Teslas Unipolar Dynamo-Arbeitsprinzipien

Teslas Entwurf unterschied sich auf zwei wesentliche Arten von dem von Faraday. Zuerst verwendete er einen Magneten, der im Durchmesser größer war als die Scheibe, so dass der Magnet die Scheibe vollständig bedeckte. Zweitens teilte er die Scheibe in Abschnitte mit spiralförmigen Kurven, die von der Mitte zur Außenkante ausstrahlten.

Teslas Unipolar Dynamo-Arbeitsprinzipien

Im Faraday-Unipolar-Generator "der Strom", wie Tesla bemerkte, "wird die Einrichtung daher nicht vollständig durch den externen Stromkreis gehen ... und ... bei weitem wird der größere Teil des erzeugten Stromes nicht extern erscheinen ..." (7) Dadurch, dass der Magnet die Scheibe vollständig bedeckt, nutzt Tesla die gesamte Scheibenoberfläche der aktuellen Generation und nicht nur einen kleinen Abschnitt direkt neben dem Stabmagneten, wie es beim Faraday-Gerät der Fall war. Dies erhöht nicht nur die Menge an erzeugtem Strom, sondern macht durch die Strombewegung von der Mitte zur Außenkante den gesamten Strom für die externe Schaltung verfügbar.

Noch wichtiger ist, dass diese Änderungen am Faraday-Design eines der größten Probleme in einem physikalischen System beseitigten - die Reaktion auf jede Aktion. Es ist diese Reaktion, die funktioniert, um jede Anstrengung zu annullieren, die für die ursprüngliche Handlung notwendig ist. Wenn in einem elektrischen System zwei Drahtwindungen nebeneinander gewickelt sind und ein Strom durch den Draht geschickt wird, baut der durch die erste Schleife fließende Strom ein Magnetfeld auf, das gegen den Strom arbeitet, der durch die zweite Schleife fließt.

Die spiralförmigen Unterteilungen in der Platte bewirken, dass der Strom den vollen Radius der Platte durchläuft oder, wie in seiner alternativen Version des Generators, einen vollständigen Umlauf um die äußere Kante der Platte herum ausführt. Da der Strom in einem großen Kreis am Rand der Scheibe fließt, wirkt das durch den Strom erzeugte Magnetfeld nicht wie bei herkömmlichen Generatoren nicht nur gegen den Feldmagneten über der kreisförmigen Platte, sondern verstärkt tatsächlich den Magneten. Wenn also die Scheibe die magnetischen Linien schneidet, um einen Strom zu erzeugen, verstärkt der Strom, der von der Scheibe kommt, den Magneten, wodurch er noch mehr Strom erzeugen kann.

Wie herkömmliche Gleichstromgeneratoren funktioniert der unipolare Dynamo auch als ein Motor, wenn Strom unter dem Magneten in die Scheibe gegeben wird, und dies scheint das letzte Element zu sein, das das Gerät selbstversorgend machen könnte, dh fähig ist, ein Strom, nachdem er von einer äußeren Bewegungsquelle wie fallendem Wasser oder Dampf getrennt wurde.

Die Drehung wird beispielsweise durch einen Motor mit Netzstrom gestartet. Sowohl ein Generator als auch eine Motorscheibe sind in dem magnetischen Gehäuse montiert. Wenn die Scheiben an Geschwindigkeit gewinnen, wird Strom erzeugt, der wiederum die Magnete verstärkt, wodurch mehr Strom erzeugt wird. Dieser Strom wird wahrscheinlich zuerst auf die Motorscheibe gerichtet, was die Geschwindigkeit des Systems erhöht. An einem bestimmten Punkt ist die Geschwindigkeit der beiden Scheiben groß genug, dass das durch den Strom erzeugte Magnetfeld die Stärke hat, den Dynamo / Motor von selbst zu halten.

Welcher Prozess den Unipolar-Dynamo nach dem Power-Start in Betrieb halten könnte, ist an dieser Stelle spekulativ, jedoch sind zwei Eigenschaften des Generators von Bedeutung. Erstens, wenn eine ohmsche Last, wie eine Glühbirne, zu der Schaltung hinzugefügt wird, verringert sie die Spannung in der Mitte der Platte. Diese niedrigere Spannung in der Mitte bedeutet, dass zwischen der Mitte und der Außenkante der Scheibe eine größere Spannungsdifferenz besteht als vor dem Hinzufügen der Glühlampe. Wenn der Unterschied zwischen der Mitte und der Außenseite zunimmt, arbeitet der Dynamo härter und macht mehr Strom. Zweitens, noch wichtiger, benötigt der Dynamo entweder nur sehr wenig oder keine Energie, um weiterzumachen, weil der Strom, der vom Generator kommt, doppelte Aufgabe ist. Der Strom bringt die Glühbirne zum Leuchten, aber auf ihrem Weg vom Generator zum Glühfaden in der Glühbirne wandert sie einen Weg, der den Impuls des Dynamos erhöht und daher Energie mit einer sehr niedrigen Rate verbraucht. Der Prozess setzt sich fort, so lange es scheint, bis die Wärmeverluste in dem Filament gleich der Rotationsenergie des Schwungrads des Generators sind.

In Bezug auf Elsassers Kriterien für einen sich selbst erhaltenden Generator kommt der einpolige Tesla-Generator dem Zustand eines besseren elektrischen Leiters am nächsten. Es wird nicht ein neues Material verwendet, sondern eine neue Geometrie, so dass der Strom keine eigenen Gegenkräfte erzeugt. Dies ist ähnlich, aber nicht äquivalent zu einem besseren Leiter.

Ob der Dynamo tatsächlich ein "brennstoffloser" Generator ist oder nicht, es scheint ein geniales Ingenieurstück zu sein, das eines der Grundprinzipien der Natur, eine gleichwertige und entgegengesetzte Handlung für jede Handlung, annimmt und sie durch die Verwendung eines neuartige Schaltungsgeometrie, in eine Reaktion, die zu der ursprünglichen Aktion additiv ist. Anstatt die entgegengesetzte Reaktion zu verlangsamen, die das System erzeugt, das sie erzeugte, fügt die Reaktion dem System Energie hinzu.

Tesla war jedoch nicht mit seinem mechanischen, sich selbst erhaltenden Generator zufrieden. Der Dynamo würde die Energie liefern, um eine einzige Maschine zu betreiben, aber seine Vision war es, Städte und 1900 zu beleuchten Jahrhundert In einem Artikel in der Zeitschrift beschäftigte er sich mit der Theorie einer solchen Maschine.

Stellen Sie sich vor, er schlug vor, einen geschlossenen Zylinder mit einem kleinen Loch in der Nähe des Bodens. Sagen wir, dass dieser Zylinder, fügte er hinzu, sehr wenig Energie enthält, aber dass er in einer Umgebung platziert ist, die viel Energie hat. In diesem Fall würde Energie von der äußeren Umgebung, der Hochenergiequelle, durch die kleine Öffnung am Boden des Zylinders und in den Zylinder fließen, wo es weniger Energie gibt. Man nehme auch an, dass die Energie, die in den Zylinder eintritt, in eine andere Energieform umgewandelt wird, wie zum Beispiel Wärme in mechanische Energie in einer Dampfmaschine umgewandelt wird. Wenn es möglich wäre, eine solche "Senke" künstlich für die Energie des umgebenden Mediums zu produzieren, dann "sollte es uns möglich sein, an jedem Punkt des Globus eine kontinuierliche Versorgung mit Energie zu erhalten, Tag und Nacht (8) . "

Er fuhr in dem Artikel fort, seine Energiepumpe zu erläutern, änderte aber das Bild leicht. Auf der Erdoberfläche sind wir auf einem hohen Energieniveau und können uns auf dem Grund eines Sees vorstellen, mit dem Wasser, das uns umgibt, gleich der Energie in dem umgebenden Medium. Wenn im Zylinder eine "Senke" für die Energie entstehen soll, muss das Wasser, das in den Tank fließen würde, durch etwas viel leichteres als Wasser ersetzt werden. Dies könnte getan werden, indem das Wasser aus dem Zylinder gepumpt wird, aber wenn das Wasser zurückfließt, können wir nur die gleiche Menge an Arbeit mit dem einströmenden Wasser durchführen, wie wir es getan haben, als es zum ersten Mal ausgepumpt wurde. "Folglich würde nichts in dieser Doppeloperation gewonnen werden, das Wasser zuerst zu erheben und es dann fallen zu lassen."

Energie kann jedoch in verschiedene Formen umgewandelt werden, wenn sie von einem höheren in einen niedrigeren Zustand übergeht. Er sagte: "Gehe davon aus, dass das Wasser, wenn es in den Tank gelangt, in etwas anderes umgewandelt wird, das man daraus ohne Verwendung oder mit sehr wenig Kraft entnehmen kann (9) "Wenn zum Beispiel die Energie des umgebenden Mediums als Wasser angenommen wird, sind Sauerstoff und Wasserstoff, die das Wasser bilden, die anderen Energieformen, in die es sich beim Eintritt in den Zylinder verändern könnte.

Entsprechend diesem Idealfall würde das gesamte in den Tank einströmende Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt werden ... und das Ergebnis wäre, dass das Wasser kontinuierlich einströmen würde, und dennoch würde der Tank vollständig leer bleiben, die entweichenden Gase würden entweichen. Wir würden also produzieren, indem wir zunächst eine gewisse Menge Arbeit aufwenden, um ein Waschbecken zu schaffen, in das das Wasser fließen kann, ein Zustand, der es uns ermöglicht, jede Menge Energie ohne weitere Anstrengung zu bekommen (10) .

Tesla erkannte, dass kein Energieumwandlungssystem perfekt sein würde, etwas Wasser würde immer in den Tank gelangen, aber "es wird weniger auspumpen als hineinfließen, oder mit anderen Worten, es wird weniger Energie benötigt, um den Anfangszustand aufrechtzuerhalten ist entwickelt [durch das ankommende Wasser], und das bedeutet, dass etwas Energie vom Medium gewonnen wird (11) . "

Er fand heraus, dass dieses Pumpen mit einem Kolben erfolgen konnte, "der nicht mit etwas anderem verbunden war, aber vollkommen frei war, um mit einer enormen Rate zu vibrieren (12) . "Das konnte er mit seinem" mechanischen Oszillator ", einem dampfbetriebenen Motor, der für die Erzeugung von Hochfrequenzströmen verwendet wird. Je schneller die Pumpe arbeiten würde, desto effizienter wäre es, Energie aus dem Kosmos zu gewinnen. Die Forschung auf dieser Linie gipfelte in dem Oszillator, der auf der Chicagoer Weltausstellung 1893 demonstriert wurde. Erst viel später, im Artikel von 1900, enthüllte er: "Bei dieser Gelegenheit habe ich die Prinzipien des mechanischen Oszillators enthüllt, aber den ursprünglichen Zweck von Diese Maschine wird hier zum ersten Mal erklärt (13) . "

Teslas Unipolar Dynamo-Arbeitsprinzipien 1

Es war auch im Jahre 1893, dass Tesla ein Patent auf eine elektrische Spule beantragte, die der wahrscheinlichste Kandidat für einen nichtmechanischen Nachfolger seines Energieextraktors ist. Dies ist seine "Spule für Elektromagnete", Patent Nr. 512,340. Es ist ein anderes merkwürdiges Design, weil, anders als eine gewöhnliche Spule, die durch das Drehen von Draht auf einer Röhrenform gemacht wird, diese zwei Drähte verwendet, die nebeneinander auf einer Form aber mit dem Ende der ersten gelegt sind, die mit dem Anfang der zweiten verbunden ist.

Teslas Unipolar Dynamo-Arbeitsprinzipien 2

In dem Patent erklärt Tesla, dass diese Doppelspule ein Vielfaches der Energie einer herkömmlichen Spule speichern wird (14) . Vorläufige Messungen von zwei Helices der gleichen Größe und mit der gleichen Anzahl von Windungen, eine mit einer einzigen, die andere mit einer bifilaren Wicklung, zeigen Unterschiede in der Spannungsverstärkung (15) . In 6 ist die obere Kurve von der Tesla-Konstruktion, die untere Kurve wurde von der einzelnen gewickelten Spule erzeugt. Das Patent gibt jedoch keinen Hinweis darauf, was seine ungewöhnlichere Fähigkeit gewesen sein könnte.

In dem Jahrhundert Artikel Tesla vergleicht die Gewinnung von Energie aus der Umwelt mit der Arbeit anderer Wissenschaftler, die zu dieser Zeit lernten, atmosphärische Gase zu Flüssigkeiten zu kondensieren. Insbesondere zitierte er die Arbeit eines Dr. Karl Linde, der herausgefunden hatte, was Tesla als "selbstkühlende" Methode zur Luftverflüssigung bezeichnete. Wie Tesla sagte: "Dies war der einzige experimentelle Beweis, den ich immer noch haben wollte, dass Energie aus dem Medium in der von mir erwogenen Weise erhältlich war (16) . "

Was die Linde mit Teslas Elektromagnetspule verbindet, ist, dass beide für den Werkstoff, mit dem sie arbeiteten, einen doppelten Weg einschlagen. Linde hatte einen Kompressor, um die Luft auf einen hohen Druck zu pumpen, ließ den Druck fallen, während er durch ein Rohr fuhr, und benutzte dann diese gekühlte Luft, um die Temperatur der einströmenden Luft zu reduzieren, indem sie das erste Rohr eine Sekunde lang zurückfließ Tube

Teslas Unipolar Dynamo-Arbeitsprinzipien 3

das erste einschließend (17) . Die bereits abgekühlte Luft wurde dem Kühlprozess der Maschine hinzugefügt und kondensierte die Gase schnell zu einer Flüssigkeit.

Teslas Absicht war es, die zwischen der Erde und ihrer oberen Atmosphäre eingeschlossene Energie zu verdichten und in einen elektrischen Strom umzuwandeln. Er stellte sich die Sonne als einen gewaltigen Elektrizitätsball vor, positiv geladen mit einem Potential von etwa 200 Milliarden Volt. Die Erde dagegen ist mit negativer Elektrizität aufgeladen. Die gewaltige elektrische Kraft zwischen diesen beiden Körpern konstituierte, zumindest teilweise, was er kosmische Energie nannte. Es variiert von Tag zu Tag und von Saison zu Saison, aber es ist immer präsent.

Die positiven Teilchen werden an der Ionosphäre gestoppt und zwischen ihnen und den negativen Ladungen im Erdboden, eine Entfernung von 60 Meilen, gibt es eine große Spannungsdifferenz - etwas in der Größenordnung von 360.000 Volt. Da die Gase der Atmosphäre als Isolator zwischen diesen beiden entgegengesetzten Speichern elektrischer Ladungen wirken, fängt der Bereich zwischen dem Boden und der Kante des Raums eine große Menge Energie ein. Trotz der großen Größe des Planeten ist es elektrisch wie ein Kondensator, der positive und negative Ladungen durch Verwendung eines nichtleitenden Materials als Isolator auseinander hält.

Die Erde hat eine Ladung von 90.000 Coulombs. Mit einem Potential von 360.000 Volt bildet die Erde einen Kondensator von 0.25 Farad (Farad = Coulomb / Volt) (18) . Wenn die Formel zur Berechnung der in einem Kondensator gespeicherten Energie (E = 1 / 2CV 2 ) auf die Erde aufgebracht wird, stellt sich heraus, dass das Umgebungsmedium 1,6 x 10 enthält 11 Joule oder 4,5 Megawattstunden elektrische Energie.

Um dieses Energielager anzuzapfen, musste Tesla zwei Dinge erreichen - eine "kalte Senke" in der Umgebungsenergie schaffen und eine Möglichkeit entwickeln, die "Senke" selbstpumpend zu machen. Zu erklären, wie dieser Prozess funktioniert haben könnte, erfordert wiederum Spekulation.

Eine solche "Senke" müsste in einem niedrigeren Energiezustand sein als das umgebende Medium, und damit die Energie kontinuierlich in sie einströmt, müsste die "Senke" den niedrigeren Energiezustand beibehalten und gleichzeitig die Leistungsanforderungen der angehängten Last erfüllen zu ihm. Elektrische Energie, Watt-Sekunden, ist ein Produkt aus Volt x Ampere x Sekunden. Da sich die Schwingungsdauer nicht ändert, muss entweder die Spannung oder der Strom die Variable in der Energiegleichung der Spule sein.

Da die doppelt gewickelte Spule die Spannungsdifferenz zwischen ihren Windungen maximiert, ist es wahrscheinlich, dass es der Strom ist, der minimiert wird, um einen Zustand niedriger Energie in der Spule zu erzeugen. Wenn die Spule anfangs "leer" und bei niedriger Energie wäre, würde sie bedeuten, dass sie mit einer geringen Menge Ladung bei hoher Spannung betrieben wird (19) .

Die Spule würde dann mit ihrer Resonanzfrequenz durch eine externe Stromquelle in Schwingung versetzt werden. Während eines Teils ihres Zyklus erscheint die Spule dem elektrischen Feld der Erde als eine Platte eines Kondensators. Wenn die Spannung an der Spule ansteigt, wird die Menge an Ladung, die von dem höheren Energiefeld der Erde "sinken" kann, zunehmen.

Die Energie, die in die Spule - durch die "kleine Öffnung", die nach der Physik von Tesla die atomare Struktur des Leiters zu sein scheint - genommen wird, wird in positive und negative Komponenten des Stromes "kondensiert", ein niedrigerer Energiezustand gegenüber dem Ursprungsgebiet.

Der Strom entspricht dem in Teslas Beschreibung des selbsttätigen Motors umgewandelten Wasser. Der Strom würde von der "Senke" in jede Last, die über die Spule verbunden war, "entkommen". Die Bewegung des Stroms in die Last würde ein starkes magnetisches Feld erzeugen (die erklärte Absicht des Patents), das, wenn es kollabiert, wiederum eine "Senke" mit hohem Potential und niedriger Ladung erzeugen würde, die mit dem elektrischen Feld der Erde gekoppelt wäre.

Da die einströmende Energie eine doppelte Funktion wie der einpolige Generator erfüllt, der Last Strom zuführt und die Pumpfunktion unterstützt, ist der Energieaufwand des Systems für bewegte Ladung gering, so dass das System mehr Energie aus dem Medium gewinnen kann, als es verbraucht Betrieb. Die Spule benötigt keine zusätzliche Energie von einer externen Quelle, um die Energie, die sie extrahiert hat, zu pumpen.

Energie würde direkt von der Sonne kommen.

Ein modernerer Blick auf ein solches Gerät wäre, wenn sich herausstellt, dass es auf diese theoretische Art und Weise funktioniert, es als ein selbstschwingendes kapazitives System zu beschreiben. Sobald das Gerät in Schwingung versetzt wird, wird sehr wenig Energie zum Antreiben der Last verbraucht. Da es sich um ein elektrostatisches Schwingsystem handelt, bewegt sich pro Zyklus nur eine geringe Ladung durch die Last, dh die Coulomb pro Sekunde = Ampere sind niedrig. Wenn die Ladung mit einer niedrigen Rate verwendet wird, wird die in dem kapazitiven System gespeicherte Energie mit einer langsamen Rate in Wärme umgewandelt, was es ermöglicht, dass die Oszillationen für eine lange Zeitdauer andauern.

Mit seiner prominenten Position in der Welt der Wissenschaft zu dieser Zeit ist es merkwürdig, warum Teslas Erfindung nicht kommerzialisiert oder zumindest mehr veröffentlicht wurde. Die Wirtschaft, nicht die Wissenschaft, scheint der Hauptfaktor gewesen zu sein. Die Einführung von Wechselstrom wurde von mächtigen Geldgebern aus dieser Zeit abgelehnt. Michael Pupin, ein weiterer führender Elektriker der Jahrhundertwende, schrieb in seiner Autobiographie:

... Kapitäne der Industrie ... hatten Angst, dass sie einige ihrer Gleichstromgeräte und die Anlagen für die Herstellung ausrangieren müssten, wenn das Wechselstromsystem Unterstützung bekommen würde ... Unwissenheit und falsche Vorstellungen herrschten Anfang der neunziger Jahre, weil die Industriekapitäne herrschten Aufmerksamkeit auf gut ausgebildete Wissenschaftler (20) (21) .

Teslas Patente für elektrische Generatoren und Motoren wurden Ende der 1880er Jahre erteilt. In den 1890er Jahren entstand die große Elektrizitätswirtschaft in Form von Westinghouse und General Electric. Mit Investitionen von mehreren zehn Millionen Dollar in Anlagen und Ausrüstung war die Branche nicht bereit, eine sehr profitable, zehn Jahre alte Technologie für eine neue zu verkaufen.

Tesla sah, dass man von dem selbsttätigen Generator Gewinne machen konnte, aber irgendwo entlang der Linie hatte er auf die negativen Auswirkungen hingewiesen, die das Gerät haben würde. Am Ende des Abschnitts in Jahrhundert wo er seinen neuen Generator beschrieb, schrieb er:

Ich arbeitete lange Zeit völlig davon überzeugt, dass die praktische Verwirklichung der Methode, Energie von der Sonne zu erhalten, von unberechenbarem industriellem Wert sein würde, aber das fortgesetzte Studium des Themas offenbarte, dass es kommerziell rentabel sein wird, wenn meine Erwartungen gut sind gegründet, wird es nicht so außerordentlich sein (22) .

Jahre später, im Jahre 1933, wurde er in seinen Bemerkungen über die Einführung seines brennstofflosen Generators spitzer. In Philadelphia Öffentliches Hauptbuch vom 2. November, ist ein Interview mit Tesla unter der Schlagzeile "Tesla 'Harnesses' Cosmic Energy." Darin wurde er "gefragt, ob die plötzliche Einführung seines Prinzips das gegenwärtige Wirtschaftssystem stören würde, antwortete Dr. Tesla:" Es ist schlecht verärgert schon. "Er fügte hinzu, dass jetzt wie nie zuvor die Zeit für die Entwicklung neuer Ressourcen reif sei."

Es ist fast ein Jahrhundert her, seit Nikola Tesla eine radikal neue Methode zur Stromerzeugung beansprucht hat. Die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Ressourcen ist jetzt größer als am Ende des letzten Jahrhunderts. Vielleicht werden diese übersehenen Erfindungen seine Vision von "zunehmender menschlicher Energie durch die Nutzung der Sonnenenergie" Wirklichkeit werden lassen.

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