3,2
рейтинг
17 декабря 2013 в 07:30

Администрирование → Башня Тесла: электротехнический расчет

Я с большим удовольствием прочитал топик-исследование башни Тесла.
Безусловно, авторы ставят очень заманчивую цель: передача энергии без проводов, в планетарных масштабах, просто мечта энергетики.
Анализ, проведенный в топике, глубок, формулы — классика радиотехники, все расчеты верны.
Но после прочтения остался вопрос: если все сделать согласно авторам, то что мы получим? Какие характеристики передачи энергии будут у такой системы?

Вот цитата из источника:
Откуда мы возьмем “заземление”, к которому подключается генератор для накачки такого резонатора на ранее приведенном рисунке?
… для генератора башня это и есть “заземление” через сопротивление, равное активному сопротивлению башни

Позволим себе поставить это утверждение авторов под сомнение, и провести расчеты именно в этом направлении.
Суть заземления — в способности земли практически неограниченно накапливать и отдавать заряд. Неограниченно следует понимать как «очень много», учитывая размеры планеты Земля. Ниже мы оценим эту «неограниченность», но обо всем по порядку.

Далее везде расчеты проведены с упрощением (сумма вместо корня из суммы квадратов, амплитудное значение вместо действующего, округление величин).
Рассматриваться такие расчеты должны как оценочные.


Земля как проводник

Давайте вначале рассмотрим передачу чего угодно электрического — энергии, сигналов — по одному проводу с использованием земли в качестве второго проводника:
image

Будет ли такое работать? Будет, и работает — авторы публикации отметили в качестве подтверждения этого трамваи.
Земля замечательно выполняет роль второго проводника, и сопротивление земли, как справедливо отметили авторы, действительно не зависит от расстояния между электродами, которые воткнуты помещены в землю.
(На эту тему есть даже задача на втором курсе физфака).

Побочное действие этого способа передачи энергии хорошо знакомо многим — если взять в руки фазу сети 220 Вольт, и при этом изоляция подошв оставляет желать лучшего — (мокрый пол etc.), то может хорошо ударить током, цепь второго провода замыкается через землю.

Будет ли работать вот такая конструкция:
image
Конечно будет — почему нет, Земля2 так же точно выполняет роль второго проводника. Следует отметить, что все сказанное авторами про картину распределения потенциалов земли при протекании переменного тока через землю как проводник, скорее всего, имеет место быть — распределение, стоячие волны и пр.
Чуть короче: играет роль, в какие точки поверхности планет подключать провода приемника.

Подтверждение такого распределения в планетарном масштабе было бы фееричным и очень красивым экспериментом.

Изолированные «земли»


А что предлагают нам авторы? Схематично это можно изобразить таким вот образом:
image
Несмотря на кажущуюся нелепость такой схемы, в определенных рамках она работоспособна. В качестве сопутствующего примера можно привести радиосвязь: землей может служить общий провод схемы, тело человека etc. Есть масса ситуаций, когда ни земля передачика, ни земля приемника не подключены к общей земле.
Пример, конечно, не совсем удачный — в радиосвязи передача энергии производится излучением, мы такую ситуацию не рассматриваем, и это просто иллюстрация того, что «землей» может быть не обязательно сама поверхность планеты, а просто некий проводник.

В качестве иллюстрации способа передачи энергии с помощью башни Тесла можно привести вот такой опыт: если собрать генератор переменного напряжения достаточной величины, и поднести к генератору любой металлический предмет, между выводом генератора и этим предметом загорается дуга:


Авторы описали механизм передачи энергии подобным образом: потенциал изолированного металлического предмета относительно бесконечности (прости меня физфак...) равен нулю. Генератор постоянно перезаряжает эту железяку, меняя ее потенциал, и между выводом генератора и предметом протекает ток.
Высокая частота в подобных конструкциях требуется для поддержания силы тока, достаточной для горения дуги (ток через емкость металлического предмета пропорционален частоте — см. ниже).

То есть все-таки работать будет?

Расчет изолированной «земли» и связанных параметров



Передатчик


Ток генератора «утекает» в бесконечность через емкость вверху башни Тесла (которая играет роль земли для генератора). Пусть для простоты это будет шар радиусом 1 метр (ни сути, ни порядков величин это не меняет).

Фактически ток «втекает» в проводник, повышая его заряд и, как следствие, потенциал. На одном полупериоде тока проводник будет заряжаться до одного знака, когда ток поменяет знак — будет перезаряжаться до другого.

image

Оценим, до какого напряжения будет заряжаться проводник.

Емкость одиночного сферического проводника в вакууме:

С_провода = 4*пи*(Электрическая постоянная)*(радиус шара)


Для шара радиусом 1 метр емкость составит примерно 110 пикоФарад.

Авторы упомянули ток в 1 килоАмпер и частоту 20 килоГерц

Максимальный потенциал сферы радиусом 1 метр составит

Потенциал = заряд / емкость = (ток * время) / емкость = (ток*половина периода колебаний) /(емкость)


При указанных выше данных получим, что максимальный потенциал верхней части башни Тесла будет равен примерно 225 миллионов Вольт.

Не будем такое рассматривать как технически достижимую величину в электроэнергетике. В России есть ЛЭП с напряжением 1000 килоВольт (1150 если точно), то есть один миллион Вольт (в Украине таких нет). Пусть это и будет максимальное напряжение на верхней части башни (там, где сферический конь проводник). Предположим, что нет никакой технической сложности обеспечить изоляцию на таком напряжении.

Тогда сила тока в цепи генератора составит примерно 4 Ампера.
При напряжении в миллион вольт это соответствует передаваемой мощности 4 Мегаватта. Круто! Нет, не круто. Упомянутая выше ЛЭП с напряжением 1150 килоВольт имеет пропускную способность 5500 Мегаватт — в 1000 раз больше при том же напряжении.

Так поднять напряжение! Боюсь, некуда — 1000 кВ в электроэнергетике считается сверхвысоким напряжением, вызывающим массу сложностей. Та самая ЛЭП с напряжением 1000 кВ в данный момент эксплуатируется на напряжении 500 кВ.

Но это не все проблемы.

Приемник

Сопротивление верхней части башни, то есть системы «шар-бесконечность», на частоте 20 кГц составит

R = 1/(2*пи*частоту*емкость) = 71 кОм

Фактически это внутреннее сопротивление «линии» электропередачи с использованием башни Тесла.
Пусть к этой «линии» с напряжением 1000 000 Вольт и внутренним сопротивлением 71 кОм подключен трансформатор, понижающий напряжение до 220 Вольт. В этом случае внутреннее сопротивление цепи 220 В составит (71000 *220) / 1000 000 = 15 Ом.

15 Ом в цепи 220 Вольт — это много, при включении нагрузки мощностью 1 килоВатт (ток 5 Ампер, это один небольшой утюг, или компьютер + ТВ + освещение) падение напряжения будет 75 Вольт, то есть фактически напряжение в сети упадет ниже уровня, когда его можно использовать для электропитания.
Таким образом, от такого приемника энергии можно с трудом запитать одну квартиру, и то без мощных потребителей энергии.

Как же так, куда девается энергия, авторы писали об очень высоком КПД?
Никуда не девается. Эти сопротивления — реактивные, но падение напряжения на них наблюдаться будет во всей красе.

А как же резонансы?
Посчитаем параметры образовавшегся контура.
Емкость = 110 пикоФарад (см. выше), частота = 20 кГц (у авторов).

Тогда индуктивность должна быть равна 1/((2*пи*частоту)(2*пи*частоту)*емкость) = 63 Генри


Волновое сопротивление контура будет равно 750 кОм.
При подключении к такому контуру нагрузки, вносящей в контур сопротивление 71 кОм (т.е. если подключить к приемнику энергии одну квартиру — см. выше), добротность контура упадет до 10 (грубо), а при подключении 10 квартир добротность упадет до 1, резонансные явления исчезнут и система совсем перестанет работать.

Что значит совсем? При падении добротности будет пропорционально падать и выходное напряжение приемника. То есть без нагрузки — хорошо, с ростом нагрузки напряжение падает вплоть до нуля.

Настоящая Земля


В качестве оптимистичного финала давайте посчитаем все тоже, но для настоящего заземления, то есть башня Тесла — это отдельная планета размером с Землю.

Емкость = 700 микроФарад.
Максимальное напряжение при токе 1 кА и частоте 20 кГц = 78 Вольт, то есть можно многократно и безопасно повышать рабочее напряжение, повышая тем самым передаваемую мощность.
Внутреннее сопротивление системы в цепи высокого напряжения на той же частоте = 0,011 Ом
Приведенное сопротивление в цепи 220 Вольт = 2 микроОм, что на порядки меньше сопротивлений в любых линиях электропитания.

Вот оно — настоящее заземление!

Вывод


Перечисленные недостатки такой системы не могут быть устранены изменением конструкции, применением особых материалов и пр. — это недостатки самого способа передачи энергии (ну разве что сделать башню Тесла размерами, сравнимыми, как минимум, с астероидами).
Обратите внимание, что рассчитывалась фактически идеальная конструкция — без каких-либо потерь, без учета влияния распределений тока/напряжения в планетарном масштабе.
Фактически был проведен расчет идеального генератора и идеального приемника, соединенных одним концом и каждый со своим заземлением.

Проблема передачи энергии с использованием башен Тесла заключается в том, что сама башня — исключительно неэффективное заземление.

Демонстрация эффектов передачи энергии возможна, но с позиции электротехники такая линия передачи, мягко говоря, нецелесообразна:
— огромные напряжения на «станциях»
— при этом малая передаваемая мощность
— большое внутреннее сопротивление
— малая нагрузочная способность
— сильная зависимость напряжения от нагрузки за счет резонансных явлений.
Константин Кияшко @konst20
карма
188,0
рейтинг 3,2
Программист
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (149)

  • +4
    то, что вы написали, нам когда-то рисовали в курсе Электричество и магнетизм на втором курсе) Именно про башню Теслы. Несмотря на все приближения результат да, примерно такой :)
  • +7
    Башне Тесла пора создать отдельный хаб.
    • +13
      Думаю, три последние публикации, включая эту, закроют тему
      • +11
        Это был бы маленький, но очень бурный хаб :)
        Благодарю за статью, впервые начал хоть что-то понимать из выкладок про башню.
        • 0
          Почитайте еще и мои комментарии ниже. Возможно, станете понимать еще больше :)
          • +2
            Да, я прочитал. Пока не могу утверждать, что понял, и как внизу верно заметил dlinyj — для меня результат эксперимента возможно принесет необходимую ясность насчет ценности вашей идеи, которую я не опровергаю. Мне интересно, что получится, и интересно следить, но оценить это с точки зрения физика я пока не в состоянии, не хватает знаний. Поймите это правильно.

            А отношение ко всей ситуации с вашей статьей и многочисленными спорами и опровержениями, для меня очень хорошо описывает вот этот комментарий nail84:
            Да вот такой пост + коммент grekmipt выглядит значительно более выигрышно, нежели основная статья про башни.
      • +4
        Мне кажется тему можно закрывать вот этой картинкой:



        Дальше каждый сам сделает выводы
        • 0
          Ну только катушка последовательно с генератором, и они с емкостью образуют последовательный контур, сопротивление которого на резонансной частоте мало.
          • 0
            Если было бы так, то до нагрузки пришлось бы протянуть ещё один провод. Там на самом деле ещё одна индуктивность параллельно нагрузке, но это не суть. Итак всё ясно с этим.
            • 0
              Хм, нет. Видимо, во-первых, мы по-разному интерпретируем схему.

              Один конец генератора подключен к катушке, а катушка к емкости, которая шарик (это по схеме башни просто), и которую (без проблем?) можно заменить на конденсатор, вторая обкладка которого подключена к нулевому потенциалу где-то на бесконечности.

              А другой конец генератора подключен к волноводу. Нагрузка подключена, соответственно одним концом к волноводу, а вторым — к еще одному шарику, который тоже есмкость, и которую тоже можно (без проблем?) заменить на конденсатор, вторая обкладка которого подключена к нулевому потенциалу где-то на бесконечности. Вот через эту бесконечность цепь замыкается.

              Земля (в смысле плтнеты) в такой схеме имеет не нулевой потенциал, но в общем это не важно, потому как потенциалы выбираются с точностью до константы.

              Ну, это мое представление, как это могло бы работать, если бы оно вообще могло работать.
              • 0
                Самое забавное, что оно реально может работать. Такую схему можно собрать на столе

                Самое простое объяснение без всяких волноводов (всё заменяем на эквивалентные схемы) примерно такое: У вас есть генератор переменного тока, вы его подсоединяете к LC контуру, на конец контура навешиваете нагрузку и замыкаете цепь. Потом настраиваете частоту генератора на резонансную частоту LC контура и его сопротивление «типа» ноль и ток идёт «типа» по воздуху через обкладки конденсатора на нагрузку и возвращается через землю с «типа» маленьким сопротивлением. И это работает. Если вы наберете в ютубе что-то типа Tesla Coil то там будет множество красивых роликов с искрами.

                Только вот беда, наш шарик очень большой, очень неустойчивый и очень плохо проводит электричество. А так всё отлично да =)

                • 0
                  Да сопроитивление земли-то как раз небольшое. просто посомотрите нормы на сопротивление зазелмления:
                  для подстанции 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)

                  То есть, обеспечить небольшое сопротвление по земле — реально не проблема.

                  Тут если подвох и есть, то где-то в другом месте. Я вот волновую часть всей этой теории не очень понимаю, и не могу сказать, насколько там все адекватно написано.
                  • 0
                    Если было бы не проблема, то на всех ЛЭП было бы 3 провода, а не 4. Трёхфазное напряжение как раз придумали, чтобы не гонять ток «обратно» по земле, но три фазы уравновесить трудно, поэтому пускают ещё один «земляной» повод. Или не пускают, если в нагрузке стоит 3ех фазный мотор и там всё заранее уравновешено. Проблемы есть, как электротехнические, так и чисто бытовые. Например, сгниют все трубы в окрестности.

                    Их волновой расчёт хоть и плох но не играет совершенно никакой роли, это просто способ заряжать конденсатор. Но вся идея проваливается уже на идее резонанса контура.
                    • 0
                      да делают даже монополярные линии
                      • 0
                        Ну вот. И недостатки их указаны вполне.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • 0
                  Вы как-то видимо совсем не поняли, что написано в статье. И нарисовали схему — не имеющую со статьей вообще ничего общего.

                  ток идёт «типа» по воздуху через обкладки конденсатора на нагрузку и возвращается через землю с «типа» маленьким сопротивлением

                  Это имеет ровно нулевое отношение к тому что написано в статье, никакой «передачи по воздуху» нет вообще (энергия принимается не через напряженность ЭМ-поля вдоль оси приёмника — т.е. совершенно не по антенному принципу, а через переменный потенциал грунта). Кроме того, приёмник — это не просто (уединенная) ёмкость а еще и последовательно включенная индуктивность (т.е. тоже — резонансный LC контур). Так что реальная эквивалентная схема — это резонансно связанные контуры, через внешнюю ёмкостную связь. Например такой
                  image

                  (взято вот из этого учебника, рис. 13, схема «зет», стр 41)

                  Только в силу того что передача носит волноводный характер (ну или характер длиной линии — в данном случае это близкие понятия), то проводники связывающие контуры (внизу, и через ёмкость вверху) это Земля, так сказать в обе стороны работающая. Это достаточно подробно разжевано в статье — приёмник генерирует волну в противофазе, чем замыкает связь резонансных контуров и т.п.

                  то там будет множество красивых роликов с искрами

                  При чем тут искры? Башня Тесла не для генерации искр — их там и не будет вовсе.

                  Шарик у нас действительно большой, и именно поэтому — очень (просто ну очень-очень) хорошо проводит электричество, что показано в статье — на цифрах и формулах.
                  • +1
                    Ну и чем ваша схема принципиально отличается от моей? Я не хотел усложнять, чтобы всем было понятно. Я там внизу написал, что забыл ещё L нарисовать около нагрузки. А уж волновод у вас или конденсаторы совершенно не важно. Длинная линия отлично моделируется эквивалентной схемой. И она у вас вот точно такая, никакой мистики, никаких сложных численных моделей не нужно.

                    Всякие слова типа «генерирует в противофазе», это, простите, просто метафизика. Закон Кирхгофа всё объясняет.

                    Вам нужно ещё каждый контур на Земле настроить в резонанс, причём настраивать постоянно, так как все параметры системы RLC меняются во времени непредсказуемым образом в разных частях планеты. Так что эффективная и устойчивая передача на много приёмников вряд ли возможна.

                    Шарик то проводит таки плохо. Конечно, если вы возьмёте сопротивление бесконечной среды с проводимостью земли, то оно действительно будет довольно маленькое. Но попробуйте воткнуть мультиметр в грядку и посмотреть сколько покажет. Ну и даже в вики написано почему передавать через землю довольно плохая идея.

                    А вообще понять ваши статьи действительно очень трудно, к сожалению это так.

                    Резонанс Тесла используется для получения искр частности. Смотрите там даже картинка есть en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit
                    • 0
                      Ну и чем ваша схема принципиально отличается от моей? Я не хотел усложнять, чтобы всем было понятно. Я там внизу написал, что забыл ещё L нарисовать около нагрузки. А уж волновод у вас или конденсаторы совершенно не важно. Длинная линия отлично моделируется эквивалентной схемой. И она у вас вот точно такая, никакой мистики, никаких сложных численных моделей не нужно.

                      Наличие L на нагрузке — это принципиальное отличие. Без этого — КПД передачи будет действительно ни о чем. Ибо не получится резонансного контура (в приёмнике), так что произведение коэффициента связи на добротность резонанса — будет малым, соответственно и КПД тоже.

                      А уж волновод у вас или конденсаторы совершенно не важно.

                      В смысле эквивалентной схемы — да, не важно. Но я в статье не эквивалентную схему объясняю — которая тривиальная, а физику процесса — которая уже не тривиальная.

                      длинная линия отлично моделируется эквивалентной схемой. И она у вас вот точно такая, никакой мистики, никаких сложных численных моделей не нужно.

                      Найдите хоть одну ссылку на мистику в моей статье. А сложные численные модели — необходимы, чтобы оценить параметры этой длинной линии (в частности, коэффициент связи между контурами, и добротность резонанса в линии).
                      Потому как от обычной длинной линии — у нашем случае все параметры линии (распределенные ёмкость/индуктивность/ток утечеки/активное сопротивление) не есть константа, а есть функция от расстояния.

                      Вам нужно ещё каждый контур на Земле настроить в резонанс, причём настраивать постоянно, так как все параметры системы RLC меняются во времени непредсказуемым образом в разных частях планеты. Так что эффективная и устойчивая передача на много приёмников вряд ли возможна.

                      Это я уже комментировал — характерное время таких изменений (часы) на 6-7 порядков больше периода колебаний (доли миллисекунды). Так что нет совершенно никаких проблем с автоподстройкой контуров.

                      Шарик то проводит таки плохо. Конечно, если вы возьмёте сопротивление бесконечной среды с проводимостью земли, то оно действительно будет довольно маленькое. Но попробуйте воткнуть мультиметр в грядку и посмотреть сколько покажет.

                      Втыкал (только, разумеется, надо не напрямую мерить сопротивление — ибо электрохимическую ячейку никто не отменял, а надо замерять ток при приложении постоянного напряжения много большего характерной величины электрохимического потенциала обычно составляющего единицы вольт — т.е. достаточно 10 вольтовой батарейки).
                      Взял 2 металлических стержня длиной 40 см диаметром 5 мм. Воткнул. Начиная с метра и далее — исходя из тока полученного от батарейки в десяток вольт, сопротивление между ними, независимо от расстояния (и разумеется независимо от полярности включения батарейки) — было 176 Ом. Чему (по формулам приведенным в статье) соответствует вполне табличная проводимость грунта. Возьми я стержни длиной 40м и диаметром 10-20 см, эта величина упала бы на несколько порядков. Так что шарик проводит — отлично. И теоретически, и практически. Я совершенно недоумеваю — отчего вы полагаете что Земля плохо проводит ток. И теория и практика (в т.ч. практика заземляющих систем — на которых спокойно добиваются сопротивления заземления в десятые доли ома) говорит обратное.

                      даже в вики написано почему передавать через землю довольно плохая идея

                      Это — смотря как передавать. Через стоячую волну в длинной линии — передавать можно. Хотя длинная линия в данном случае это скорее аналогия чем реальность, а реальность — волновод.

                      Резонанс Тесла используется для получения искр в частности

                      Я как бы в курсе. Но у Тесла искры были паразитным эффектом, а не самоцелью (в его проекте по Башне), и в своих патентах он предусматривает целый спектр приёмов направленных на исключения возможности пробоя искры. Хотя он и устраивал шоу с их помощью. Так что искры — действительно не имеют никакого отношения к физ-процессам рассматриваемым в нашей статье.

                      А вообще понять ваши статьи действительно очень трудно, к сожалению это так.

                      Это первый наш опыт такого рода популяризации нашей идеи. Возможно, действительно надо делать больше прямых аналогий по эквивалентным схемам и разбору режима работы — уже через них, и поменьше писать про волноводы и моды. Учту на будущее.
                      • 0
                        Ну так я же поправился в подписи, что вы прицепились к этой L, как будто что-то меняет это.

                        В смысле эквивалентной схемы — да, не важно. Но я в статье не эквивалентную схему объясняю — которая тривиальная, а физику процесса — которая уже не тривиальная.


                        Физика процесса точно такая же как и в эквивалентной схеме. На то оно и эквивалентная.

                        Это я уже комментировал — характерное время таких изменений (часы) на 6-7 порядков больше периода колебаний (доли миллисекунды). Так что нет совершенно никаких проблем с автоподстройкой контуров.


                        Представьте вы смотрите телевизор, а я раз в секунду меняю каналы. Это время очень велико по сравнению с временем передачи картинки, но разве вы сможете что-то смотреть в таком режиме?

                        Втыкал (только, разумеется, надо не напрямую мерить сопротивление


                        Это 25м^2 площади. Для одного ома. Это под каждым вашим девайсом надо закопать. Боле того, вы же сами пишите, что у вас напреженности несчастные вольты на метры, а сами включаете батарейку подключаете.

                        Это — смотря как передавать. Через стоячую волну в длинной линии — передавать можно. Хотя длинная линия в данном случае это скорее аналогия чем реальность, а реальность — волновод.


                        Вот теперь самое интересное, где у вас энергия сосредоточена?
                        • 0
                          Ну так я же поправился в подписи, что вы прицепились к этой L, как будто что-то меняет это.

                          Ну, кроме L вы еще забыли добавить и ёмкость приемного контура. Т.е. вообще забыли — что нужно 2 резонансных контура, с ёмкостной связью — а вместо этого оставили просто ёмкостную связь, и отсутствие приёмного контура. Само по себе L про которое Вы дописали — ситуацию не спасает.

                          Физика процесса точно такая же как и в эквивалентной схеме. На то оно и эквивалентная

                          Даже сложно комментировать — настолько это некорректное утверждение. Во первых, физика сосредоточенного RLC-контура принципиально отличается от физики четвертьволновой катушки (даже чисто математически), хотя и может быть выражена в некоем эквивалентом LC-контуре (у которого будут совершенно другие эффективные L, C и R). Во вторых, длинная линия в нашем случае — имеет переменные параметры по всей своей длине. Так что схема которую я привел — это скорее общая иллюстрация, но никак не реальная замена (даже чисто с математической точки зрения — не говоря о физике процессов). Сделать из неё реальный эквивалент процесса (в математическом смысле разумеется — а не в физическом) — можно, но это потребует весьма не простой математики. Волновод — это не длинная линия. И описать волновод с переменными параметрами как длинную линию — это надо очень постараться.

                          Представьте вы смотрите телевизор, а я раз в секунду меняю каналы. Это время очень велико по сравнению с временем передачи картинки, но разве вы сможете что-то смотреть в таком режиме?

                          Аналогия — не корректная. Смотреть конечно смогу. Буду видеть — картинку каждого очередного канала (или в нашем случае — энергию каждой «текущей» резонансной частоты). Мы же передаем энергию. Частота меняется медленно (см. пруф), подстраиваться — совершенно не проблема.

                          Это 25м^2 площади. Для одного ома. Это под каждым вашим девайсом надо закопать.

                          Да, именно так. Мы же не зря пишем что нужно делать очень хорошее заземление — если требуется получить нормальный КПД приёма. И именно по этой причине — речь явно не идет про «подключение каждой люстры». Что тоже расписано.

                          Вот теперь самое интересное, где у вас энергия сосредоточена?

                          Энергия в данном процессе существует в нескольких видах одновременно. В ЭМ-поле между стенками волновода, и в токах в грунте. Мы «цепляемся» не за ЭМ-поле в волноводе (как это делают антенны например VLF систем) — которое достаточно слабое (оценки есть в статье), а за переменный потенциал грунта — который будет большим. Ну, та самая ёмкостная связь.
          • 0
            Чтобы было ещё понятнее приложу ещё одну картинку и программу на питоне. Можно в неё подставить значения из первоначальной статьи, но дела это никак не меняет.



            gist.github.com/ivlis/8307908363714d23716a
  • +2
    Башня Тесла вызвала такие круги в эфире, умах, мечтах, статьях…, что только результат сможет их успокоить.
    • +29
      Не, не успокоит.
      Поскольку этот интерес — не из области рационального, то и рациональный результат ничего не даст: всегда найдутся те, кто скажут, что эксперимент был ошибочным, что результаты сознательно скрыли энергетические компании etc.
      • +6
        Это вполне верно — если результат будет совсем отрицательным. Если же он будет хотя-бы частично положительным (например, КПД передачи для расстояния в десятки км на уровне 10%-20%), то так говорить уже не получится — по крайней мере для адекватного большинства. Т.к. такие параметры уже можно будет соотнести с тем что делал Тесла, и сомневаться в этом продолжат только совсем ярые альтернативщики — которым вообще логика не интересна, а интересна вера в свою картину мира и в свою личную физику оного (а такие останутся даже если мы покажем КПД в 90% — они всё равно будут продолжать утверждать что «Башня это мистический девайс, качавший энергию из эфира, а вы это всё извратили до банальной передачи энергии»).
        • 0
          В таком случае найдутся те, кто закричит «мы же говорили, что оно работает», и бросятся собирать деньги на новый эксперимент/материалы/технологии, которые (по их словам) призваны повысить КПД этого процесса.
  • +4
    Успокоится всё, да и то относительно, когда, как с патентами на вечный двигатель, будет заранее известно, что такие проекты не рассматриваются вообще. Иначе найдутся верующие. «Тесланутые».
    • +1
      Насколько я знаю, вечные двигатели продолжают разрабатывать и сейчас.
      • +2
        Насколько я знаю, вечные двигатели продолжают разрабатывать и сейчас.
        Пока живут на свете дураки… (ц)
        • –5
          Почему же, есть еще вечные двигатели второго рода. Например, солнечная батарея к таким потенциально относится — предоставь ей постоянный доступ к солнцу и неизнашиваемый материал и такой вечный двигатель и правда будет работать вечно. Но пока имеется проблема как с материалами, так и с доступом к солнцу… но ничто из этих проблем не является непреодолимым. Например, когда-нибудь изобретут конструкцию солнечной батареи материал которой будет похож на живой организм — при повреждениях будет стремится себя исправить, отправить такую батарею на солнечную орбиту и доступ к солнцу будет обеспечен. Другой вопрос конечно что эта батарея там будет делать в одиночестве…
          • +9
            Почему же, есть еще вечные двигатели второго рода. Например, солнечная батарея к таким потенциально относится — предоставь ей постоянный доступ к солнцу и неизнашиваемый материал и такой вечный двигатель и правда будет работать вечно.

            Чушь какая. Вечный двигатель не имеет права черпать энергию откуда угодно извне, в том числе из Солнца. Соответственно, солнечная батарея — никакой вообще не вечный двигатель, так как ей солнце требуется непременно.

            Вечный двигатель второго рода — это прибор, который передаёт тепло от холодного к тёплому без дополнительных затрат. Возможны небольшие локальные нарушения этого правила (флуктуации), но вообще в целом они перекрываются общим движением в правильную сторону. А усилить флуктуации без затрат энергии, превышающих выигрыш от них самих, тоже невозможно.
            • –7
              Имеет. Вечный двигатель и возможен только как двигатель, который черпает извне больше энергии чем ушло на его производство. Например, если освоят термояд, то завод, который полностью автоматически строит заводы, на которых производятся термоядерные генераторы. И если он делает только за счёт энергии, которая генерируется на этих установках, то вот он вечный двигатель. При этом на вход эта штука будет потреблять метал из земли, но делать это будет без наших усилий. Т.е. фактически слово вечный вводит в заблуждение, потому что эта штука не проработает даже до момента когда Солнце станет красным гигантом.
              • +4
                Ваш пример с заводом — не вечный двигатель. Он расходует топливо. Когда-нибудь (возможно, через очень большое время) он превратит всё в элементы группы железа, с которыми никакой термояд уже невозможен.

                Я понимаю, что с практической точки зрения это неважно, так как время выработки заведомо очень большое. Тем не менее, это не вечный двигатель, так как он вырабатывает топливо, которое заканчивается.

                Вечный же двигатель работал бы вечно, то есть, никакое топливо в нём не заканчивается, или он его для себя постоянно производит, используя свою же энергию.
                • 0
                  Я же написал в последнем предложении про расход.
                  • +6
                    Вам бы почитать строгие определения того, что такое вечный двигатель (первого и второго рода) — тогда все вопросы и сомнения отпадут сами собой.
                    • –3
                      Читал. По определению вечный двигатель — это то, чего не может быть. Хотя один такой двигатель известен, но не понятно — совершает ли он полезную работу. Это вселенная.
                      • +3
                        «То, чего не может быть» — это слишком широкое и потому бесполезное определение. Под него подпадают не только вечные двигатели, но и все остальное, чего не может быть в этом мире.

                        К сожалению, статья в Википедии про вечный двигатель не очень хорошо раскрывает суть явления. Поэтому я процитирую вам по памяти то определение, которое мы проходили в курсе молекулярной физики: вечный двигатель первого рода — это система, которое может совершить работу над внешними телами и после этого вернуться в исходное состояние, и чтобы при этом в окружающей среде не произошло никаких других изменений, кроме совершенной этим двигателем работы.

                        Существование такого двигателя противоречит закону сохранения энергии, поэтому можно задаться вопросом, существует ли хотя бы такой двигатель, который подчиняется закону сохранения энергии, но при этом совершает работу за счет преобразования в нее теплоты. А именно: система, к которой подводится тепло и которая периодически совершает за счет этого тепла работу над внешними телами. При этом в окружающей среде не должно происходить никаких других изменений, кроме передачи тепла двигателю и совершения им работы. Такой двигатель называется вечным двигателем второго рода. Он нарушает Второе начало термодинамики. Требование о периодичности работы двигателя существенно: можно создать систему, которая будет полностью преобразовывать тепло в работу в течение конечного времени. При этом внутреннее состояние такой системы меняется, не возвращаясь к исходному, до тех пор, пока дальнейшее изменение состояния в этом направлении станет невозможным (напр. исчерпаются внутренние запасы топлива или хладагента).

                        Отсюда нет никаких оснований считать, что Вселенная является вечным двигателем ни в целом, ни в какой-то своей части. До сих пор во Вселенной наблюдалось совершение работы за счет изменения состояния. Разумеется, это может продолжаться только до момента наступления термодинамического равновесия (см. «тепловая смерть Вселенной»).
                        • +1
                          <irony>Слухи о моей смерти сильно преувеличены!</irony>

                          Я хотел сказать, что в формулировке закона неубываниия энтропии присутствует ограничение: «в термодинамической системе». Не факт, что вселенная в целом — термодинамическая система, поскольку никак нельзя проверить, скажем, её эргодичность, и даже модели вселенной подходящей нет.
                          • 0
                            Что, с вашей точки зрения, мешает тому, чтобы Вселенная была термодинамической системой? Зачем требуется ее «эргодичность», тем более что это понятие из статфизики, а не термодинамики?
              • +9
                То что вы говорите имеет своё название — даровая энергия. Это к вечным двигателям отношения не имеет, т.к. совершённая ими работа меньше, чем полученная ими так или иначе энергия (например, солнечаня).
      • +1
        Ну, не то чтобы разрабатывать… Скорее повторить Тесловский БТГ.
        А он выдавал, как сейчас помню около 30 КВт.
  • +2
    Насчет первой и второй картинки.
    С первой понятно, ток будет идти по проводнику, но вот будет ли он идти через Землю сомневаюсь. Как мне кажется Земля просто принимает заряды на обоих концах, как огромной емкости конденсатор, но непосредственно от источника к приемники заряд через Землю не протекает в такой схеме. И если это так, то на второй картинке, где нет проводника, уже не будет передачи.
    • +2
      Тут вопрос сам по себе очень непрост.
      Навскидку:
      — сравните скорость движения зарядов и скорость электромагнитной волны, бегущей по линии. Это такой себе парадокс из курса физики: заряды движутся со скоростью на много порядков меньше, чем волна. Грубо: вы включили свет — он зажегся мгновенно, хотя скорость движения зарядов — миллиметры в сек.
      То есть даже если системы не обмениваются зарядами, переменный ток вполне может течь.
      Прошу понять меня правильно: я скептик в отношении башни Тесла, но вот такие неоднозначные вопросы в публикации решил не поднимать. И так хорошо, передавать энергию через башни не получится даже в идеальных условиях.
      • 0
        С проводником все понятно. В общем случае там не электромагнитная волна, там электростатические силы.
        Вы создаете разницу потенциалов и появляется ток — движение заряженных зарядов. Они как бы толкают друг друга кулоновскими силами, как вагоны в поезде.
        С Землей такого не будет. На одном конце недостающий заряд берется из Земли, на другом конце заряд стекает в Землю и это позволяет идти току по проводнику, иначе бы ток остановился, из-за электростатического отталкивания зарядов. Но как проводник Земля тут не работает, только как накопитель зарядов. И значит на втором рисунке тока в приемнике не будет.
        • +2
          Чтобы шёл ток, накопители зарядов должны быть на концах, а не посередине. А посередине должен быть проводник.
          • +1
            На первой схеме так и есть. Провод между источником и приемником и Земля на концах как накопитель / источник заряда.
            • +2
              А, вы об этом… Ток пойдёт через землю. Как бытовой пример — молния: ток идёт именно через землю.
              Так что здесь Земля во всех случаях — вполне себе проводник.
              • +1
                Не понял про молнию. Куда ток идет?
                • +2
                  По молнии идёт ток. В землю (точнее, обычно «из земли», хотя случается и именно «в землю»). По земле он «растекается». Ну, то есть, не остаётся же весь заряд в той точке, куда молния ударила, правильно?
                  • +1
                    Ну да, в случае молнии ток (направленное движение зарядов) идет в воздухе, между разницей потенциалов — землей и облаком. В земле, как вы правильно сказали, заряд просто растекается (накапливается).
                    А вот тока в земле (направленного движения зарядов) в случае с молнией нету.
                    • +4
                      Растекается != накапливается. Ток в земле идёт от точки, куда ударила молния. Направленный (от или к точке удара). Если вы окажетесь недалеко от того места, куда ударило, можете даже почуствовать это. Не советую.
                      • 0
                        Ну да заряд расходится во все стороны на какое-то расстояние, я бы не назвал это током. Это просто локальное перераспределение заряда у тела.
                        Вы же не хотите сказать, что от удара молнии изменится локальный заряд например на противоположной стороне Земли?
                        • +5
                          Как раз я хочу сказать, что никакой локальный заряд и не изменится именно потому что он сразу растекается по всей Земле.

                          Насчёт «я бы не назвал» — это вы, а по определению ("… направленное движение зарядов под действием поля...") — это как раз ток самый что ни на есть настоящий.
                          • –1
                            Направленное движение (ток) это упорядоченное движение между разницей потенциалов. Где у вас второй потенциал между к которому будет идти ток? Например если будете гладить шерсть, на вас будет заряд, будут локальные флуктации, но тока по вам идти не будет, потому что нет разницы потенциалов.
                            Насчет, что заряд сразу растечется по всей Земле, такое может быть только в сверхпроводнике.
                            Если такое было бы возможно, почему тогда не используют Землю для передачи сигналов? Представьте никаких кабелей не надо, спутников, отражения сигналов от ионосферы, итд. Просто втыкаем антенну в землю и транслируем на весь мир :)
                            • +3
                              Не обязательна разница потенциалов. Например, в сверхпроводнике нет разницы потенциалов, а ток идёт и магнитное поле создаёт.
                              • 0
                                Закон Ома прямо говорит, что если есть ток значит есть разница потенциалов. Сверхпроводник это граничный случай, потому что там нет сопротивления.
                                • +3
                                  А между чем разница потенциалов в проводнике, по которому течёт индуцируемый ток?
                                • +3
                                  Заряды, как и любые другие объекты всегда перемещаются по причине действия на них силы либо по инерции. Соответственно, одно из двух :)

                                  Потенциал действовать на заряды не может. Никак. Так же, как физическая модель потенциала — неровная поверхность — никак сама по себе не действует на шарик. На шарик действует гравитация, т.е. поле, она же действует и на заряды, но слабо. А зато на заряды хорошо действует электромагнитное поле. Это может быть сила Кулона (электростатическая) либо сила Лоренца (магнитная).

                                  Так вот, заряды движутся либо под действием электромагнитного поля, либо по инерции. Третьего не дано.

                                  Скалярный потенциал — это один из способов описания электростатического поля. То есть, можно задать поле, можно потенциал, из одного описания можно получить другое.

                                  Иными словами, разница потенциалов движет заряды или эффект Фарадея — не важно, ток будет как в том, так и в другом случае.

                                  В случае с грунтом и молнией магнитные эффекты ничтожны. Во времени это развивается примерно так: в момент удара заряд скоплен в точке, куда попала молния. При этом, раз здесь сконцентрирован заряд, здесь есть и отличный от окружающего потенциал (обычно пониженный), а также в поле, которое стремится растащить заряды в области с другим потенциалом.
                                  Потом в грунте течёт ток, т.е. заряды растекаются. При этом потенциалы выравниваются.
                                  • –1
                                    >Потенциал действовать на заряды не может. Никак.
                                    >А зато на заряды хорошо действует электромагнитное поле. Это может быть сила Кулона (электростатическая) либо сила Лоренца (магнитная).

                                    Эмм… Мне кажется у вас путаница в понятиях.
                                    Потенциал это сокращение от потенциал электростатического поля. И когда говорят про разницу потенциалов, то говорят про действие электростатического поля, просто по определению, что такое потенциал.
                                    И получается, вы сначала говорите, что поле не действует на заряд, а потом говорите, что действует.
                                    • +4
                                      Потенциал — это не поле, это его скалярная характеристика. Характеристика на заряд действовать не может, действует само поле.
                                      Это всё равно, что сказать, что ДВС работает от уровня топлива в баке.
                                      • 0
                                        >Потенциал — это не поле, это его скалярная характеристика.

                                        Я не понимаю как вы рассматриваете потенциал отдельно от поля O_o
                                        Векторное поле напрямую связано с потенциалом, градиент потенциального поля это векторное поле. Это одно и тоже, записанное по-разному.
                                        • +1
                                          Векторное поле напрямую связано с потенциалом, градиент потенциального поля это векторное поле.

                                          Извините, но это бред. Хотя бы википедию почитайте.

                                          Большая часть векторных полей — непотенциальны. Соответственно, для них нет понятия потенциала.

                                          Потенциал поля может быть введен только для частных случаев. И не всегда он скалярный (как в случае гравитационного поля или электростатического).
                                          • 0
                                            Если что, у меня по электротехнике в институте всегда 5 было и экзамены автоматом. И для меня удивительно, что вам удивительно слышать про потенциал в электроцепи. Этот термин постоянно и везде используется.
                                            • 0
                                              вам удивительно слышать про потенциал в электроцепи
                                              Укажите, пожалуйста, где мне было удивительно слышать про потенциал в электрической цепи. А потом можете извиниться…

                                              Оценки не значат ничего, кроме закорючки в зачетки и ведомости.

                                              Я не апеллирую к своим оценкам, к своему образованию и т. п. Я апеллирую к банальной логике, которая не терпит обращения следствия. То, что потенциал порождает потенциальное поле, не значит, что "[любое] векторное поле напрямую связано с потенциалом".
                                              • –1
                                                >То, что потенциал порождает потенциальное поле, не значит, что "[любое] векторное поле напрямую связано с потенциалом".

                                                Покажите где я говорил, что "[любое] векторное поле напрямую связано с потенциалом".
                                                Я сказал, что «градиент потенциального поля это векторное поле», а вы сказали, что это бред. Я потом дал ссылку на википедию, что это таки не бред и вы это заминосовали.
                                                • +1
                                                  где я говорил, что "[любое] векторное поле напрямую связано с потенциалом".
                                                  Векторное поле напрямую связано с потенциалом, градиент потенциального поля это векторное поле.
                                                  Если бы вы сказали, что любое потенциальное векторное поле напрямую связано с потенциалом, то вопросов бы не было. Но вы это заявили про векторное поле вообще, что неверно.

                                                  градиент потенциального поля это векторное поле
                                                  Это тоже неверно. Градиент потенциала является потенциальным (в силу наличия описания через потенциал) векторным (т. к. порождается оператором градиента) полем. Что такое градиент поля (а не потенциала) — неясно.

                                                  Ссылка на вики говорит лишь по то, что потенциальное векторное поле может быть описано, как градиент скалярной функции, что очевидно.
                                                  • –1
                                                    >Но вы это заявили про векторное поле вообще, что неверно.

                                                    Это ваши домыслы. Я не говорил про векторное поле вообще.
                                                    Речь шла о потенциалах и я сказал, что потенциальное поле взаимозаменяемо с векторным полем и это описание одного и того же поля разными методами. И в электротехнике нельзя говорить про потенциал в отрыве от поля.
                                                    Вы в ответ стали говорить, что это бред и минусовать меня. Еще и карму кто-то слил.

                                                    >Это тоже неверно. Градиент потенциала является потенциальным (в силу наличия описания через потенциал) векторным (т. к. порождается оператором градиента) полем

                                                    То есть вы говорите, что потенциальное векторное поле — не векторное поле? O_o

                                                    • –1
                                                      Да, извиняюсь, я когда тут пишу «потенциальное поле», то имею в в виду его скалярное описание, то есть скалярную функцию (потенциал) заданную в пространстве, но думаю из контекста это понятно.
                                                      • +1
                                                        Извините, вы начали терминологический спор, но сами путаетесь в понятиях. Возможно, у вас хорошие познания в электротехнике (у меня нет данных, чтобы об этом судить), но
                                                        потенциальное поле взаимозаменяемо с векторным полем

                                                        показывает, что с пониманием теор. физики у вас не очень.

                                                        Ещё раз: термин «потенциальное поле» означает «потенциальное векторное поле», и оно не «взаимозаменяемо с векторным полем». То, что иногда бывает функциональная связь вектор-поля и скалярной функции — это частный случай, называемый потенциальным векторным полем.

                                                        И в электротехнике нельзя говорить про потенциал в отрыве от поля.

                                                        Согласен, потенциал интересен исключительно, как форма представления векторного поля. Всё остальное — вытекает из этого.
                                                        Но, при этом, под потенциалом понимается вовсе не электростатический потенциал. Ибо динамика.

                                                        когда тут пишу «потенциальное поле», то имею в в виду его скалярное описание, то есть скалярную функцию (потенциал) заданную в пространстве, но думаю из контекста это понятно

                                                        Вот вы сами и пришли к тому, что вы неудачно «переименовали» понятия. Когда имеете ввиду потенциал — пишите «потенциал», когда потенциальное векторное поле — «потенциальное поле» (раз уж хочется меньше писать =)).

                                                        Комментарий (со ссылкой на вики) получил от меня минус потому, что вы в нем повторяете неверное утверждение лишний раз, подкрепляя нерелевантной ссылкой.
                                                        • –1
                                                          >Извините, вы начали терминологический спор

                                                          Извините, но терминологический спор начали вы.

                                                          >>потенциальное поле взаимозаменяемо с векторным полем
                                                          >показывает, что с пониманием теор. физики у вас не очень.

                                                          Я не понимаю зачем вы вырываете фразу из контекста.
                                                          Я говорил про конкретный случай, что потенциал в электроцепи это всегда потенциал поля. И его можно заменить векторным полем. И что говорить про потенциал в отрыве от поля в электроцепи бессмысленно. Это все, что я говорил.

                                                          Вы начинаете передергивать и делать вид, что я якобы имел в виду, что любое векторное поле можно представить потенциалами. Что не так и на что я указал уже несколько раз, но вы продолжаете спорить непонятно с кем.

                                                          То же самое с потенциалом. Речь шла про потенциал в электроцепях. И когда говорят в этом контексте, то «потенциал» это всегда только «электростатический потенциал» поля, другого там не бывает.

                                                          Но Вы зачем-то начали спорить и говорить, что потенциалы бывает и гравитационные и не скалярные, и т.д. К чему все это? У меня создается впечатление, что вам нужно просто поспорить.
                                                          • +1
                                                            Вообще-то, это именно вы «не назвали бы» перемещение электрических зарядов в земле под действием поля — током ;)
                                                            Непонятно, зачем нам это знать, когда у тока вполне есть определение. Как раз это и есть начало спора — «определение есть, а я вот с ним не согласен и так бы не сказал».
                                                            • –4
                                                              >Непонятно, зачем нам это знать, когда у тока вполне есть определение.

                                                              И? В определении сказано про направленное движение зарядов. Когда заряды идут во все стороны, то я не готов назвать это направленным движением.
                                                              Когда говорят про ток в цепи, то там можно выделить направление потому что проводники считаются малыми. Когда происходит полу-хаотичное движение зарядов внутри массивного тела, то я не уверен, что это правильно называть током. Может да, может нет.
                                                              • +1
                                                                А в моей розетке заряды вроде как движутся туда-сюда. Там тоже тока нет?

                                                                «Во все стороны от центра» — вполне направление. Выделите трубочку, исходящую из точки удара молнии радиально. В любомй такой трубочке будет определено направление перемещения зарядов. Или «в каждой трубочке есть, а вместе нет»?

                                                                Кстати, напомню вам, что потенциал принято мерить «относительно бесконечности». Точка такая есть — «бесконечность» — и математика, например, исследует поведение функций в этой точке — аналитична ли функция в этой точке, или же она особая. Ток молнии утекает из точки удара в эту самую бесконечность.
                                                                • –3
                                                                  >Точка такая есть — «бесконечность»

                                                                  Ладно, дальше спорить не хочу. Не приятно общаться с человеком, который считает собеседника глупее себя, а сам не может понять контекста в котором говорилось про потенциалы.
                                                        • –3
                                                          Вот например тут вы менторским тоном начинаете рассказывать какие потенциальные поля бывают, когда идет обсуждение потенциала только в электроцепи. Не понимаю к чему это?
                                                          Если вы не слышали, что бывают потенциалы других полей, кроме электростатического, то это не значит, что их нет. Например, потенциал электромагнитного поля (скалярный + векторный), потенциал гравитационного поля, потенциал поля токов жидкости (когда оно потенциально, естественно).
                                            • 0
                                              Если что, у меня по электротехнике в институте всегда 5 было и экзамены автоматом. И для меня удивительно, что вам удивительно слышать про потенциал в электроцепи. Этот термин постоянно и везде используется.

                                              Давайте меряться. 5 по электродинамике, закончил кафедру теоретической физики. ;)

                                              Расскажите нам, пожалуйста, про потенциал в цепи переменного тока.
                                              • +1
                                                Блин, это не спортивно. Я тут, понимаете, стараюсь, на логику уповаю. Молчу, что на фф учился)
                                                • 0
                                                  Так я не вам написал, а человеку, который хвастается, что у него 5 по электротехнике ;)
                                                  • 0
                                                    Да, я видел. Завел привычку проверять, к какой ветке относится комментарий, т. к. уровней вложенности не сильно много.
                                                  • 0
                                                    >а человеку, который хвастается, что у него 5 по электротехнике

                                                    Я не хвастаюсь что у меня было 5.
                                                    Я был вынужден это указать, чтобы вы оставили свой менторский тон при себе и не начинали лекцию, что потенциалы бывают и гравитационные и у уровня воды и т.д.
                                                    Если вы не слышали, что бывают потенциалы других полей, кроме электростатического, то это не значит, что их нет. Например, потенциал электромагнитного поля (скалярный + векторный), потенциал гравитационного поля, потенциал поля токов жидкости (когда оно потенциально, естественно).

                                                    И непонятно почему вы решили, что я не знаю, что такое потенциал, потому что употребил просто слово без прилагательного? Но это общепринятая практика когда говорят про потенциал электроцепей.
                                                    Или вы с ней незнакомы?
                                      • –1
                                        Вот вам даже нашел ссылку ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5
                                        Потенциальное (или безвихревое) векторное поле в математике — векторное поле, которое можно представить как градиент некоторой скалярной функции координат (потенциала).

                                        А каким образом вы берете потенциал и говорите — что это не поле я не понимаю. Потенциал это описание поля, взаимозаменяемое с векторным описанием.
                                    • 0
                                      Если вы не слышали, что бывают потенциалы других полей, кроме электростатического, то это не значит, что их нет. Например, потенциал электромагнитного поля (скалярный + векторный), потенциал гравитационного поля, потенциал поля токов жидкости (когда оно потенциально, естественно).
                                      • –1
                                        Да, есть есть потенциалы других полей, только причем тут они, если речь идет про потенциал электростатического поля.
                                        Когда говорят про заряд и разницу потенциалов в цепи, ведь понятно, что речь не про гравитацию, ну.
                                        • –2
                                          Народ вы меня удивляете. Вы правда в первый раз слышите про разницу потенциалов в электроцепи? Это же устойчивый термин и всем понятно, что речь про электростатическое поле.
                                          • +1
                                            С чего должна быть статика? Если идет ток — это не статика по определению, т. к. есть движение зарядов.
                                            • –1
                                              Узел цепи в электронике — точка, в которой соединяются три (или более) проводника электрической цепи. Узел (наряду с контуром) является базовым понятием, необходимым при анализе электрических цепей. Единственной характеристикой узла является его потенциал. Понятие узла применимо только для цепи из «одномерных» элементов, то есть таких, что их толщина бесконечно мала и ею можно пренебречь[1].

                                              Электростатический потенциал — специальный термин для возможной замены общего термина электродинамики скалярный потенциал в частном случае электростатики (исторически электростатический потенциал появился первым, а скалярный потенциал электродинамики — его обобщение). Употребление термина электростатический потенциал определяет собой наличие именно электростатического контекста. Если такой контекст уже очевиден, часто говорят просто о потенциале без уточняющих прилагательных.

                                              Вопросы?
                                              • +1
                                                И? Я нигде не утверждал обратного.

                                                По первой цитате даже смысла что-то писать нет. По второй:
                                                Электростатический потенциал —… частном случае электростатики… Употребление термина электростатический потенциал определяет собой наличие именно электростатического контекста.

                                                Как только вы сказали про перемещение зарядов (ток, электрические цепи) — то забудьте слово электростатика.

                                                Впрочем, в другой ветке уже про это сказал.
                                        • +2
                                          При том, что поле там не статическое. Переменное там поле! Значит, оно уже заведомо не потенциальное. Сила зависит не только от положения точки в пространстве, но и от времени!

                                          Оно, правда, по-прежнему описывается связкой из скалярного+векторного потенциала. Но этот векторный потенциал — не то, что вы скорее всего себе представляете. В вас сидит школьное понимание скалярного потенциала, и вы свято верите, что любые электрические явления можно описать с помощью него.
                                          А на самом деле не любые.
                                          • –1
                                            >Но этот векторный потенциал — не то, что вы скорее всего себе представляете.
                                            >В вас сидит школьное понимание скалярного потенциала, и вы свято верите,

                                            Не считайте других глупее себя и не надо говорить мне во что я верю. Я отлично знаю, что такое векторный потенциал в электродинамике, но речь шла не про это.

                                            Или вы хотите сказать, что потенциал узла в электроцепи это всегда векторный потенциал? Вы серьезно?
                                            То есть напряжение батарейки например вы меряете вектором? У вас векторный вольтметр?
                                            • +1
                                              Напряжение — по определению разность потенциалов. О каких векторах речь? Вы о чём? Что такое векторный вольтметр?
                                              Вы передёргиваете, причём очень неудачно.

                                              Я чуть выше задавал вопрос вам про это. Расскажите, пожалуйста, о потенциале в цепи переменного тока. Какой потенциал в розетке 220В, в которую включен мой компьютер?
                                              • –1
                                                >Напряжение — по определению разность потенциалов. О каких векторах речь?

                                                Вы вообще читаете, кому я отвечал и что я там процитировал о каких векторах речь?
                                                • 0
                                                  Вы проверьтесь. Вы мне отвечали и меня процитировали.
                                                  • –1
                                                    Цитата про вектор взята из сообщения на которое я отвечал. Раз это вы писали про вектор почему вы меня спрашиваете о каком векторе шла речь?
                                                  • –2
                                                    >Напряжение — по определению разность потенциалов. О каких векторах речь? Вы о чём?

                                                    Расшифрую. Вы выше писали:

                                                    >Но этот векторный потенциал — не то, что вы скорее всего себе представляете.
                                                    >В вас сидит школьное понимание скалярного потенциала, и вы свято верите,

                                                    То есть вы дали понять (причем унижая собеседника), что я неправ говоря о потенциале как о скалярной величине, а надо говорить только про вектор.

                                                    Раз может быть только вектор, то разница потенциалов (векторов) — это тоже вектор. И тогда получается, что вы пользуетесь векторным вольтметром, когда меряете напряжение.
                                                    Ну или вы не понимаете о чем идет речь.
                                                    Одно из двух.
                                          • –1
                                            >При том, что поле там не статическое. Переменное там поле! Значит, оно уже заведомо не потенциальное.

                                            А вот вам цитата почему можно использовать электростатический потенциал когда изменения во времени пренебрежимо малы.

                                            В частном случае постоянных или пренебрежимо медленно[3] меняющихся со временем электрического и магнитного полей (случай электростатики), электрический потенциал носит название электростатического потенциала, а формула для напряжённости электрического поля (называемого в этом случае электростатическим) упрощается, так как второй член (производная по времени) равен нулю (или достаточно мал по сравнению с первым — и его можно приравнять нулю в рамках принятого приближения):

                                            И простейший анализ цепей постоянного тока делают именно для устоявшихся процессов, когда там нету переменного поля.
                                            • +1
                                              Да! Но мы говорим — тадам — о башне Тесла. Здесь очень существенно, что ток — переменный, и его нельзя считать «медленно меняющимся»

                                              Соответственно, и скалярный потенциал использовать нельзя. Забудьте про него в этой статье! Генерируемое башней переменное поле — можно описать скалярным и векторным (вместе взятыми). Кстати, ток в подобной схеме будет тем больше, чем больше частота. При нулевой частоте ток будет в такой схеме полностью отсутствовать.
                                              • –2
                                                Когда я упомянул потенциалы, то мы говорили про молнию и речи про переменные поля и переходные процессы там не шла.
                                                Нет, ну серьезно, вам, что правда лишь бы поспорить и вы не смотрите о чем идет речь и все вырываете из контекста?
        • 0
          Земля, конечно, не ахти проводник (~10^(-2) См/м). Но на пару порядков лучше, чем дистиллированная вода (10^(-4) См/м).
        • –1
          У вас в компьютере на входе блока питания стоит RC фильтр. И ток там прекрасно идёт, хотя цепь «разорвана» конденсором.
          • 0
            *конденсатором
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          Ага, «ток медленно потек по проводам от Ленинградской АЭС»

          Обычно подразумевают среднюю скорость движения зарядов, потому и вспоминают пресловутые миллиметры в секунду.
    • +4
      Будет. И это используется в практике. Например, есть такой геофизический метод исследования Вертикальное электрическое зондирование. Там как раз пропускается ток через землю.
      • +1
        На небольшом расстоянии возможно. Про вертикальное электрическое зондирование пишут, что там разнос электродов до 10км. Это несоизмеримо с размерами Земли.
        • +5
          А при чём здесь размеры? Фишка в том, что в сплошной однородной проводящей среде сопротивление между двумя электродами не зависит от расстояния, пока это расстояние заметно меньше размеров среды. На практике, «заметно меньше» — «в несколько раз». То есть, если считать Землю однородной, без разницы, 10 км там или 1000 км между электродами — сопротивление будет одинаковым. (У нас в универе даже лаба такая была: бассейн с водой и двумя погруженными электродами, двигаешь электроды, меряешь сопротивление — не меняется. Вынешь один немного — сразу заметно, что увеличилось, так как площадь контакта электрода и воды уменьшилась.)

          Именно в зондировании ограничение в 10 км появляется из-за другого: если разнести дальше, очень сложно интерпретировать результаты. Ведь вся идея зондирования в том, что Земля на самом деле неоднорода и нужно найти эти неоднородности.
  • +2
    «Сопротивление не зависит от растояния между электродами» это только для однородной сферической земли в вакууме. На самом деле еще как зависит, т.к. проводимость разных пород разная.
    • +2
      Да, это в приближении бесконечной среды с однородной проводимостью. Оптимизма в отношении башни Тесла уточнения неоднородности проводящей среды и пр. не добавят
      • +2
        Оптимизм от неоднородностей ну совершенно не страдает. Всё что дадут неоднородности — это просто неравномерную плотность тока (неравномерное распределение) вдоль поверхности (и некое искажение картинки стоячей волны ТМ-моды).
        Но в силу очень часто меняющегося сопротивления грунта (вдоль пути тока) на масштабе планеты, итоговая картинка по сути будет слабо отличаться от просто шара с некоей средней проводимостью (если мы говорим про шар из грунта).
        • +4
          Я бы сказал, что неоднородности могут и улучшить ситуацию для башни. Представьте себе экстремальный вариант — неоднородность в виде металлического провода из точки «А» в точку «Б».
          • 0
            Да, именно — такого рода неоднородностью, улучшающей ситуацию, будут например соленые океаны (отличные электролиты — с проводимостью на 2-4 порядка выше чем у грунта). А океанами, на минуточку, покрыто что-то там свыше 90% всей поверхности Земли. Или еще больше?
            • +2
              А океанами, на минуточку, покрыто что-то там свыше 90% всей поверхности Земли. Или еще больше?

              Википедия говорит, что 70.8%.
              • +1
                Ага, значит я немного завысил цифру. Соответственно наш расчет был для максимально пессимистичного случая чисто шарика из грунта, диаметром 120 км. С учетом соленых океанов с такой большой площадью — всё будет намного лучше.
  • +4
    Ну чего мелочиться то? Возьмём шар диаметром в километр, обмотаем его сотней слоёв особо качественного диэлектрика (чтобы не было огней святого Эльма и прочих радостей), поднимем напряжение до миллиарда вольт… и главное делать это где-нибудь в Сахаре, чтобы людей рядом не было.
    Представляете, сколько бабла можно распилить на постройке ЭТОГО?)
  • +9
    Пусть хотя бы попробуют. Вы просто скептик. Проведут эксперимент — тогда ясно будет кто был прав. Форду тоже твердили что не получится. Копернику тоже не верили. Многие теории воспринимались учеными как псевдонаучные. Академик из РАЕН одобрил. Наука — это карта которая не равна реальности.</irony>
    • +12
      У вас тег не открыт)) из всей статьи иронию сделали.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +21
    А разберу ка я ошибки у автора данного поста — раз уж он полагает что «во всём разобрался» )

    При указанных выше данных получим, что максимальный потенциал верхней части башни Тесла будет равен примерно 225 миллионов Вольт.
    Не будем такое рассматривать как технически достижимую величину в электроэнергетике

    Совершенно зря не будете. Во первых, радиус шарика у нас будет не 1 м, а 10м. Тогда получим соответственно в 10 раз меньше — т.е. 25 мегавольт, а это как раз и есть тот уровень напряжений, с которым оперировал Тесла — и которым будем оперировать мы. В этом уровне нет совершенно ничего фантастического — он был достигнут еще сотню лет назад если что.
    Так что ваше утверждение «не будем рассматривать как достижимую величину» — носит совершенно бездоказательный характер.

    Сопротивление верхней части башни, то есть системы «шар-бесконечность», на частоте 20 кГц составит
    R = 1/(2*пи*частоту*емкость) = 71 кОм
    Фактически это внутреннее сопротивление «линии» электропередачи с использованием башни Тесла


    Ничего подобного. Катушка работает в режиме четвертьволнового резонанса. Так во внутреннем сопротивлении линии участвует не только ёмкость системы, но и индуктивность. Которую, вы правильно посчитали (для Вашей ёмкости — у нас она будет в 10 раз больше), но зачем-то не учли во внутреннем сопротивлении. А сопротивления ёмкости и индуктивности в режиме четвертьволнового резонанса — по сути взаимно компенсируют друг друга. Так что внутреннее сопротивление линии передачи — не будет иметь с указанными Вами 71 кОм ничего общего (будет на несколько порядков меньше этой величины).

    Волновое сопротивление контура будет равно 750 кОм.

    Здесь Вы ошиблись, всего-то на нолик. Волновое сопротивление в режиме резонанса (наш случай) равно ёмкостному и/или индуктивному. Которое Вы сами насчитали как 71 кОм (у нас же будет, как я писал выше, на порядок меньше — т.е. 7 кОм).
    Так что корректное утверждение такое: волновое сопротивление контура будет равно 7 кОм.

    Идем дальше.
    При подключении к такому контуру нагрузки, вносящей в контур сопротивление 71 кОм (т.е. если подключить к приемнику энергии одну квартиру — см. выше), добротность контура упадет до 10 (грубо), а при подключении 10 квартир добротность упадет до 1, резонансные явления исчезнут и система совсем перестанет работать.

    Что значит совсем? При падении добротности будет пропорционально падать и выходное напряжение приемника. То есть без нагрузки — хорошо, с ростом нагрузки напряжение падает вплоть до нуля.

    Вы делаете оценку для ситуации, когда резонанс в приёмнике существует по сути независимо от источника (в Вашем анализе приёмник не оказывает на источник никакого воздействия — и является в этом смысле пассивным элементом системы). Т.е. когда по сути — приёмник не работает как приёмник ). Но в исходной статье не зря написано «много букафф» про то, что система источник-приёмник образует пару резонансных связанных контуров. Для такого случая, Ваши рассуждения про падение добротности резонанса в приёмнике — к делу не относятся. Как только приёмник начнет реально «утягивать» энергию из планетарного резонанса, он автоматически начнет генерировать свою стоячую волну (которая автоматически окажется в противофазе к генератору источника, так что приёмник создаст дополнительную нагрузку на источник). Т.е. замкнет связь с источником. И источник — начнет отдавать в планетарный резонанс больше энергии. Тем больше — чем больше её отбирает приёмник. Тем самым автоматически повышая «входное напряжение» для приёмника, так что приёмник продолжит благополучно отдавать энергию в нагрузку.

    Не говоря о том, что волновое сопротивление приёмника равное 7 кОм (см. выше) радикально меняет ситуацию.

    Жаль что Вы не написали всего этого в комментариях к моему посту. Людям было бы интересно разобраться — а так нашу дискуссию увидит лишь небольшое кол-во человек из этого поста…
    • +3
      я увидел
    • +3
      Мне пост выше кажется высосанным из пальца. Я вижу, что человек разбирается в электричестве, но совершенно не понимает что такое длинные линии и как они работают. Отсюда такие скорополительные выводы. Ваш пост мне кажется более адекватным нежели этот.

      В любом случае, точки над i расставит эксперимент.
      • +2
        Спасибо за поддержку.
        • +2
          Не за что. Я не питаю иллюзий на счёт башни Тесла, но и на фрика вы не похожи. Просто, здесь явно пример того, когда человек не до конца зная матчасть начинает критиковать.
    • +1
      Кстати:

      Как только приёмник начнет реально «утягивать» энергию из планетарного резонанса, он автоматически начнет генерировать свою стоячую волну (которая автоматически окажется в противофазе к генератору источника, так что приёмник создаст дополнительную нагрузку на источник). Т.е. замкнет связь с источником. И источник — начнет отдавать в планетарный резонанс больше энергии. Тем больше — чем больше её отбирает приёмник. Тем самым автоматически повышая «входное напряжение» для приёмника, так что приёмник продолжит благополучно отдавать энергию в нагрузку.


      Неким подобным образом работает динамическая и статическая устойчивость энергетической системы.
      • +1
        Кто минусует, объясните почему? Вы знаете что такое статическая и динамическая устойчивость системы? Говоря простым языком, надо чтобы генерируемая мощность и потребляемая были примерно равны. Если идёт колебания одной мощности, то колышат другие. В силу удалённости источников и приёмников, а так же взаимосвязанности всей энергосистемы, начинаются весьма и весьма любопытные эффекты. Особо такие штуки вспоминаются во времена крупных аварий, например 2005 г в Москве.

        Как раз, пример краха из-за неустойчивости системы.
  • +10
    Пусть для простоты это будет шар радиусом 1 метр (ни сути, ни порядков величин это не меняет).

    почему не меняет сути и порядков? для шара радиусом 100 метров
    Сопротивление верхней части башни, то есть системы «шар-бесконечность», на частоте 20 кГц составит
    R = 1/(2*пи*частоту*емкость) = 71 кОм
    Фактически это внутреннее сопротивление «линии» электропередачи с использованием башни Тесла.

    это будет не 71кОм, на которые мы опираемся в дальнейших оценках, а 710 Ом. С понижающим трансформатором 220В внутреннее сопротивление цепи соответственно падает до 0.15Ом и падение напряжения на токе в 5 ампер будет 0.75В.
    Соответственно получается, что все дальнейшие оценки не верны и в реальности всё будет завязано на размеры башни. Или я где то ошибаюсь?
    • +6
      Верно — масштаб тут имеет самое прямое значение. Потому и нельзя сделать «маленькую башню» — т.е. нужно или сразу делать большой эксперимент, или не делать вовсе. Т.к. у маленькой башни — совсем другие сопротивления (в т.ч. активное — которое в таком случае на корню убивает передачу энергии в планетарный резонанс), совсем другие добротности, и т.п.
      Например на имеющейся у нас катушке (размеры 0.7м и 1.8м, 10 км обмотки диаметр провода 0.33 мм, активное сопротивление — килоом) в лучшем случае можно продемонстрировать КПД на уровне 10^-5-10^-6. Просто в силу физических ограничений системы с такой катушкой (общее направление рассуждений по таким ограничениям konst20 определил вполне верно — но «дьявол кроется в деталях»).
      • +1
        Вот примерно в этом месте следует подумать о том на какой высоте от земной поверхности должен находиться наш шар чтобы его ёмкость можно было считать сколько-нибудь обособленной в условиях планеты Земля. Если высота установки шара меньше то мы получаем простой контур с распределённым конденсатором значительного размера, ток «выходящий» из башни по земле будет замыкаться через пространственную ёмкость между землёй и шаром, причём его львиная доля будет проходить в области вокруг башни радиусом с её высоту. Хотим передать на 10 километров — извольте отгрохать башню высотой в пару десятков километров, иначе до потребителя дойдёт очень мало. Хотим передать на другую сторону Земли — вы уже знаете с чего надо начать, строительный рынок по дороге и направо.
        • +2
          Вот примерно об этом уже есть соответствующие буквы в нашей статье. Как только выносим башню на высоту в несколько размеров катушки — так сразу и получаем нормальное соотношение ёмкостей (собственной, и ёмкости башня-грунт).
  • +18
    Да вот такой пост + коммент grekmipt выглядит значительно более выигрышно, нежели основная статья про башни.
  • +2
    Ушел играть в Red Alert…
  • +4
    Не верится, что люди, закончившие MIT, Caltech, МГУ на худой конец, работавшие аспирантом, докторантом в содружестве с такими же квалифицированными людьми, не додумались бы до такого «гениального» изобретения как башня Теслы, все описание и расчет которого кроется на нескольких листах. Так что скептицизм большинства вполне оправдан.
    • +2
      Мы — как раз и есть люди, закончившие MIT, и мы — разобрались. Почему этого не сделал никто до нас — не знаю, фантазировать не хочу.
      • +5
        Простите, не слежу за вашими постами, но в прошлый раз вы, вроде бы, закончили только МФТИ. Что-то с тех пор поменялось?
        • 0
          Ммм… если Вы в аббревиатуре MIT подразумевали Массачусетский Технологический — тогда пардон, я Вас неправильно понял. Аббревиатура МФТИ очень похожая (MIPT), вот я и решил что вы про МФТИ. Впрочем, МФТИ часто называют Российским вариантом Массачусетского Технологического. Так что в любом случае — большой ошибки нет.
          • +8
            Подразумевался разумеется Массачусетский технологический институт.
            «большой ошибки нет»… Вы, это, как бы сказать помягче, себе льстите
          • +3
            Впрочем, МФТИ часто называют Российским вариантом Массачусетского Технологического.
            Да, в России есть много российских вариантов разных вещей, от демократии и Кремниевой долины до автомобилей и телефонов.
      • +1
        Так это вы писали: science.d3.ru/comments/491406/
        • +2
          Да, мы. Там нас «закидали какой» за то, что «нет технических подробностей». Следствием — явилась наша статья на Хабре.
  • +2
    На Алтае друзья живут в Уйменской долине, там нет возможности провести традиционное электричество, но полным полно сбежавших из Новосибирского академ-городка шизотериков. В результате каждый второй дом на возобновляемой ковалентной энергии, живут сами по себе и доказывать никому ничего не стремятся, ибо это всё суета сует.
    • +2
      0_о
      Что такое ковалентная энергия?

      Прям лампочки зажигаются?
      • +4
        Конечно же, не всякие лампочки. Только ковалентные.
    • 0
      В УймОнской долине электричество есть. Вы не поверите, но туда даже оптоволокно тянут (или уже дотянули).
      • 0
        На все 350 кв км растянут вдоль и поперёк?

        В тундре тоже есть электричество и оптоволоконо, но я же вам не про сёла говорю, а обособленные хутора.
  • 0
    В России есть ЛЭП с напряжением 1000 килоВольт


    Можно еще вспомнить стенды ВНИЦ ВЭИ под Истрой, где с имульсами в 9 мегавольт, а в длительном режиме с напряжением 3 мегавольта.
  • +2
    Так интересно, чем эта история закончилась?
    • 0
      Она ещё не закончилась — идёт подготовка к эксперименту.
      • 0
        А есть возможность быть в курсе событий? Твиттер, facebook, etc?
        • 0
          Новости выкладываются здесь периодически.
          • 0
            Спасибо, будем следить!
  • 0
    del

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.