|
Электрическое поле Земли — Источник энергии
|
|
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:26 | Сообщение # 1 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Электрическое поле Земли — Источник энергииГлобальный конденсатор
В природе существует совершенно уникальный альтернативный источник энергии, экологически чистый, возобновляемый, простой в использовании, который до сих пор нигде не используется. Источник этот — атмосферный электрический потенциал.
Наша планета в электрическом отношении представляет собой подобие сферического конденсатора, заряженного примерно до 300 000 вольт. Внутренняя сфера — поверхность Земли — заряжена отрицательно, внешняя сфера — ионосфера — положительно. Изолятором служит атмосфера Земли (Рис.1).
Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки конденсатора, которые достигают многих тысяч ампер. Но несмотря на это разность потенциалов между обкладками конденсатора не уменьшается.
А это значит, что в природе существует генератор (G), который постоянно восполняет утечку зарядов с обкладок конденсатора. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра.
Чтобы воспользоваться энергией этого генератора, нужно каким то образом подключит к нему потребитель энергии.
Подключиться к отрицательному полюсу — Земле — просто. Для этого достаточно сделать надежное заземление. Подключение к положительному полюсу генератора — ионосфере — является сложной технической задачей, решением которой мы и займемся.
Как и в любом заряженном конденсаторе, в нашем глобальном конденсаторе существует электрическое поле. Напряженность этого поля распределяется очень неравномерно по высоте: она максимальна у поверхности Земли и составляет примерно 150 В/м. С высотой она уменьшается приблизительно по закону экспоненты и на высоте 10 км составляет около 3% от значения у поверхности Земли.
Таким образом, почти всё электрическое поле сосредоточено в нижнем слое атмосферы, у поверхности Земли. Вектор напряженности эл. поля Земли E направлен в общем случае вниз. В своих рассуждениях мы будем использовать только вертикальную составляющую этого вектора. Электрическое поле Земли, как и любое электрическое поле, действует на заряды с определенной силой F, которая называется кулоновской силой. Если умножить величину заряда на напряженность эл. поля в этой точке, то получим как раз величину кулоновской силы Fкул.. Эта кулоновская сила толкает положительные заряды вниз, к земле, а отрицательные — вверх, в облака.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:29 | Сообщение # 2 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Проводник в электрическом поле
Установим на поверхности Земли металлическую мачту и заземлим ее. Внешнее электрическое поле моментально начнет двигать отрицательные заряды (электроны проводимости) вверх, к верхушке мачты, создавая там избыток отрицательных зарядов. А избыток отрицательных зарядов на верхушке мачты создаст свое электрическое поле, направленное навстречу внешнему полю. Наступает момент, когда эти поля сравняются по величине, и движение электронов прекращается. Это значит, что в проводнике, из которого сделана мачта, электрическое поле равно нулю.
Так работают законы электростатики.
Теперь нетрудно подсчитать разность потенциалов между Землей и верхушкой мачты, наведенную внешним электрическим полем (Рис.2.).
Положим высота мачты h = 100 м., средняя напряженность по высоте мачты Еср. = 100 В/м.
Тогда разность потенциалов (э.д.с.) между Землей и верхушкой мачты будет численно равна: U = h * Eср. = 100 м * 100 В/м = 10 000 вольт. (1)
Это — совершенно реальная разность потенциалов, которую можно измерить. Правда, обычным вольтметром с проводами измерить ее не удастся — в проводах возникнет точно такая же э.д.с., как и в мачте, и вольтметр покажет 0. Эта разность потенциалов направлена противоположно вектору напряженности Е электрического поля Земли и стремится вытолкнуть электроны проводимости из верхушки мачты вверх, в атмосферу. Но этого не происходит, электроны не могут покинуть проводник. У электронов недостаточно энергии для того, чтобы покинуть проводник, из которого сделана мачта. Эта энергия называется работой выхода электрона из проводника и для большинства металлов она составляет менее 5 электронвольт — величина весьма незначительная. Но электрон в металле не может приобрести такую энергию между столкновениями с кристаллической решеткой металла и поэтому остается на поверхности проводника.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:29 | Сообщение # 3 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Возникает вопрос: что произойдет с проводником, если мы поможем избыточным зарядам на верхушке мачты покинуть этот проводник?
Ответ простой: отрицательный заряд на верхушке мачты уменьшится, внешнее электрическое поле внутри мачты уже не будет скомпенсировано и начнет снова двигать электроны проводимости вверх к верхнему концу мачты. Значит, по мачте потечет ток. И если нам удастся постоянно удалять избыточные заряды с верхушки мачты, в ней постоянно будет течь ток. Теперь нам достаточно разрезать мачту в любом, удобном нам месте и включить туда нагрузку (потребитель энергии) — и электростанция готова.
На рис.3 показана принципиальная схема такой электростанции. Под действием электрического поля Земли электроны проводимости из земли движутся по мачте через нагрузку и далее вверх по мачте к эмиттеру, который освобождает их из поверхности металла верхушки мачты и отправляет их в виде ионов в свободное плавание по атмосфере. Электрическое поле Земли в полном соответствии с законом Кулона поднимает их вверх до тех пор, пока они на своем пути не будут нейтрализованы положительными ионами, которые всегда опускаются вниз из ионосферы под действием того же поля.
Таким образом, мы замкнули электрическую цепь между обкладками глобального электрического конденсатора, который в свою очередь подключен к генератору G, и включили в эту цепь потребитель энергии (нагрузку). Остается решить один важный вопрос: каким образом удалять избыточные заряды с верхушки мачты?
Конструкция эмиттера
Простейшим эмиттером может служить плоский диск из листового металла с множеством иголок, расположенных по его окружности. Он «насажен» на вертикальную ось и приведен во вращение.
При вращении диска набегающий влажный воздух срывает электроны с его иголок и таким образом освобождает их из металла.
Электростанция с подобным эмиттером уже существует. Правда, ее энергию никто не использует, с нею борются.
Это — вертолет, несущий на длинном металлическом стропе металлическую конструкцию при монтаже высоких строений. Здесь есть все элементы электростанции, изображенной на рис.3, за исключением потребителя энергии (нагрузки). Эмиттером являются лопасти винтов вертолета, которые обдуваются потоком влажного воздуха, мачтой служит длинный стальной строп с металлической конструкцией. И рабочие, которые устанавливают эту конструкцию на место, прекрасно знают, что прикасаться к ней голыми руками нельзя — «ударит током». И дейсвительно, они в этот момент становятся нагрузкой в цепи электростанции.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:30 | Сообщение # 4 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Безусловно, возможны и другие конструкции эмиттеров, более эффективные, сложные, основанные на разных принципах и физических эффектах см. рис. 4-5.
Эмиттера в виде готового изделия сейчас не существует. Каждый заинтересованный в этой идее вынужден самостоятельно сконструировать себе свой эмиттер.
В помощь таким творческим людям автор приводит ниже свои соображения по конструкции эмиттера.
Наиболее перспективными представляются следующие конструкции эмиттеров.
Первый вариант исполнения эмиттера
Молекула воды имеет хорошо выраженную полярность и может легко захватить свободный электрон. Если обдувать паром заряженную отрицательно металлическую пластину, то пар будет захватывать с поверхности пластины свободные электроны и уносить их с собой. Эмиттер представляет собой щелевое сопло, вдоль которого помещен изолированный электрод А и на который подается положительный потенциал от источника И. Электрод А и острые края сопла образуют небольшую заряженную емкость. Свободные электроны собираются на острых краях сопла под воздействием положительного изолированного электрода А. Проходящий через сопло пар срывает электроны с краев сопла и уносит их в атмосферу. На рис. 4 изображено продольное сечение этой конструкции. Поскольку электрод А изолирован от внешней среды, тока в цепи источника э.д.с. нет. И этот электрод нужен здесь только для того, чтобы вместе с острыми краями сопла создать в этом промежутке сильное электрическое поле и концентрировать электроны проводимости на краях сопла. Таким образом, электрод А с положительным потенциалом является своего рода активирующим электродом. Меняя на нем потенциал, можно добиться нужной величины силы тока эмиттера.
Возникает очень важный вопрос — сколько пара нужно подавать через сопло и не получится ли так, что всю энергию станции придется израсходовать на превращение воды в пар? Проведем небольшой подсчет.
В одной граммолекуле воды (18 мл) содержится 6,02 * 1023 молекул воды (число Авогадро). Заряд одного электрона равен 1,6 * 10 (- 19) Кулона. Перемножив эти величины, получим, что на 18 мл воды можно разместить 96 000 Кулонов электрического заряда, а на 1 литре воды — более 5 000 000 Кулонов. А это значит, что при токе 100 А одного литра воды хватит для работы установки в течение 14 часов. Для превращения в пар такого количества воды потребуется совсем небольшой процент вырабатываемой энергии.
Конечно, прицепить к каждой молекуле воды электрон — задача вряд ли выполнимая, но мы здесь определили предел, к которому можно постоянно приближаться, совершенствуя конструкцию устройства и технологии.
Кроме того, расчеты показывают, что энергетически выгоднее продувать через сопло не пар, а влажный воздух, регулируя его влажность в нужных пределах.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:30 | Сообщение # 5 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Второй вариант исполнения эмиттера
На вершине мачты установлен металлический сосуд с водой. Сосуд соединен с металлом мачты надежным контактом. В середине сосуда установлена стеклянная капиллярная трубка. Уровень воды в трубке выше, чем в сосуде. Это создает электростатический эффект острия — в верхней части капиллярной трубки создается максимальная концентрация зарядов и максимальная напряженность электрического поля.
Под действием электрического поля вода в капиллярной трубке поднимется и будет распыляться на мелкие капельки, унося с собой отрицательный заряд. При определенной небольшой силе тока вода в капиллярной трубке закипит, и уже пар будет уносить заряды. А это должно увеличить ток эмиттера.
В таком сосуде можно установить несколько капиллярных трубок. Сколько потребуется воды — расчеты см. выше.
Третий вариант исполнения эмиттера. Искровой эмиттер.
При пробое искрового промежутка вместе с искрой из металла выскакивает облако электронов проводимости.
На рис.5 показана принципиальная схема искрового эмиттера. От генератора высоковольтных импульсов отрицательные импульсы поступают на мачту, положительные — на на электрод, который образует искровой промежуток с верхушкой мачты. Получается нечто подобное автомобильной свече зажигания, но по устройству значительно проще.
Генератор высоковольтных импульсов принципиально мало чем отличается от обычной бытовой газовой зажигалки китайского производства с питанием от одной пальчиковой батарейки.
Главное достоинство такого устройства — возможность регулировать ток эмиттера с помощью частоты разрядов, величины искрового промежутка, можно сделать несколько искровых промежутков и пр.
Генератор импульсов можно установить в любом удобном месте, совсем не обязательно на верхушке мачты.
Но существует один недостаток — искровые разряды создают радиопомехи. Поэтому верхушку мачты с искровыми промежутками нужно экранировать цилиндрической сеткой, обязательно изолированной от мачты.
Четвертый вариант исполнения эмиттера
Еще одна возможность — создать эмиттер на принципе прямой эмиссии электронов из материала эмиттера. Для этого нужен материал с очень низкой работой выхода электрона. Такие материалы существуют давно, например, паста из оксида бария-0,99 эв. Возможно, сейчас есть что-либо получше.
В идеале это должен быть комнатнотемпературный сверхпроводник (КТСП), которых пока не существует в природе. Но по разным сообщениям он должен скоро появиться. Здесь вся надежда на нанотехнологии.
Достаточно поместить на верхушку мачты кусок КТСП — и эмиттер готов. Проходя по сверхпроводнику, электрон не встречает сопротивления и очень быстро приобретает энергию, необходимую для выхода из металла (около 5 эв.)
И еще одно важное замечание. По законам электростатики иапряженность электрического поля Земли наиболее высока на возвышенностях — на вершинах холмов, сопок, гор и т. п. В низинах, впадинах и углублениях она минимальна. Поэтому такие устройства лучше строить на самых высоких местах и подальше от высоких строений или же устанавливать их на крышах самых высоких строений.
Еще хорошая идея — поднять проводник с помощью аэростата. Эмиттер, конечно, нужно устанавливать на верху аэростата. В таком случае можно получить достаточно большой потенциал для самопроизвольной эмиссии электронов из металла, придав ему форму отрия, и, значит, никаких сложных эмиттеров в этом случае не потребуется.
Существует еще одна хорошая возможность получить эмиттер. В промышленности применяется электростатическая окраска металла. Распыленная краска, вылетая из распылителя, несет на себе электрический заряд, в силу чего и оседает на окрашиваемый металл, на который подается заряд противоположного знака. Технология отработана.
Такое устройство, которое заряжает распыленную краску, как раз и является настоящим эмиттером эл. зарядов. Остается только приспособить его к описанной выше установке и заменить краску водой, если возникнет необходимомть в воде.
Вполне возможно, что влаги, всегда содержащейся в воздухе, будет достаточно для работы эмиттера.
Не исключено, что в промышленности существуют и другие подобные устройства, которые легко можно превратить в эмиттер.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 10:30 | Сообщение # 6 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Выводы
В результате наших действий мы подключили потребитель энергии к глобальному генератору электрической энергии. К отрицательному полюсу — Земле — мы подключились с помощью обычного металлического проводника (заземления), а к положительному полюсу — ионосфере — с помощью весьма специфического проводника — конвективного тока. Конвективные токи — это электрические токи, обусловленные упорядоченным переносом заряженных частиц. В природе они встречаются часто. Это и обычные конвективные восходящие струи, которые несут отрицательные заряды в облака, это и смерчи (торнадо). которые тащат к земле сильно заряженную положительными зарядами облачную массу, это и восходящие потоки воздуха во внутритропической зоне конвергенции, которые уносят огромное количество отрицательных зарядов в верхние слои тропосферы. И такие токи достигают очень больших значений.
Если мы создадим достаточно эффективный эмиттер, который сможет освобождать из верхушки мачты (или нескольких мачт), положим, 100 кулонов зарядов в секунду (100 ампер.), то мощность построенной нами электростанции будет равна 1000 000 ватт или 1 мегаватт. Вполне достойная мощность!
Такая установка незаменима в отдаленных поселениях, на метеостанциях и других удаленных от цивилизации местах.
• Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:
• Источник энергии является исключительно простым и удобным в использовании.
• На выходе получаем самый удобный вид энергии — электроэнергию.
• Источник экологически чист: никаких выбросов, никакого шума и т.п.
• Установка исключительно проста в изготовлении и эксплуатации.
• Исключительная дешевизна получаемой энергии и еще масса других достоинств.
Электрическое поле Земли подвержено колебаниям: зимой оно сильнее, чем летом, ежедневно оно достигает максимума в 19 часов по Гринвичу, также зависит от состояния погоды. Но эти колебания не превышают 20% от его среднего значения.
В некоторых редких случаях при определенных погодных условиях напряженность этого поля может увеличиться в несколько раз.
Во время грозы эл.поле изменяется в больших пределах и может изменить направление на противоположное, но это происходит на небольшой площади непосредственно под грозовой ячейкой.
Автор: Курилов Юрий Михайлович
Источник: http://ntpo.com/
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 11:33 | Сообщение # 7 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Схема генератора высоковольтных импульсов - как вариант для эмиттера.
Генератор, в зависимости от напряжения источника питания, вырабатывает высоковольтные импульсы амплитудой до 25 кВ. Он может работать от гальванической батареи на 6В (четыре элемента типа "А"), аккумуляторной батареи на 6... 12В, бортовой сети автомобиля, лабораторного источника питания до 15В. Диапазон применения достаточно широк: электроизгороди на ферме для животных, зажигалка для газа, электрошоковое средство защиты, и др. При изготовлении подобных устройств наибольшие трудности вызывает высоковольтный трансформатор.
Даже при удачном изготовлении он не отличается надежностью и часто выходит из строя от сырости или из-за пробоя изоляции между катушками. Попытка сделать высоковольтный генератор на основе диодного умножителя напряжения тоже не всегда дает положительный результат.
Проще всего использовать готовый высоковольтный трансформатор — автомобильную катушку зажигания от автомобиля с классической системой зажигания. Этот трансформатор отличается высокой надежностью и может работать даже в самых не благоприятных полевых условиях. Конструкция катушки зажигания рассчитана на жесткую эксплуатацию в любых погодных условиях.
Принципиальная схема генератора показана на рисунке. На транзисторах VT1 и VT2 сделан несимметричный мультивибратор, он вырабатывает импульсы частотой около 500 Гц. Эти импульсы протекают через коллекторную нагрузку транзистора VT2 — первичную обмотку катушки зажигания. В результате в её вторичной обмотке, имеющей значительно большее число витков, наводится переменное импульсное высоковольтное напряжение.
Это напряжение поступает на разрядник, если это средство самозащиты или зажигалка для газа, или на электроизгородь. В этом случае на изгородь подается напряжение с центрального вывода катушки зажигания (с того вывода, с которого напряжение поступает на распределитель и свечи), а общий плюс схемы нужно заземлить.
Если генератор будет использоваться как средство самозащиты, его удобнее всего сделать в виде палки. Взять пластмассовую или металлическую трубку такого диаметра, чтобы в неё туго вставлялась катушка зажигания своим металлическим корпусом. В остальном пространстве трубы расположить батареи питания и транзисторы. S1 в этом случае — приборная кнопка. Верхнюю часть корпуса катушки придется переделать.
Удобнее всего взять штепсельную вилку старого образца для сети 220В, с вывинчивающимися контактами. Отверстие под провод в ней нужно рассверлить так, чтобы в него плотно входила часть катушки зажигания с высоковольтным контактом. Затем нужно вывести монтажные провода от этого контакта и от общего плюса схемы и по самым краям вилки их подвести к штыревым контактами вилки.
Затем эту вилку нужно промазать эпоксидным клеем в рассверленном отверстии под провод и туго насадить на пластмассовый корпус высоковольтного контакта катушки. Под штыревые контакты вилки нужно привинтить разрядные лепестки, расстояние между которыми должно быть около 15 мм.
Катушка зажигания может быть любая от контактной системы зажигания (от электронной не подходит), желательно импортная, — она меньше по размерам и лете.
Настройка заключается в подборе номинала R1 таким образом, чтобы между разрядными лепестками был надежный электрический разряд.
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Пятница, 14.07.2017, 12:14 | Сообщение # 8 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Еще одна возможность — создать эмиттер на принципе прямой эмиссии электронов из материала эмиттера. Для этого нужен материал с очень низкой работой выхода электрона. Такие материалы существуют давно, например, паста из оксида бария-0,99 эв. Возможно, сейчас есть что-либо получше.
окись цезия Cs2O 1,0 - 1,17 эВ
оксид бария BaO 1,0 - 1,6 эВ
Ниже, моя иллюстрация крутящегося эмиттера
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Суббота, 15.07.2017, 12:10 | Сообщение # 9 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| На чертеже показана схема автоэлектронного эмиттера.
Автоэмиттер состоит из стержня-держателя 1, на который навита в виде спирали металлическая проволока 2, слой аквадага для закрепления эмиттера 3.
При диаметре навиваемой нити, равном
d, шаге навивки h, диаметре стержня-держателя D и его длине Р, площадь внешней эмиттирующей поверхности такого эмиттера (в предположении, что эмиттирует только
1/3 всей поверхности) может быть определена из формулы
Эффективная эмиттирующая поверхность пропорциональна внешней поверхности эмиттера, т. е.
S =KS, где к — коэффициент пропорциональности.
Для цилиндрического эмиттера в виде нити, имеющей ту же длину, что и длина стержня-держателя 1, эмиттирующая поверхность
Sц = 1> кг11, (считая значения к в обоих с..учаях одинаковым).
Таким образом, увеличение обшей эмиттирующей поверхности равно, д Х )> п=5
Максимальное значение п достигается при h = d. Для проволоки диаметром d =
=10 мкм, навитой на стержень диаметром
D =1 мм, и =100. При уменьшении шага навивки менее 2 вплоть до предельного (h = d) увеличивается напряжение, необходимое для получения тока автоэмиссии, из-за взаимной экранировки. Увеличение шага больше 3 практически уже не влияет на напряжение, необходимое для эмиссии, но приводит к уменьшению общего тока автоэмиссии.
Для проверки работоспособности автоэлектронного эмиттера был собран макет эмиттера со следующими параметрами: стержень-держатель (молибден, вольфрам)
D =1 мм, 3=1 см, 0=50 мкм, h =150 мк.
Концы сгирали привариваются к стержню-держателю точечной сваркой, а для увеличения жесткости системы п верхность стержня-держателя покрывается тонким слоем водного раствора акводага, толщина слоя составляет величину 0,5 — 0,6 диаметра проволоки. Меньшее значение толщин акводага ухудшает механическую прочность автокатода, а ее увеличение уменьшает стабильность тока автоэмиссии. Автоэлектронный эмиттер монтируется в диодной коаксиальной системе с расстоянием анод-катод 2 мм.
Макет диода откачивается до давления !
О мм рт. ст. с прогревом всей системы до 450 С. Эмиттер прогревается пропусканием тока через стержень-держатель до 1500 К. После тренировки при напряжении 15 кВ получают ток 35 мА.
Стабильность тока автоэмиссии в 1,5—
2 раза выше стабильности цилийдрического автокатода при сроке службы эмиттера
300 ч.
Эмиттер обладает большой надежностью, так как разрушение автокатода не происходит даже после возникновения дугового разряда в диоде. Цилиндрический катод после такого разряда, как правило, обрывается.
http://www.findpatent.ru/patent/107/1078492.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2017
|
| |
| |
| Sveon | Дата: Воскресенье, 16.07.2017, 18:41 | Сообщение # 10 |
|
Сержант
Группа: Администраторы
Сообщений: 34
Статус: Offline
| Так же, можно совместить данную схему и схему Фела
|
| |
| |
