Nikola Teslas World Wireless System

I juni 1899, en vitenskapsmann av serbisk opprinnelse, Nikola Tesla, begynner eksperimentelt arbeid i laboratoriet sitt i Colorado Springs (USA). Teslas mål på den tiden var en praktisk studie av muligheten for å overføre elektrisk energi gjennom det naturlige miljøet.

Teslas laboratorium er oppført på et enormt platå, som ligger i en høyde av to tusen meter over havet, og området i hundrevis av kilometer rundt er kjent for ganske hyppige tordenvær med svært skarpe lyn.

Tesla sa at han ved hjelp av en finjustert enhet var i stand til å oppdage lynnedslag i en avstand på syv eller åtte hundre kilometer fra laboratoriet hans. Noen ganger ventet han nesten en time på lyden av torden fra neste lynutladning, mens enheten hans nøyaktig bestemte avstanden til der utladningen hadde skjedd, samt tiden etter at lyden ville nå laboratoriet hans.

Forskeren ønsket å studere elektriske vibrasjoner i kloden, og installerte mottakstransformatoren slik at primærviklingen ble jordet med en av terminalene, mens den andre terminalen var koblet til en ledende luftterminal, hvis høyde kunne justeres.

Sekundærviklingen til transformatoren er koblet til en følsom selvregulerende enhet. Oscillasjoner i primærviklingen førte til at det oppsto strømpulser i sekundærviklingen, som igjen drev opptakeren.

En dag observerte Tesla lynnedslag fra et tordenvær som raste innenfor en radius på mindre enn 50 kilometer fra laboratoriet hans, og ved hjelp av enheten hans klarte han å registrere rundt 12 000 lynutladninger på bare to timer!

Under observasjonene ble forskeren først overrasket over at lynnedslag lenger unna laboratoriet hans ofte hadde en sterkere innvirkning på opptaksenheten hans enn de som slo nærmere. Tesla slo utvetydig fast at forskjellen i styrke på utslippene ikke var årsaken til forskjellene. Men hva da?

Den tredje juli gjorde Tesla sin oppdagelse. Da han observerte et tordenvær den dagen, bemerket forskeren at stormskyene som suser i høy hastighet fra laboratoriet hans genererte nesten regelmessige (gjentakende med nesten jevne mellomrom) lynnedslag. Han begynte å se på båndopptakeren sin.

Etter hvert som tordenværet beveget seg bort fra laboratoriet, ble strømpulsene i mottakertransformatoren først svekket, men økte så igjen, en topp kom, så passerte og ble erstattet av en reduksjon i intensitet, men så kom en topp igjen, så en nedgang igjen .

Han observerte dette distinkte mønsteret selv når tordenværet allerede hadde beveget seg omtrent 300 kilometer fra laboratoriet hans, forble intensiteten av de resulterende forstyrrelsene ganske betydelig.

Forskeren var ikke i tvil om at dette var bølger som spredte seg fra stedene der lynet slo ned til bakken, som langs en vanlig ledning, og han observerte toppene og bunnene deres akkurat i de øyeblikkene da stedet for mottaksspolen traff dem.

Tesla begynte deretter å bygge en enhet som ville generere lignende bølger. Det måtte være en krets med veldig høy induktans og så liten motstand som mulig.

En sender av denne typen kan overføre energi (og informasjon), men i hovedsak ikke på samme måte som implementert i Hertz-enheter, det vil si ikke gjennom elektromagnetisk stråling… Dette er ment å være stående bølger som forplanter seg langs jorden som en leder og gjennom en elektrisk ledende atmosfære.

Slik forskeren har tenkt, må frekvensen i energioverføringssystemet hans reduseres i en slik grad at utslippet (!) av energi i formen minimeres elektromagnetiske bølger.

Så, hvis betingelsene for resonans er oppfylt, vil kretsen kunne akkumulere den elektriske energien til mange primærpulser som en pendel. Og effekten på mottaksstasjoner innstilt på resonans vil være harmoniske svingninger, hvis intensitet i prinsippet kan overstige fenomenene med naturlig elektrisitet som Tesla observerte under tordenvær i Colorado.

Med en slik overføring antar forskeren at han vil bruke ledningsegenskapene til det naturlige mediet, i motsetning til Hertz sin metode med stråling, hvor mye energi rett og slett forsvinner og bare en svært liten brøkdel av den overførte energien når mottakeren.

Hvis du synkroniserer Teslas mottaker med senderen hans, kan energi oppnås med en virkningsgrad på opptil 99,5% (Nikola Tesla, artikler, s. 356), som ved å overføre strøm gjennom en ledning med lav motstand, men i praksis overføringen strøm oppnås trådløst. Jorden fungerer som den eneste lederen i et slikt system. Teknologien mener Tesla gjør det mulig å bygge et verdensomspennende system for trådløs overføring av elektrisk energi.

Analogien Tesla ga kontrasterende hans system til Hertzian systemet når det gjelder effektiviteten av energi (eller informasjon) overføring er dette.

Tenk deg at planeten Jorden er en gummikule fylt med vann. Senderen er en frem- og tilbakegående pumpe som opererer på et tidspunkt på overflaten av ballen — vann trekkes fra ballen og returneres til den med en viss frekvens, men perioden må være lang nok til at ballen som helhet kan utvide seg og trekke seg sammen kl. den frekvensen.

Da vil trykksensorene på overflaten av ballen (mottakerne) bli informert om bevegelser, uavhengig av hvor langt fra pumpen de er plassert, og med samme intensitet.Hvis frekvensen er litt høyere, men ikke veldig høy, vil svingningene reflekteres fra den motsatte siden av ballen og danne noder og antinoder, mens hvis det arbeides i en av mottakerne, vil energien bli forbrukt, men dens overføring vil vise seg å være veldig økonomisk...

I det hertziske systemet, hvis vi fortsetter analogien, roterer pumpen med en enorm frekvens, og åpningen som vannet føres inn og returneres gjennom er veldig liten. En kolossal del av energien brukes i form av infrarøde varmebølger, og en liten del av energien overføres til ballen, slik at mottakerne kan gjøre svært lite arbeid.

I praksis foreslår Tesla å oppnå resonansforhold i verdens trådløse system som følger. Senderen og mottakeren er vertikalt jordede multi-turn-spoler med høy overflateledningsevne ved terminalene festet til deres øvre ledninger.

Senderen drives av en primærvikling, som inneholder betydelig færre omdreininger enn sekundæren, og er i sterk induktiv forbindelse til bunnen av en jordet flersvings sekundærspole.

Vekselstrømmen i primærviklingen oppnås ved hjelp av en kondensator. Kondensatoren lades av kilden og utlades gjennom primærviklingen til senderen. Svingningsfrekvensen til den primære oscillerende kretsen som dannes på denne måten er lik frekvensen av frie oscillasjoner til sekundærkretsen, og lengden på ledningen til sekundærviklingen fra bakken til terminalen er lik en fjerdedel av bølgelengden til oscillasjonene som forplanter seg langs den.

Forutsatt at nesten all den selvelektriske kapasiteten til sekundærkretsen faller på terminalen, er det ved terminalen at antinoden (alltid maksimal sving) til spenningen og noden (alltid null) av strømmen oppnås, og ved jordingspunktet - antinoden til strømmen og noden til spenningen Mottakeren har en lignende design som senderen, med den eneste forskjellen at hovedspolen er multi-turn, og den korte nederst er en sekundær.

Ved å optimalisere mottakerkretsen kom Tesla til den konklusjon at for den mest effektive driften må spenningen fra sekundærviklingen korrigeres. For dette utviklet forskeren en mekanisk likeretter, som ikke bare gjør det mulig å korrigere spenningen, men også overføre energi til lasten bare i de øyeblikkene når spenningen til sekundærviklingen til mottakskretsen er nær amplitudeverdien.