В настоящей работе продемонстрирована возможность заряда конденсатора без образования замкнутого контура для тока проводимости. Стандартная модель цепей с сосредоточенными параметрами предсказывает, что такой заряд невозможен. В статье представлена энергетическая система, описаны физические принципы её работы и показано, что система не только восстанавливает энергию источника питания, но и заряжает конденсатор, сообщая ему значительный заряд за счёт энергии внешней среды.
Данный результат находится в противоречии с интуитивными представлениями, основанными на законах Кирхгофа, однако все процессы, приводящие к заряду конденсатора в гальванически развязанной цепи при отсутствии энергозатрат со стороны источника питания, хорошо известны, физически обоснованы и строго описаны в рамках классической электродинамики Максвелла.
Схема эксперимента.
В эксперименте используется простой принцип: транзистор периодически разрывает цепь питания катушки L1, создавая импульс напряжения. Этот импульс подаётся на отдельную катушку L2.1, второй конец которой может оставаться свободным либо подключаться к реальной земле. Вторая обмотка L2.2 (на том же каркасе, что и L2.1) через диод заряжает конденсатор.
Элементы схемы:
Источник питания: ODP6033 — линейный источник с трансформатором на 50 Гц. Погрешность измерения тока: ≤ 0.1% + 8 мА. Для проверки повторяемости эффекта измерения также проводились с другими автономными источниками питания (автомобильный пусковой бустер, бензогенератор, ИБП TERMO 1012 (1000 Вт, 12 В)). Эффект стабилен во всех случаях.
Ключ: Транзистор ci7n170sm с управляемой длительностью открытого состояния. Транзистор включён последовательно с катушкой L1 и разрывает цепь между L1 (68.9 мкГн) и минусом источника питания.
Заземление: организовано по ГОСТ, выполнено отдельным проводником, не соединено с защитным заземлением питающей сети и используется только в пределах экспериментального стенда.
Осциллограф: Siglent SDS1204X-E (полоса пропускания 200 МГц, частота дискретизации 1 Гвыб/с). Позволяет достоверно регистрировать фронты длительностью от 2–3 нс и выше. Фронты в экспериментах (десятки наносекунд) наблюдаются без искажений.
Катушка L1: индуктивность 68.9 мкГн. Один её вывод подключён к плюсу источника, второй — к стоку транзистора.
Трансформатор (воздушный сердечник):
- Первичная обмотка L2.1 (304.8 мкГн) одним концом подключена к стоку транзистора. Второй вывод L2.1 может находиться в двух состояниях: свободен (режим «без земли») либо подключён к реальному заземлению (режим «с землёй»).
- Вторичная обмотка L2.2 (844 мкГн) через диод Шоттки C4D20120D заряжает накопительный конденсатор ёмкостью 1 мкФ. Анод диода подключён к выводу L2.2, находящемуся со стороны заземления.
Катушка L1 и трансформатор L2 физически разнесены в пространстве и не имеют магнитной связи. Единственная связь между ними — электрическое соединение через сток транзистора.
Важное уточнение: Полное отсутствие гальванической связи между элементами схемы невозможно в том смысле, что, согласно электродинамике Максвелла, все элементы схемы, источник питания, земля, экспериментатор находятся в едином энергетическом поле. Гальваническая развязка означает лишь отсутствие замкнутого пути для тока проводимости, но не исключает взаимодействие между элементами схемы через полевую структуру пространства и передачу энергии из окружающего пространства через токи смещения и электромагнитное поле.
Измерение тока в цепи источника с помощью токового шунта.
На фотографии представлен лабораторный стенд. При напряжении источника питания 42 В ток потребления равен нулю. При открытии транзистора ток в цепи идёт, но амперметр источника питания показывает ноль. Чтобы понять причину отсутствия тока потребления, между плюсом источника питания и индуктивностью L1 был включён шунт.
Схема подключения шунта. Шунт включён последовательно в цепь между плюсом источника питания и индуктивностью L1. Земля пробника осциллографа подключена к плюсу источника питания (опорная точка). Сигнальный щуп осциллографа подключён к стороне шунта, идущей к индуктивности L1. Такое подключение позволяет фиксировать падение напряжения на шунте, которое при открытом транзисторе имеет отрицательную полярность относительно плюса источника.
Прямой ток (транзистор открыт). На осциллограмме (жёлтый луч — падение напряжения на шунте, пропорционально току; бордовый — напряжение на затворе транзистора) зафиксировано: когда транзистор открыт (высокий уровень на затворе), падение напряжения на шунте составляет U_sh(forward) = -56 мВ = -0.056 В. Знак «минус» указывает на то, что ток течёт от плюса источника через шунт, катушку L1, транзистор к минусу источника.
Ток в открытом состоянии рассчитывается по закону Ома:
I_forward = |U_sh(forward)| / R_sh = 0.056 / 0.075 ≈ 0.75 А.
Длительность открытого состояния транзистора составляет t_on = 916 нс. Энергия, переданная источником за один импульс (при условии, что напряжение источника остаётся стабильным 12 В в течение всего времени открытого состояния):
E_taken = U_source * I_forward * t_on = 12 * 0.75 * 916e-9 ≈ 8.24e-6 Дж = 8.24 мкДж.
Обратный ток (транзистор закрыт). На второй осциллограмме детально показано, что после закрытия транзистора возникает импульс тока длительностью 232 нс. В пике амплитуда падения напряжения на шунте достигает 998 мВ. Данный импульс имеет положительную полярность, что указывает на то, что этот ток направлен к источнику питания, то есть возвращается в источник. Паразитная индуктивность проволочного шунта вносит погрешность, которая, однако, не влияет на основные выводы — сам факт наличия мощного обратного импульса сомнению не подвергается.
Расчёт обратного тока и энергетический анализ.
Пиковый обратный ток: I_return_peak = 0.998 / 0.075 ≈ 13.3 А.
Энергия, запасённая в L1 перед разрывом: E_L1 = 0.5 * 68.9e-6 * 0.75² ≈ 19.4 мкДж.
Энергия, необходимая для создания обратного тока 13.3 А через L1: E_return_needed = 0.5 * 68.9e-6 * 13.3² ≈ 6.1 мДж.
Отношение: 6.1 мДж / 19.4 мкДж ≈ 314 раз.
Ток, возвращаемый в источник, не является реактивной энергией — энергией, которая циркулирует между источником питания и реактивным элементом (в идеале давая минимальный ток потребления). При такой циркуляции энергия, отданная источником, должна быть равна энергии, возвращённой в источник. В нашей схеме этого равенства нет. Возвратный ток создаётся динамикой изменения тока di/dt при резком разрыве индуктивности L1.
Таким образом, энергия обратного импульса в сотни раз превышает энергию, ранее запасённую в L1, что свидетельствует об участии дополнительного источника энергии.
Что показывает ноль на амперметре
Ноль на амперметре лабораторного источника OWON ODP6033 (и многих других цифровых источников) демонстрирует не отсутствие тока, а баланс между энергией, отданной источником в схему, и энергией, возвращённой из схемы обратно в источник.
Это связано с особенностями работы его измерительной системы:
- Источник имеет высокую точность (разрешение 1 мА) и низкий уровень пульсаций (линейная топология).
- Амперметр в таких приборах измеряет усреднённое (или интегральное) значение тока за период времени, значительно превышающий длительность импульса (916 нс). Он не разделяет прямой и обратный токи.
- Кроме того, амперметр может брать значение тока по модулю, ошибочно интерпретируя возврат энергии в источник как её потребление.
В результате мощный обратный импульс (13.3 А) компенсирует прямой ток (0.75 А) в показаниях прибора, давая ноль, хотя мгновенные токи в цепи велики. Если же амперметр работает по модулю, обратный импульс будет зарегистрирован как ток потребления, что полностью искажает реальную картину энергообмена и приводит к ложному выводу о высоком потреблении схемы.
Показания встроенного амперметра в подобных экспериментах не следует интерпретировать как измерение мощности, потребляемой схемой от источника. Ноль означает лишь равенство отданной и возвращённой энергии за время усреднения, но не отсутствие тока как такового.
Влияние земли на заряд конденсатора.
В видеоролике (ссылки ниже) показана схема и её настройка, которая не только восстанавливает энергию источника питания (баланс энергий равен нулю), но и заряжает конденсатор, сообщая ему значительную энергию из распределённой ёмкости системы «катушка — земля».
Режим без земли. При отсутствии заземления заряд конденсатора 1 мкФ составляет примерно 12 В, ток потребления равен нулю.
Режим с землёй. После подключения заземления ток потребления на источнике питания возрастает до 0.017 А. Это означает, что баланс энергий нарушился: схема берёт энергии больше, чем возвращает. Заряд конденсатора при этом увеличивается до 100 В.
Таким образом, подключение к реальной земле формирует заряд конденсатора, при этом гальваническая связь между схемой и землёй полностью отсутствует.
Расчёт энергии конденсатора
Режим «без земли» (U = 12 В):
E_без_земли = 0.5 * 1e-6 * 12² = 0.5 * 1e-6 * 144 = 72e-6 Дж = 72 мкДж.
Режим «с землёй» (U = 100 В):
E_с_землёй = 0.5 * 1e-6 * 100² = 0.5 * 1e-6 * 10000 = 5000e-6 Дж = 5 мДж = 5000 мкДж.
Подключение к земле увеличивает энергию конденсатора почти в 70 раз (5000 / 72 ≈ 69.4) при незначительном росте тока потребления (с 0 А до 0.017 А), что подтверждает участие дополнительного источника энергии — предположительно, распределённой ёмкости системы «катушка — земля».
В следующей части видеоролика показано, что подбором частоты следования импульсов баланс энергий (переданной в схему и возвращённой обратно) восстанавливается и становится равным нулю, что демонстрирует амперметр на источнике питания.
После настройки баланса напряжение на источнике питания поднимается до 42 В. Конденсатор заряжается до 306 В, баланс энергий сохраняется, и ток потребления на источнике питания остаётся равным нулю.
Расчёт энергии конденсатора (режим 42 В / 306 В):
E_42_306 = 0.5 * 1e-6 * 306² = 0.5 * 1e-6 * 93636 = 46818e-6 Дж ≈ 46.8 мДж = 46800 мкДж.
Сравнение с режимом «без земли» (72 мкДж):
E_42_306 / E_без_земли = 46800 / 72 ≈ 650 раз.
Таким образом, при напряжении источника 42 В и заземлении конденсатор запасает энергию в 650 раз большую, чем в режиме без земли при 12 В, при этом ток потребления остаётся равным нулю (баланс энергий восстановлен).
Физический механизм процесса.
Физический механизм процесса работы схемы известен и описан более 100 лет назад (1861 г. – Дж. Максвелл ввёл понятие тока смещения; 1865 г. – опубликована «Динамическая теория электромагнитного поля»; 1873 г. – вышел «Трактат об электричестве и магнетизме»; 1884 г. – Дж. Пойнтинг ввёл вектор плотности потока энергии):
В процессе закрытия транзистора в точке разрыва цепи (сток транзистора) возникает изменяющееся электрическое поле. При подключении заземления это изменение распространяется вдоль проводника между стоком транзистора и точкой заземления. Электрическое поле в проводнике приводит к формированию поверхностных зарядов, которые задают граничные условия для электрического поля E в окружающем пространстве. Распределение поверхностных зарядов определяется уравнениями Максвелла и уравнением непрерывности ∂ρ/∂t + div J = 0, выражающим закон локального сохранения электрического заряда.
Изменение электрического поля формирует ток смещения, который, согласно уравнению Максвелла–Ампера, определяет ротор магнитного поля, задаваемый уравнением curl H = J + ∂D/∂t. Именно ток смещения создаёт вихревое магнитное поле H в окружающем пространстве, вектор которого направлен по касательной к поверхности проводника.
Вектор Пойнтинга S = E × H определяется значениями полей E и H и при наличии нагрузки направлен извне к центру проводника. Таким образом, вектор Пойнтинга однозначно указывает на поступление энергии в нагрузку из внешнего пространства, но не из земли, как принято считать среди некоторых исследователей.
В гальванически развязанной цепи L2.1 ток проводимости отсутствует — нет замкнутого пути для движения зарядов. Энергия в L2.2 индуцируется в результате переноса энергии из внешнего пространства в L2.1. В замкнутой цепи L2.2 — диод — конденсатор образуется ток проводимости, который выпрямляется диодом и накапливается в конденсаторе.
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея — Максвелла, di/dt (изменение тока в катушке L1, вызванное резким закрытием транзистора) является дополнительным источником энергии: она создаёт ЭДС самоиндукции, которая формирует импульс высокого напряжения. Импульс напряжения не может существовать без тока проводимости — это обратный ток (13,3 А), который возвращается в источник питания через замкнутую цепь, образованную обратным диодом и ёмкостью перехода транзистора или токами проводимости.
Источник питания не отдаёт энергию в окружающее пространство, он только создаёт условия для формирования полевой структуры «сток транзистора — земля». Одновременно с этим динамика изменения тока в катушке L1*(dI/dT) формирует возвратный ток, который подбирается таким образом, чтобы получить баланс между энергией, взятой от источника питания, и вернувшейся обратно, ориентируясь на нулевой ток потребления источника питания либо на увеличение заряда аккумуляторной батареи.
Примечание.
Ссылки на математические уравнения в данном описании не предназначены для погружения читателя в высшую математику. Их цель — показать, что рассматриваемые процессы, приводящие к заряду конденсатора в гальванически развязанной цепи при отсутствии энергозатрат со стороны источника питания, хорошо известны, физически обоснованы и строго описаны в рамках классической электродинамики, заложенной основателями этой теории.
Вывод.
Мы получили открытую систему, которая не только восстанавливает энергию источника питания (баланс энергий равен нулю), но и заряжает конденсатор, сообщая ему значительный заряд за счёт внешней энергии пространства.
Схема проста для повторения, никаких «чудес» не совершает — всё предельно просто и понятно.
Категорически запрещается повторять данный эксперимент.
Данная работа демонстрирует эффекты, связанные с передачей энергии через электромагнитное поле окружающего пространства. В ходе эксперимента были зафиксированы явления, выходящие за рамки стандартных представлений о работе электрических цепей. В связи с этим эксперимент представляет потенциальную опасность.
Данный эксперимент не предназначен для повторения неподготовленными лицами и в бытовых условиях. Он требует специализированного оборудования, экранированного помещения и соблюдения мер радиационной и электромагнитной безопасности. Автор не несёт ответственности за любые последствия попыток воспроизведения эксперимента.
Конденсатор C2 заряжается до 200 В и более. Это смертельно опасно. Даже после отключения питания конденсатор сохраняет заряд длительное время и может причинить тяжёлые электротравмы.
При увеличении частоты баланс энергий не нарушается, однако пространство начинает «играть». Зафиксированы случаи самопроизвольного включения светодиодных ламп, управляемых через электромагнитные реле, без какого-либо гальванического соединения со схемой. Это свидетельствует о наличии непредсказуемых полевых взаимодействий. Не исключено повреждение чувствительного оборудования, включая медицинскую аппаратуру, системы жизнеобеспечения, бортовую электронику.
Электромагнитное поле, создаваемое схемой, может нарушать работу кардиостимуляторов, инсулиновых помп и других имплантированных электронных устройств. Эксперимент категорически запрещён для лиц с такими устройствами.
Природа передачи энергии из поля до конца не изучена. Длительное воздействие на биологические объекты не исследовалось. Возможны непредвиденные последствия для здоровья.
Копилка:
Электричество НЕ течёт по проводам — открытие Ричарда Фейнмана
Друзья,
Цель платформы Дзен — не обеспечить доступ к информации, коммерческая деятельность вторична, главное — контроль и цензура. Если статья не вписывается в «научный» нарратив, главным инструментом становится не удаление, что может вызвать протест и прекращение публикаций, а искажение статистики. Просмотры исчезают, охват обнуляется, статья становится недоступной.
Это цензура нового типа. Уже не человек, а машина без объяснений и права на апелляцию, решает, что достойно вашего внимания, а что — нет. Она пресекает не ложь, а живой интерес к темам, выходящим за рамки официального курса. Она пресекает не нарушения, а сам потенциал к инакомыслию, как на стороне автора, обесценивая его работу за счёт уменьшения просмотров и ничтожных отчислений, так и на стороне читателя, отказывая ему в праве на информацию.
Но у этой системы есть ахиллесова пята — ваше осознанное действие. Ваш лайк, комментарий, долгий просмотр — Это способ сказать автору «мне это интересно», а системе: «я имею право на информацию».
Особая благодарность тем, кто воспользовался кнопкой "Поддержать".