К вопросу об энергетике будущего
В 1931 году Никола Тесла продемонстрировал действующий прототип электромобиля, движущегося без каких-либо традиционных источников тока. Он заменил традиционный двигатель внутреннего сгорания у предоставленного ему автомобиля на электродвигатель переменного тока (80 л.с., 1800 об/мин). Из радиодеталей, купленных в обыкновенном магазине, Тесла собрал устройство размером 60x30x15 см, из которого торчали два стержня. Присоединив провода, идущие от устройства к контактам электродвигателя, Никола Тесла сел в автомобиль и поехал.
(Википедия)
Нужен ли человечеству новый вид энергии? Исследования аналитиков показывают, что без нового мощного источника чистой энергии нельзя выйти из надвигающегося энергетического кризиса и решить сопутствующие ему многочисленные нарастающие проблемы экологии и глобального изменения климата, и потребность в нем только растет.
Если необходимость нового вида энергии не вызывает сомнений, то нужно определиться, где искать его источник? Известные виды чистой энергии: гидравлическая, ветровая, геотермальная, солнечная, ядерная ресурсно ограничены. Промышленное использование термоядерной энергии пока видится в очень отдаленной перспективе.
В то же время мы «купаемся» в море окружающей и атакующей Землю энергии: космические лучи, нейтринное излучение, темная энергия, гравитационные, электрические и магнитные поля и др. Хотелось бы научиться утилизировать все эти энергии. Ну а начать представляется целесообразным с наиболее исследованной из них - электрического поля, с которым человечество знакомо порядка трех тысяч лет.
А.Эйнштейн определяет электрическое поле как нечто, обладающее энергией, помещающееся между заряженными телами, чтобы описать действующую между ними силу [1]. С ним соглашаются Р.Фейнман [2] и И.Савельев [3].
Устоявшимся является следующее определение электрического поля [4]: «особый вид материи, создаваемый в окружающем пространстве заряженными частицами или телами, посредством которого осуществляется взаимодействие между этими заряженными частицами или телами». Силовой характеристикой электрического поля служит вектор его напряженности Е = F/q, где F - сила, действующая на заряд q.
Взгляды Н.Теслы несколько выбивались из общего ряда. В теории электричества у Н.Теслы основополагающим было понятие эфира – некой невидимой субстанции, заполняющей весь мир и передающей колебания со скоростью, во много раз превосходящей скорость света. Каждый миллиметр пространства, полагал Н.Тесла, насыщен безграничной, бесконечной энергией, которую нужно лишь суметь извлечь [5]. Однако, несмотря на множество сделанных гениальным славянином в электротехнике изобретений, по словам самого Н.Теслы, за 80 лет знакомства с электричеством он по-прежнему не в состоянии ответить на вопрос: Что же такое электричество?
Это следует и из рассказа племянника Н.Теслы г-на Сабо, принимавшего участие в испытании электромобиля в 1931г. в Буффало: «По поводу источника энергии дядя упоминал "таинственное излучение, которое исходит из эфира". Маленький прибор очевидно был приспособлен для собирания этой энергии. Тесла также сказал, что "энергия доступна в безграничных количествах". Он утверждал, что, хотя "он еще не знает, откуда в точности она исходит, человечество должно быть очень благодарно за её наличие"».
Исходя из изложенного, попробуем найти новый, не противоречащий известным знаниям об электричестве, путь дальнейшего продвижения вперед.
Гипотеза существования потока электрического поля: Допустим, имеется еще некоторое (дополнительно к трем, известным человечеству) количество измерений материального мира. Пусть одно из них сопрягается с нашей (ощущаемой людьми) Вселенной через точки (проколы, порталы), являющиеся положительными и отрицательными зарядами. И пусть это измерение проявляется в существовании между положительными и отрицательными зарядами потока материальной энергии, пропорционального значениям этих зарядов. Назовем его потоком электрического поля (электрополевым потоком).
Таким образом, если гипотеза верна, мы получаем внешний источник энергии, похожий по физике действия на сквозняк в квартире и, заодно, избегаем обвинений в строительстве «вечного двигателя». Дальнейшее представляется несложным – нужно лишь придумать своеобразное «ведро», которым можно «черпать» энергию из этого потока. Например, по аналогии с водяной мельницей, в которой поток воды поочередно перенаправляется на наполнение - освобождение ковшей рабочего колеса, заставляя его выполнять механическую работу.
Для этого можно использовать два известных с давних времен электрических эффекта [6]. Первый – клетка (цилиндр) Фарадея, позволяющая создавать (экранировать) в потоке электрического поля зону, свободную от действия поля. Второй – явление электростатической индукции [7], вызывающей поляризацию в диэлектриках и разделение (индуцирование) зарядов в проводниках.
Если теперь в некотором электрическом поле (например, в электрическом поле Земли) поместить проводник и периодически экранировать его от действия поля, то получим индуцированный полем в проводнике переменный ток, который может быть использован для питания нагрузки. Заметим, что само по себе перемещение экрана в электрическом поле не требует выполнения работы и никак не может повлиять на величину заряда, образующего поле.
Принципы работы реализующего этот способ устройства поясним рисунком 1.
Электрическое поле напряженностью Е создается постоянным зарядом Q. Экран 2 перемещается перпендикулярно силовым линиям поля над Приемником 1, то полностью открывая его для силовых линий поля, то полностью перекрывая его. Приемник 1 представляет из себя емкость, имеющую две, расположенные перпендикулярно силовым линиям поля проводящие плоскости, электрически соединенные между собой через нагрузку Rн. Второй изображенный на рисунке приемник присутствует для повышения эффективности использования рабочего пространства устройства. Он может работать на свою нагрузку, или, включаясь последовательно с первым, увеличивать выходное напряжение устройства.
В положении полностью открытого приемника, между его пластинами действует образуемая полем разность потенциалов (напряжение) U = E*d, под действием которой емкость С приемника начнет заряжаться до той же величины противоположного знака напряжения U = q/C электронами (электронным током), перемещающимися от одной пластины к другой, через нагрузку Rн. При полностью экранированном приемнике, произойдет разряд емкости, также через нагрузку Rн, током противоположного направления. Эпюры токов и напряжений, составленные при условии, что движение экрана начинается по окончании заряда (разряда) емкости и скорость перекрытия экраном приемника значительно превышает скорость перезарядки емкости, представлены на рисунке 2. Они, по сути, являются стандартными процессами заряда-разряда емкости.
Для практической проверки выдвинутой гипотезы электрополевого потока, заинтересованным научным организациям электрорадиотехнического профиля предлагается организовать проведение эксперимента по изложенной выше схеме.
Положительный результат эксперимента, заключающийся в установлении факта, что совершение работы по механическому перемещению Экрана 2 потребует меньше энергии, чем количество электрической энергии, генерируемой в Приемнике 1, будет означать экспериментальное подтверждение существования материального потока электрического поля и обретение человечеством неограниченного (в рамках сегодняшних знаний) источника чистой энергии.
На описанную технологию прямого преобразования энергии электростатического поля автором получен патент РФ № 2471284 на изобретение «Способ получения электроэнергии», а также получен ряд других патентов на изобретение, позволяющих получать как электрическую, так и механическую энергию, позволяющих осуществлять:
1.Обеспечение технических потребителей, транспортных средств и средств доставки всех возможных видов автономными источниками электрической энергии на основе прямого преобразования энергии электростатического поля в энергию электрического тока с помощью генераторов по патентам РФ № 2454783, № 2474903, №2443033, №2471284, № 2471283, № 2593456, № 2716266.
2.Обеспечение транспортных средств и средств доставки, летательных аппаратов, перемещающихся в любых средах, перспективных средств борьбы с астероидной угрозой универсальным движителем на основе прямого преобразования энергии электростатического поля в механическую энергию по патентам РФ № 2629846, № № 2733068.
3.Обеспечение технических и жилых зон горячей водой по патенту РФ № 2460019.
Автор готов к сотрудничеству в создании генераторов электроэнергии и других направлениях из перечисленных выше областей, с предприятиями-резидентами РФ, Союзного государства и ЕАЭС.
Литература
1.Эйнштейн А. Эволюция физики. М.: ООО «Тайдекс Ко». 2005. с.134-139, 144-146, 209-212.
2. Фейнман Р.Ф. и др. Фейнмановские лекции по физике. Т.5. М. 2010. с.24-25.
3.Савельев И.В. Курс общей физики. Т2. М. 2008. с.16-17, 95-97.
4.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М. 1974. с.343.
5.Тесла Н. Лекции и статьи. М.: «Tesla Print». 2003. с.23-25.
6. Ландсберг Г.С. (ред) Элементарный учебник физики. Т2. М.: Физматлит, 2008. с.24-27, 71-74.
7.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники М.: Высшая школа, 1967. с.578.
Автор: Степанец Владимир Андреевич,
Заслуженный испытатель космической техники, КТН, СНС, изобретатель,
Е-mail: stepanets-va@mail.ru
Опубликовано: Степанец В.А., Гаврилов С.Д. Электрополевая энергетика: постановка задачи.//Научно-технический сборник РАН и МЧС «Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций» № 2, 2014, с.96-105.