрической энергии. Сегодня она выступает историческим экспонатом, иллюстрирующим историю возникновения и развития научно-технического прогресса и инженерной мысли. Лабораторная демонстрация, для чего создают электрофорную машину, показывает различные явления и эффекты электричества.
Допустимо использование индукционных нейтрализаторов, снимая заряды с жидких диэлектриков, например нефти. На любом производстве в воздухе получить искру опасно, это может привести к пагубным последствиям, задымлению и даже взрыву.
История открытий и исследований в области электричества имеет тесную связь с применением различных конструкций и устройств для получения электрических зарядов. Свою роль в научных изысканиях сыграла электрофорная машина, действие которой основано на возбуждении электричества благодаря индукции.
Электрофорная машина – это генератор статического заряда, состоящий из двух колес, вращающихся во взаимно противоположных направлениях. Часто используется учителями на уроках физики для устрашения занимающихся силой электрической дуги.
Конструкция
Конструкция изобретения Джеймса Вимхерста описана плохо в открытых источниках, часто люди не в силах объяснить, как работает электрофорная машина.
Общая идея
Два вращающихся друг против друга соосных диска несут простейшие конденсаторы из секторов алюминия. За счет случайных процессов в начальный момент на одном из сегментов – равномерно расположенных по кругу – образуется заряд. Это вызвано процессами трения о воздух либо прочими причинами. Причем, поскольку конструкция симметричная, знак заранее не предсказуем. Не рекомендуется ставить в электрофорную машину электролитические конденсаторы.
Вместо этого применяются две лейденские банки. Их внешние обкладки из фольги объединены, чтобы создать единую систему из . Так уменьшаются требования к рабочему напряжению каждой емкости в два раза. Номиналы подбираются по возможности одинаковыми. В противном случае требования к рабочему напряжению распределятся неравномерно, что приводит к негативным последствиям.
Напряжение с сегментов дисков снимается при помощи индукционных нейтрализаторов. Ниже описан принцип действия. По сути конструкция, напоминающая металлический гребень, на некоторой высоте парит над диском. Нейтрализаторы спаренные, в точку съема заряда оба диска приходят с эквивалентным знаком на внешней поверхности. После разгрузки заряд сегментов сильно падает. Это обусловлено особой конструкцией индукционных нейтрализаторов, оставляющих поверхностную плотность заряда в районе 0,2 – 6 мкКл на метр в квадрате. В избранных конструкциях щетка слегка касается краем диска.
Прогрессивный рост поверхностной плотности заряда на сегментах в точке съема обусловлен тем, что навстречу друг другу движутся системы, создающие электрические поля, чьи напряженности направлены в противоположные стороны. Получается, что собственной рукой оператор (либо за счет силы электрического привода) отталкивающиеся системы насильно сближает. Взаимодействующие заряды пытаются расположиться подальше друг от друга. Это вызывает резкий рост поверхностной плотности зарядов в точках съема.
От гребенок нейтрализаторов электричество собирается в лейденские банки. Напряжение быстро растет, чтобы избежать выхода системы из строя вследствие превышения допустимых параметров конденсаторов, к двум электродам прикреплен разрядник. Дистанция между ними, как правило, регулируется, что позволяет получить дугу различной силы. Чем больше напряженность поля между разрядниками, тем более шумным эффектом сопровождается процесс опустошения лейденских банок.
После точки съема заряда сегменты остаются пустыми. Через 30 градусов по ходу движения диска стоят уравнители потенциала, называемые нейтрализаторами по принципу действия. Авторы обзора назвали бы уравнителями. Противоположные стороны диска отдали уже заряд у разных щеток. Следовательно, после прохождения точки съема знаки остатков заряда на них неизменно различны. И кусок толстой медной проволоки с щетками из тонких проволочек, трущих сегменты или парящих на малой высоте, замыкают накоротко указанные противоположности. В результате заряд на обоих сегментах становится равным нулю, энергия превращается по закону Джоуля-Ленца в тепло, выделяющееся на толстой медной жиле.
После обнуления диски продолжают двигаться во встречном направлении. Получается, освобожденный от заряда сегмент одного круга вращения оказывается напротив полупустого сегмента другого. Заряд между емкостями немедленно делится поровну, ведь диски сконструированы по одинаковым чертежам. Следовательно, кажутся идентичными. Первый диск отдает половину заряда, идет на точку съема. Второй достигает точки уравнителя потенциала первого и там отдает половину заряда.
Порой люди интересуются принципом работы прибора, ведь первый диск отдал остаточный заряд на уравнителе, второй поступил аналогично. Где взять энергию для смены знака?
Объяснение принципа работы
Энергия для смены знака на уравнителе берется из силы оператора. Помните, уже между щетками и уравнителями диски движутся друг другу навстречу со взаимным отталкиванием. Плотность заряда повышена. Принцип действия уравнителя не отличается от съемника. Более сильный заряд противолежащего диска буквально выталкивает через медную проволоку остатки на разряжаемом, и энергии хватает на смену знака.
В машине происходит съем заряда за счет повышения поверхностной плотности. В одной точке энергия запасается в лейденские банки, в другой служит для смены знака. Причём индукционные нейтрализаторы, видимо, некогда не отличались друг от друга. Оттого возникает путаница с названиями. По сути оба – нейтрализаторы. Если бы замыкающую проволоку из меди со съемными щетками назвали уравнителем, каламбур бы исчез. Повторим подробно:
- В конструкции два типа конденсаторов. Во-первых, к указанному классу относятся лейденские банки как накопители заряда. Во-вторых, каждый сегмент обоих дисков считается конденсатором с алюминиевыми обкладками и диэлектриком между ними.
- В машине два типа нейтрализаторов по сути их действия – понижающих заряд алюминиевых сегментов. Первый служит для заряда лейденских банок, второй – для поляризации (смены знака).
Вся энергия в конечном итоге берется не от электризации воздухом или трением меди и алюминия, их расстыковки. Нет! Энергия получается за счет принудительного наполнения конденсаторов силой кручения дисков. А выполняются процессы за счет резкого повышения поверхностной плотности зарядов в точках съема.
Индукционные нейтрализаторы
Нейтрализаторы в процессе работы способны загрязняться. Следовательно, периодически требуется чистить, иначе снижается эффективность. В машине Вимхерста факт уменьшения КПД мало играет роли. Если машина не работает, стоит проверить чистоту игл. В конструкции используется четыре индукционных нейтрализатора:
- Сдвоенные уравнители лежат практически перпендикулярно друг другу.
- По одному съемнику — на каждую лейденскую банку.
Представляют собой щетку из тонкой проволоки либо острых зубчатых плоских гребней (расчесок). Основа бывает металлической, что используется в машине Вимхерста, и деревянной. Острия всегда металлические, назначение — по возможности быстро отводить заряд на заземление. Принцип действия: по мере приближения остриев к заряженной плоскости линии напряженности смыкаются на них, образуя высокие значения.
Для справки. Плотность линий поля прямо пропорциональная напряженности в данной точке.
Повышенная плотность в районе острия способствует ионизации воздуха (без искры) и образованию зарядов обоих знаков, проводящих ток в нужном направлении. Параметры нейтрализаторов сильно зависят от расстояния между остриями и уменьшением радиуса их кривизны (заточкой). Применяемые в машине Вимхерста проволочные нейтрализаторы в виде щеток наименее эффективны. На съемниках стоят гребенки либо иглы. Считается, что для последних нейтрализаторов максимальная результативность достигается при указанных условиях:
- Соотношение высоты игл к расстоянию между ними от 0,6 до 1,8.
- Длина игл 12 — 50 мм и более.
- Диаметр игл 0,5 — 1 мм.
Уменьшение угла заточки за 60 градусов (повышение кривизны) в этом случае слабо влияет на свойства нейтрализатора. Иглы желательно поднести на расстояние от 5 мм к поверхности. Чем ближе, тем быстрее происходит съем заряда. Фактически минимальное расстояние до плоскости зависит исключительно от собственных вибраций диска. Касание не приведет к отказу системы, но резко снизится срок эксплуатации за счет механического разрушения отдельных элементов.
В противовес общепринятому мнению, созданному от бесконечных демонстраций машины, иглы лучше крепить на диэлектрическом основании. Предпринятым шагом уменьшается ёмкость между диском и гребнем, чем повышается плотность заряда: С = q/U. Заряд уже априорно задан, понижение емкости повышает разницу потенциалов (напряжение), чем облегчается процесс ионизации.
Для безопасности нейтрализатор снабжается кожухом. Нелишне напомнить, что прочие части (помимо ручки вращения) машины Вимхерста в период работы трогать нельзя. Края кожуха удалены от игл нейтрализатора не менее 50 мм.
Индукционным тип приборов назван за действие на расстоянии. Процесс носит название электростатической индукции. Это значит, что один заряженный предмет на расстоянии влияет на второй, без заряда. В металле электроны слабо связаны с решеткой, легко идут в сторону, куда увлекаются полем. Эффект носит поверхностный характер по понятной причине — линии напряженности не могут проникнуть в металл. По-другому: заряды в толще проводника перераспределяются, пока не нейтрализуют полностью внешнее поле.
В результате на поверхности иглы индуцируется заряд. Линии напряженности поля замыкаются на нем, одновременно сходясь отовсюду, как показано на рисунке. Разница потенциалов неизмеримо вырастает, вызывается ионизация воздуха. Она умеренная, при работе машины Вимхерста на щетках, как правило, нет искрения.
Вместо заключения
Индукционные нейтрализаторы возможно использовать иным способом — снимая заряд с жидких диэлектриков. К примеру, нефти. На производстве любая искра вызовет негативные последствия. Достаточно вспомнить о взрыве на скважине в Мексиканском заливе.
Таким образом, гребенка способна скользить по диску. В ранних конструкциях изготавливался единым, без секторов, однородным и из плотного материала (см. рис.). Работал без алюминиевых конденсаторов. Физики, хорошо разобравшиеся с машиной, смогли ее усовершенствовать.
Благодарности
Авторы сердечно благодарят заморского товарища Релаторио Финала за понятные и наглядные рисунки и фото. Оригинал работы выложен на всеобщее обозрение по адресу: ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F609_2013_sem1/AlexandreD-Mauro_RF2.pdf.