3 способа беспроводной передачи энергии - тесла как всегда был прав. лазеры, микроволны и катушки индуктивности

Что это такое?

Катушка представляет собой трансформатор. Целью устройства является повышение параметров тока до огромных высот (вплоть до миллионов вольт). Основная цель: повысить до максимума частоту переменного тока. В идеале, в точке приема энергии должна находится такая же обратная катушка, которая вступит в резонанс с устройством, что позволит передать энергию на расстояние.

Передача энергии без проводника катушкой Тесла

Разберем подробности того, как работает катушка Тесла. Для начала колебания: не сразу ясно, что колеблется в катушке. Постоянный ток, который использовал в своих изобретениях Эдисон дорог в производстве. Такая энергия имеет один, ярко выраженный вектор движения. Переменный ток постоянно меняет параметры электричества: напряжения и силы тока. Это и называется колебаниями электрического тока.

Интересно, что совпадают основные законы колебания электрического тока и механического маятника. В частности, для электричества так же существует эффект резонанса. При совпадении частот двух электрополей амплитуда колебаний становится больше. По задумке Тесло после вступления катушек в резонанс в приемнике должен был появиться электрический ток.

В реальности приемник так и не был изобретен. Катушка Теса используется в качестве пособия, на ней можно увидеть стрим: проще говоря электрическую дугу, проскользнувший разряд, искусственную молнию и для изучения беспроводной передачи электричества.

|Принцип работы трансформатора Тесла|

Базовые элементы электрогенерирующей установки

Установка из двух частей: раскачивающая и и принимающая. Первый элемент это трансформатор тесла, который работает на микросхеме IR2153. Качер будет работать на частоте 230 килогерц, оперироваться с помощью микросхемы с частотой 23 килогерца. На выходе будут стоять 2 полевых транзистора. Катушка намотана медным проводом 0,35 миллиметра. 950 витков. Почти все детали есть. Единственная загвоздка в питании. В следующем видео вы сможете посмотреть, какой получился прибор. Продаются готовые качеры в этом китайском магазине.

Другая часть схемы сложнее. Она выйдет дороже. Используются редкие ферриты. Но игра стоит свеч. Схема полностью расходятся с привычными понятиями физики и электроники.

История развития

Развитие передачи электроэнергии без проводов на расстояние связано с прогрессом в области радиотехники, так как оба процесса имеют одинаковую природу. Изобретения в обеих областях связаны с исследованием метода электромагнитной индукции и ее воздействия на образование электрического тока.

В 1820 году А.М. Ампер открыл закон взаимодействия токов, который заключался, в том, что если по двум близко расположенным проводникам ток течет в одном направлении, то они притягиваются друг к другу, а если в разных, то отталкиваются.

М. Фарадей в 1831 году установил в процессе проведения экспериментов, что переменное (меняющееся по величине и направлении во времени) магнитное поле, порождаемое протеканием электрического тока, наводит (индуцирует) токи в близлежащих проводниках. Т.е. происходит передача электроэнергии без проводов. Подробно закон Фарадея мы рассматривали в статье ранее.

Ну а Дж. К. Максвелл еще через 33 года, в 1864 году перевел экспериментальные данные Фарадея в математический вид, собственно уравнения Максвелла являются основополагающими в электродинамике. Они описывают, как связаны электрический ток и электромагнитное поле.

Существование электромагнитных волн подтвердил в 1888 Г. Герц, в ходе своих экспериментов с искровым передатчиком с прерывателем на катушке Румкорфа. Таким образом производились ЭМ волны с частотой до пол гигагерца. Стоит отметить, что эти волны могли быть приняты несколькими приемниками, но те должны быть настроены в резонанс с передатчиком. Радиус действия установки был в районе 3-х метров. Когда в передатчике возникала искра, такие же возникали и на приемниках. Фактически это и есть первые опыты по передачи электроэнергии без проводов.

Глубокие исследования вел известный ученый Никола Тесла. Он в 1891 году изучал переменный ток высокого напряжения и частоты. В результате чего были сделаны выводы:

Для каждой конкретной цели нужно настраивать установку на соответствующую частоту и напряжение. При этом высокая частота не является обязательным условием. Лучшие результаты удалось добиться при частоте 15-20 кГц и напряжении передатчика 20кВ. Чтобы получить ток высокой частоты и напряжения использовался колебательный разряд конденсатора. Таким образом, можно передавать как электроэнергию, так и производить свет.

Ученный на своих выступлениях и лекциях демонстрировал свечение ламп (вакуумных трубок) под воздействием высокочастотного электростатического поля. Собственно основными заключениями Теслы было то, что даже в случае использования резонансных систем много энергии с помощью электромагнитной волны передать не получится.

Параллельно целый ряд ученных до 1897 года занимались подобными исследованиями: Джагдиш Боше в Индии, Александр Попов в России и Гульельмо Маркони в Италии.

Каждый из них внес свой вклад в развитие беспроводной передачи электроэнергии:

Дж. Боше в 1894 году, зажигал порох, передав электроэнергию на расстояние без проводов. Это он сделал на демонстрации в Калькутте.
А. Попов в 25 апреля (7 мая) 1895 года с помощью азбуки Морзе передал первое сообщение. В России до сих пор этот день, 7 мая, является Днём Радио.
В 1896 году Г. Маркони в Великобритании также передал радиосигнал (азбука Морзе) на расстояние в 1,5 км, позже на 3 км на Солсберийской равнине.

Стоит отметить, что работы Тесла, недооценённые в свое время и потерянные на века, превосходили по параметрам и возможностям работы его современников. В тоже время, а именно в 1896 году его аппараты передавали сигнал на большие расстояния (48 км), к сожалению это было небольшим количеством электроэнергии.

И к 1899 году Тесла приходит к выводу:

Несостоятельность метода индукции представляется огромной по сравнению с методом возбуждения заряда земли и воздуха.

Эти выводу приведут к другим исследованиям, в 1900 году ему удалось запитать лампу от катушки, вынесенной в поле, а в 1903 году была запущена башня Вондерклифф на Лонг-Айленде. Она состояла из трансформатора с заземленной вторичной обмоткой, а на её вершине стоял медный сферический купол. С её помощью получилось зажечь 200 50-ватных ламп. При этом передатчик находился за 40 км от неё. К сожалению, эти исследования были прерваны, финансирование было прекращено, а бесплатная передача электроэнергии без проводов была экономически не выгодной бизнесменам. Башню разрушили в 1917 году.

Устройство катушки

Трансформатор Тесла, схема которого будет представлена ниже, состоит из двух катушек, тороида, защитного кольца и, конечно, заземления.

Эскиз настольной КТ

Необходимо рассмотреть каждый элемент в отдельности:

первичная катушка располагается в самом низу. К ней подводится питание. Она обязательно заземляется. Делается из металла с малым сопротивлением;
вторичная катушка. Для обмотки используют эмалированную медную проволоку примерно на 800 витков. Таким образом витки не расплетутся и не поцарапаются;
тороид. Данный элемент уменьшает резонансную частоту, накапливает энергию и увеличивает рабочее поле.
защитное кольцо. Представляет из себя незамкнутый виток медного провода. Устанавливается, если длина стримера больше длины вторичной обмотки;
заземление. Если включить незаземленную катушку, стримеры (разряды тока) не будут бить в воздух, а создадут замкнутое кольцо.

Чертеж КТ

Меры безопасности

Собрав КТ, перед запуском нужно принять некоторые меры предосторожности. Во-первых, нужно проверить проводку в помещении, где планируется подключение трансформатора

Во-вторых, проверить изоляцию обмоток.

Также стоит помнить, о простейших мерах предосторожности. Напряжение вторичной обмотки в среднем равняется 700А, 15А для человека уже смертельно

Дополнительно стоит подальше убрать все электроприборы, попав в зону работы катушки, они с большой вероятностью сгорят.

КТ – это революционное открытие своего времени, недооцененное в наши дни. Сегодня трансформатор Тесла служит лишь для развлечения домашних электриков и в световых представлениях. Сделать катушку можно самостоятельно из подручных средств. Понадобятся ПВХ труба, несколько сотен метров медного провода, пара метров медных труб, транзистор и пара резисторов.

* * *

Ждать осталось сравнительно недолго. Если японцы сдержат обещания, в 2020 году вся домашняя техника, компьютеры и портативные устройства смогут избавиться от гнета проводов, поработивших человечество. Покупателю нужно будет всего лишь привезти, скажем, новый телевизор домой, повесить его на стену и начать смотреть кино буквально сразу же — не задумываясь о том, за какой ширмой припрятать уродливый черный кабель питания. На улицах, в квартирах, в кафе будут встроены беспроводные передатчики энергии, которые позволят людям забыть о разрядившихся батареях. Конечно, на окончательное воплощение подобных идей в жизнь уйдет далеко не десять лет, но все шансы дожить до светлого будущего у нас есть. Тем более что вполне работоспособные технологии уже существуют. Жаль только, что Никола Тесла не увидит этого дня…

Беспроводные способы передачи электроэнергии

Мощность может распространяться по рассматриваемой сети почти по всем неметаллическим материалам, включая, но не ограничиваясь ими. Это такие твердые вещества, как древесина, пластмасса, текстиль, стекло и кирпич, а также газы и жидкости. Когда металлический или электропроводящий материал (то есть, углеродное волокно) помещается в непосредственной близости от электромагнитного поля, объект поглощает мощность из него и в результате нагревается. Это, в свою очередь, влияет на эффективность системы. Вот как работают индукционные приготовления, к примеру, неэффективная передача мощности из варочной панели создает тепло для приготовления пищи.

Чтобы создать систему беспроводной передачи электроэнергии, необходимо вернуться к истокам рассматриваемой темы. А ,точнее, к успешному ученому и изобретателю Никола Тесла, который создал и запатентовал генератор, способный брать питание без различных материалистических проводников. Итак, для реализации беспроводной системы необходимо собрать все важные элементы и части, в результате будет реализована небольшая катушка Тесла. Это устройство, которое создает электрическое поле высокого напряжения в воздухе, вокруг него. При этом имеется небольшая входная мощность, она обеспечивает беспроводную передачу энергии на расстоянии.

Одним из наиболее важных способов передачи энергии является индуктивная связь. Он в основном используется для ближнего поля. Охарактеризован на том факте, что при прохождении тока по одному проводу на концах другого индуцируется напряжение. Передача мощности осуществляется путем взаимности между двумя материалами. Общий пример – это трансформатор. Микроволновая передача энергии, как идея, была разработана Уильямом Брауном. Вся концепция включает в себя преобразование питания переменного тока в радиочастотное и передачу его в пространстве и повторное в переменную мощность на приемнике. В этой системе напряжение генерируется с использованием микроволновых источников энергии. Таких как клистрон. И эта мощность передается передающей антенне через волновод, который защищает от отраженной мощности. А также тюнер, который соответствует импедансу микроволнового источника с другими элементами. Приемная секция состоит из антенны. Она принимает мощность микроволн и схему согласования импеданса и фильтра. Эта приемная антенна вместе с выпрямляющим устройством может быть диполем. Соответствует выходному сигналу с подобным звуковым оповещением выпрямительного блока. Блок приемника также состоит из подобной секции, состоящей из диодов, которые используются для преобразования сигнала в оповещение постоянного тока. Эта система передачи использует частоты в диапазоне от 2 ГГц до 6 ГГц.

Беспроводная передача электроэнергии с помощью качера Бровина, который реализовал генератор с применением подобных магнитных колебаний. Суть заключается в том, что это устройство работало благодаря трем транзисторам.

Использование пучка лазера для передачи мощности в виде световой энергии, которая преобразуется в электрическую на приемном конце. Непосредственно сам материал получает питание с использованием источников, таких как Солнце или любой генератор электроэнергии. И, соответственно, реализует фокусированный свет высокой интенсивности. Размер и форма пучка определяются набором оптики. И этот передаваемый лазерный свет принимается фотогальваническими ячейками, которые преобразуют его в электрические сигналы. Он обычно использует оптоволоконные кабели для передачи. Как и в базовой солнечной энергетической системе, приемник, используемый в распространении на основе лазера, представляет собой массив фотоэлектрических элементов или солнечной панели. Они, в свою очередь, могут преобразовывать бессвязный монохроматический свет в электричество.

Получаем энергию с катушками и без них

Попробуем снять энергию эфира в двух режимах. Сначала трансформатор работает самостоятельно, без дополнительных катушек. Слева напряжение потребления, справа ток. Напряжение приблизительно 11 вольт, ток 1,8. Теперь подключим две одинаковые катушки. В их середине вставлены трубки для съема. На их выходы включены лампочки. Те, что используются в холодильнике на 220 вольт, 15 ватт. Катушки намотаны так же, как на качере. Все выводы из лампочек пойдут на землю. Посмотрим, как изменяются параметры.

7. Об измерении частоты на качере. Как это получилось? Включился во вторичную обмотку. Она пошла с катушки, прошла через феррит, далее на кольце намотал 3 витков обычного провода и выводы пошли на осциллограф. На нём поставил заземление. Предел 1 микросекунда. Предел напряжения 1 вольт. Смотрим.

Современное использование катушки Тесла

Наиболее широкое распространение получила демонстрационная версия, которая позволяет увидеть электрическую дугу красивого фиолетового цвета и зажечь лампу без проводов. Однако принцип катушки Тесла все же иногда используется:

В системах зажигания двигателя внутреннего сгорания. Там используется тот же принцип трансформации энергии в электрическую дугу. Вот только зажигание работает на низких частотах, тогда как катушка Тесло на высоких.
Для обнаружения пробоин в вакуумных системах.
Для подачи энергии в люминесцентные и неоновые лампы. Хотя последнее чаще используется как трюк.

Как видно, изобретение до сих пор не разработано до конца. Патент все еще дожидается инвестора. Но вполне вероятно, что инвестора не будет никогда.

|Собираем катушку Тесла за 100 рублей|

Баклажаны и грудное кормление

Вы — молодая кормящая мама, и вас, волнует вопрос заботы о здоровье. Ведь, как и в период беременности, в период лактации здоровье малыша напрямую зависит от здоровья мамы. А питание, фактор, значительно влияющий на здоровье и самочувствие каждого человека. В этот не менее ответственный и волнительный период жизни каждой женщины диетологи и специалисты в области грудного вскармливания рекомендуют «новоиспеченным» мамам употреблять в достаточной мере фрукты, ягоды – первые поставщики в наш организм витаминов и других полезных веществ. Их употребление в пищу, должно быть умеренным.

Баклажаны кормящей маме особенно полезны, поскольку среди всех овощей, ягод и фруктов, подаренных нам осенью, по своим полезным свойствам является более безопасной для мамы и ее малыша. Баклажан содержит много клетчатки, магния, калия, витамина группы С и В, железа, фосфора, фолиевой кислоты, меди, каротина. И это не весь список, содержащихся в синеньких, как называем мы в народе, столь важных и незаменимых для здоровья ребенка и его кормилицы веществ, минералов и органических кислот. Так что в рационе молодой мамы этот продукт обязательно следует включить.

Во время вскармливания полезные вещества из баклажанов переходят в молоко

Кормящим мамам можно употреблять баклажан только в период его созревания – это август – сентябрь. Не следует в другое время года покупать эту ягоду, натуральность которой останется под вопросом. Во избежание появления у вашего чада аллергии, как и любой другой цветной продукт, баклажаны нужно добавлять в свое меню постепенно, наблюдая за грудным ребенком. Скушайте синенькие в небольшом количестве, а затем в течение трех дней понаблюдайте за ребенком. Если по истечении этого времени вы не обнаружите появления на коже малютки прыщей, сыпи и другой аллергической реакции, смело можно баклажан употреблять в обычном режиме.

* * *

Принцип работы

Сегодня многие домашние электрики пытаются собрать КТ, при этом не всегда понимая принцип работы трансформатора Тесла, из-за чего терпят фиаско. На самом деле КТ недалеко ушла от обычного трансформатора.

Есть две обмотки – первичная и вторичная. Когда к первичной обмотке подводят переменное напряжение от внешнего источника, вокруг нее создается магнитное поле или, как его еще называют, колебательный контур. Когда заряд пробьет разрядник, через магнитное поле энергия начнет перетекать к вторичной обмотке, где будет образовываться второй колебательный контур. Часть накапливаемой в контуре энергии будет представлена напряжением. Ее величина будет прямо пропорциональна времени образования контура.

Таким образом, в КТ имеется два связанных между собой колебательных контура, что и является определяющей характеристикой при сравнении с обычными трансформаторами. Их взаимодействие создает ионизирующий эффект, из-за чего мы видим стримеры (разряды молний).

Стандартизованные умы

Великие мира сего понимают важность технологии и не хотят допустить перемешивания стандартов разных производителей (как это было во время зарождения компьютерной индустрии). В числе первых за стандарты беспроводной передачи энергии решило взяться Министерство внутренних дел и коммуникаций Японии

Свои варианты предложила компания Toshiba, которая уже ведет работы над разработкой, исследованиями и стандартизацией беспроводных стандартов питания для домашней техники. Инициативные группы надеются представить готовую технологию на рынке в период с 2015 года по 2020-й. Стандартизация будет разделена на три ступени: первая из них подразумевает разработку стандартов индукционного связывания — технология сможет заряжать объекты на расстоянии нескольких миллиметров при частоте нескольких сотен кГц, вторая стандартизирует разработанный в MIT метод индукционно-резонансного связывания для зарядки объектов, удаленных на несколько метров от источника. Третья же ступень стандартизирует приемники для высокоэффективного получения передаваемой энергии — и на основе этого стандарта производители самой разной техники смогут разрабатывать новые устройства.


Кто бы мог подумать, что беспроводное питание одними из первых получат такие обыденные вещи, как электрические зубные щетки?	На картинке изображена реализация WiTricity — все домашние приборы, включая настольную лампу, лишены проводов. Это ли не сказка?

Самостоятельное изготовление

Итак, простейший способ изготовления катушки Теслы для чайников своими руками. Часто в интернете можно увидеть суммы, превышающие стоимость неплохого смартфона, но на деле трансформатор на 12V, который даст возможность насладиться включением светильника без использования розетки, можно собрать из кучи гаражного хлама.

Что должно получиться в итоге

Понадобится медная эмалированная проволока. Если эмалированной не найти, тогда дополнительно понадобится обычный лак для ногтей. Диаметр провода может быть от 0.1 до 0.3 мм. Чтобы соблюсти количество витков понадобиться около 200 метров. Намотать можно на обычную ПВХ-трубу диаметром от 4 до 7 см. Высота от 15 до 30 см. Также придется прикупить транзистор, например, D13007, пара резисторов и проводов. Неплохо было бы обзавестись кулером от компьютера, который будет охлаждать транзистор.

Теперь можно приступить к сборке:

отрезать 30 см трубы;
намотать на нее проволоку. Витки должны быть как можно плотнее друг к другу. Если проволока не покрыта эмалью, покрыть в конце лаком. Сверху трубы конец провода продеть через стенку и вывести наверх так, чтобы он торчал на 2 см выше поставленной трубы.;
изготовить платформу. Подойдет обычная плита из ДСП;
можно делать первую катушку. Нужно взять медную трубу 6 мм, выгнуть ее в три с половиной витка и закрепить на каркасе. Если диаметр трубки меньше, то витков должно быть больше. Ее диаметр должен быть на 3 см больше второй катушки. Закрепить на каркасе. Тут же закрепить вторую катушку;
способов изготовления тороида довольно много. Можно использовать медные трубки. Но проще взять обычную алюминиевую гофру и металлическую перекладину для крепления на выпирающем конце проволоки. Если проволока слишком хлипкая, чтобы удержать тороид, можно использовать гвоздь, как на картинке ниже;
не стоит забывать про защитное кольцо. Хотя если один конец первичного контура заземлить, от него можно отказаться;
когда конструкция готова, транзистор соединяется по схеме, крепится к радиатору или кулеру, далее нужно подвести питание и монтаж окончен.

Первую катушку можно сделать плоской, как на картинке

В качестве питания установки многие используют обычную крону Дюрасель.

Трансформатор Тесла своими руками, простейшая схема

Передача энергии через катушки

Самый легко реализуемый способ — использование катушек индуктивности.

Здесь принцип очень простой. Берутся 2 катушки и размещаются недалеко друг от друга. На одну из них подается питание. Другая играет роль приемника.

Когда в источнике питания регулируется или изменяется сила тока, на второй катушке магнитный поток автоматически также изменяется. Как гласят законы физики, при этом будет возникать ЭДС и она будет напрямую зависеть от скорости изменения этого потока.

Казалось бы все просто. Но недостатки портят всю радужную картинку. Минусов три:

маленькая мощность

Данным способом вы не передадите большие объемы и не сможете подключить мощные приборы. А попытаетесь это сделать, то просто поплавите все обмотки.

небольшое расстояние

Даже не задумывайтесь здесь о передаче электричества на десятки или сотни метров. Такой способ имеет ограниченное действие.

Чтобы физически понять, насколько все плохо, возьмите два магнита и прикиньте, как далеко их нужно развести, чтобы они перестали притягиваться или отталкиваться друг от друга. Вот примерно такая же эффективность и у катушек.

Можно конечно исхитриться и добиться того, чтобы эти два элемента всегда были близко друг от друга. Например электромобиль и специальная подзаряжающая дорога.

Но в какие суммы выльется строительство таких магистралей.

малый КПД

Тот же Н.Тесла указал на это еще в 1899г. Позже он перешел на эксперименты с атмосферным электричеством, рассчитывая в нем найти разгадку и решение проблемы.

Однако какими бы не казались бесполезными все эти штуки, с их помощью до сих пор можно устраивать красивые светомузыкальные представления.

Или подзаряжать технику гораздо большую чем телефоны. Например электрические велосипеды.

Заключение

Качер Бровина – оригинальный вариант генератора электромагнитных колебаний. В своей работе я доказал, что в домашних условиях можно изготовить действующую модель качера, а также рассмотрел возможности еѐ практического применения. Хочу отметить, что моя работа в этом направлении не закончена. В перспективе я хочу сделать качер Бровина с аудиомодуляцией. Для этого нужно немного усложнить схему, добавив два резистора и транзистор. (рис. 9) Тем самым мы сможем по цепи питания качера проигрывать музыку. На практике это выглядит красиво и интересно.

Рис. 9

В результате проведѐнных в данной работе исследований, можно сделать вывод о том, что качер Бровина, является простым в изготовлении и настройке прибором. С помощью которого можно продемонстрировать множество красивых и эффектных экспериментов. Во время работы катушки мы наблюдали два типа разрядов.

Анализируя все выше сказанное можно говорить о том, что Качер Бровина может быть с успехом использован в альтернативной энергетике, например, в устройствах получения бесплатной электроэнергии с использованием постоянных магнитов.

В заключение необходимо подчеркнуть следующее: создание новых технологий на основе описанного физического явления может дать России весьма существенные преимущества по отношению к другим странам. Поскольку, проведя в ближайшее время все необходимые исследования этого физического явления и разработав широкую гамму новых устройств и изделий, функционирующих на его основе и предназначенных для широкого практического применения в различных областях и сферах человеческой деятельности, Россия может осуществить новый качественный скачок в своем дальнейшем технологическом развитии. Внедрение российских ноу-хау кардинально изменит всю инфраструктуру энергетики и социума в целом – когда неожиданно откроется и экспериментально подтвердится новый способ получения энергии.