В 1892 году в Лондоне, а через год в Филадельфии, известный изобретатель, серб по национальности, Никола Тесла демонстрировал передачу электроэнергии по одному проводу.

Как он это делал — остается загадкой. Часть его записей до сих пор не расшифрована, другая часть сгорела.

Сенсационность опытов Тесла очевидна любому электрику: ведь, чтобы ток шел по проводам, они должны составлять замкнутый контур. А тут вдруг — один незаземленный провод!

Но, я думаю, современным электрикам предстоит удивиться еще больше, когда они узнают, что у нас в стране работает человек, который тоже нашел способ передавать электроэнергию по одному незамкнутому проводу. Инженер Станислав Авраменко делает это уже 15 лет.

Как же осуществляется феноменальное явление, не укладывающееся в рамки общепризнанных представлений? На рисунке показана одна из схем Авраменко.

Она состоит из трансформатора Т, линии электропередачи (провода) Л, двух встречно включенных диодов Д, конденсатора С и разрядника Р.

Трансформатор имеет ряд особенностей, которые пока (дабы сохранить приоритет) раскрывать не будем. Скажем только, что он схож с , в котором первичная обмотка питается напряжением с частотой, равной резонансной частоте вторичной обмотки.

Подключим входные (на рис.— нижние) выводы трансформатора к источнику переменного напряжения. Поскольку два других его вывода между собой не замкнуты (точка 1 просто висит в воздухе), тока наблюдаться в них вроде бы не должно.

Однако в разряднике возникает искра — происходит пробой воздуха электрическими за рядами!

Он может быть непрерывным или прерывным, повторяться с интервалом, зависящим от емкости конденсатора, величины и частоты приложенного к трансформатору напряжения.

Получается, что на противоположных сторонах разрядника периодически накапливается определенное число зарядов. Но поступать туда они могут, по всей видимости, лишь от точки 3 через диоды, выпрямляющие переменный ток, существующий в линии Л.

Таким образом в вилке Авраменко (часть схемы правее точки 3) циркулирует постоянный по направлению и пульсирующий по величине ток.

Подключенный к разряднику вольтметр V, при частоте около 3 кГц и напряжении 60 В на входе трансформатора, показывает перед пробоем 10 - 20 кВ. Установленный вместо него амперметр регистрирует ток в десятки микроампер.

На этом “чудеса” с вилкой Авраменко не заканчиваются. При сопротивлениях R1=2—5 МОм и R2=2—100 МОм (рис. 2) наблюдаются странности при определении выделяющейся на последнем мощности.

Измерив (по общепринятой практике) ток магнитоэлектрическим амперметром А и напряжение электростатическим вольтметром V, перемножив полученные величины, получаем мощность много меньше той, которая определяется точным калориметрическим способом по тепловыделению на сопротивлении R2. Между тем, по всем существующим правилам, они должны совпадать. Объяснения тут пока нет.

Усложнив схему, экспериментаторы передавали по линии Л мощность, равную 1,3 кВт. Это подтвердили три ярко горевшие лампочки, суммарная мощность которых составляла как раз названную величину.

Опыт проводился 5 июля 1990 года в одной из лабораторий Московского энергетического института. Источником питания служил машинный генератор с частотой 8 кГц. Длина провода Л равнялась 2,75 м. Интересно, что он был не медным или алюминиевым, которые обычно применяют для передачи электроэнергии (их сопротивление относительно мало), а вольфрамовым! Да к тому же диаметром — 15 мкм! То есть электрическое сопротивление такого провода намного превышало сопротивление обычных проводов той же длины.

По идее, здесь должны происходить большие потери электроэнергии, а провод — раскалиться и излучать тепло. Но этого не было, пока трудно объяснить почему,— вольфрам оставался холодным.

Высокие должностные лица с учеными степенями, убедившиеся в реальности опыта, были просто ошеломлены (однако своих фамилий просили на всякий случай не называть).

А наиболее представительная делегация знакомилась с опытами Авраменко еще летом 1989 года.

В нее входили заместитель министра Минэнерго, начальники главков и другие ответственные научно-административные работники.

Поскольку вразумительного теоретического объяснения эффектам Авраменко никто дать не мог, делегация ограничилась тем, что пожелала ему дальнейших успехов и чинно удалилась. Кстати, о заинтересованности государственных органов в технических новшествах: Авраменко подал первую заявку на изобретение в январе 1978 года, но до сих пор не получил авторского свидетельства.

А ведь при внимательном взгляде на опыты Авраменко становится ясно, что это не просто экспериментаторские игрушки. Вспомните, какая мощность передавалась по вольфрамовому проводнику, и он не нагревался! То есть линия как бы не имела сопротивления. Так что же она собой представляла — “сверхпроводник” при комнатной температуре? Тут уж дальше и комментировать нечего — насчет практического значения.

Есть, конечно, и теоретические предположения, объясняющие результаты опытов. Не вдаваясь в подробности, скажем, что эффект может быть связан с токами смещения и резонансными явлениями — совпадением частоты напряжения источника питания и собственных частот колебания атомных решеток проводника.

Между прочим, о мгновенных токах в единичной линии писал еще Фарадей, в 30-х годах прошлого века, а в соответствии с электродинамикой, обоснованной Максвеллом, ток поляризации не приводит к выделению на проводнике джоулева тепла — то есть проводник не оказывает ему сопротивления.

Время придет — строгая теория будет создана, а пока инженер Авраменко успешно опробовал передачу электроэнергии по одному проводу на 160 м...

Николай ЗАЕВ

довольно интересный вопрос. поробуем расмотреть его подробно, попутно отделяя мух от котлет.

первое что нам надо понить это определние тока: "ток - направленное движение заряженных частиц "

нам понадобится и еще один очевидный факт: "ток в разомкнутой цепи не течет "

ну и до кучи несколько определений из словаря электрика:

активная мощьность - мощность затраченная на совершение работы не обязательно полезной.

пример:т.е. у нас есть трансформатор который питает потребителя. cтоит и гудит. вот гудит это работа на которую затрачивается активная мощность, хоть эта работа абсолютно бесполезная с точки зрения потребителя.

реактивная мощность - мощность которая на совершение работы потрачена не была и вернулась обратно.

пример: пусть подали ток на индуктивность, потом сняли. ток перешел в магнитное поле, потом часть этого поля после снятия тока снова перешела в ток. конечно этот ток это активная мощность, но вот сам переход. нечто похожее наблюдается в обычном асинхронном двигателе на холостом ходу - энергия возвращается в линию хотя и не в тот же момент времени. добавляя нагрузку на вал (торомозной момент) мы увеличиваем активную мощность (умные дятки говорят изменяем скольжение вала относително магнитного поля) и уменьшаем реактивную - т.е. изменяется коэфициэнт активной мощности т.е. косинус фи.

косинус фи или коэфициэнт мощности (активной мощности) безразмерная физическая величина , характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей . Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига .

в принципе все. твердо стоя на этих принципах можно многое объяснить.

в начеле зададимся простым вопросом: "а может ли по одному проводу протекать ток? " ну и как мы договаривались мы твердо стоим на принципах изложенных выше. один провод - цепь не замкнутая - значит ток по ней течь не может. т.е. уверненнно можно сказать тока там нет . а что же есть? лампочски горят, моторы крутятся...

да и легко можно найти кучу роликов с демонситрацией подобного эффекта:

ну и что это? розыгрыш или еще что-то?

вначале вспомним как работает радиоэфирный телевизор. ведь наша любимая картинка как-то в этот телевизор запрыгивает.

механизм довольно простой: есть передатчик, который излучает радиоволны, а телевизор это приемник. не будем разбирать методы кодирования картинки - нас интересует сам факт получения сигнала.

можно сказать, что эта мощность очень мала, но надо заметить, это большей частью связано с направленостью передающей и принимающей антены.

т.е. предача электричества по одному проводу это не активная мощность (не закон Ома), а передача электромагнитной волны, а не тока. на радиоволны условия замкнутости цепи не распростроняются, в чем легко можно убедится на примере телевизора.

в случае однопроводной передачи электроэнергии мы имеем дело с вырожденым радиоприемником и передатчиком, а провод в этом случае является волноводом . т.е. провод имет свою ёмкость и индуктивность т.е. это цепь с распределенными параметрами. раз есть емкость и индуктивность есть и резонансная частота. и на этой частоте можно передовать энергию в виде электромагнитного поля .

остановимся на этой мысле более подробно.

в обычной классической цепи скрость электрона в проводе это сантиметры в секунду. но позволте а каже телеграф? там все быстро, а в цепи обычный ток... дело в том что с околосветовой скоростью в доль провода распространяется электроманитная волна сами же носители заряда - электроны перемещаются медленно. т.е. "первый" и "последний" электрон начинают свое движение практически одновременно, хотя их скорость небольшая.

но вернемся к электромагнитной волне. что там активная и реактивная? дело в том что если энергия вся переходит в магнитное поле и вся в электрическое, что справедливо для электромагнитной волны, это означает что нет активной мощности. (в реальности конечно немного теряется, но будем говорить об идиальном случае) т.е. можно сказать что вся энергия реактивная и активная мощность нулевая. т.е. косинус фи равен нулю. сдвиг фазы при этом 90 градусов. т.к. активная мощность нулевая (нам не надо физически двигать заряженные частицы) абсолютно неважно сечение проводника. т.е. мы имем дело не с оммической цепью, а с волноводом.

т.е. в однопроводной лини мы имеем случай разделенных мух и котлет - электромагнитная волна есть, а движения электронов нет. тут умесно вспомнить ток - направленное дижение заряженных частиц т.е. энернгия передается только в виде электромагнитного поля.

для стоячей электромагнитной волны меня в школе учили рисовать такой рисунок:

максимуму напряженнности одного поля соотвествует 0 другого т.е. смещены именно на 90 градусов. т.е. електрополе начинает переходить в магнитное, в какой-то моент времени все перешло, что соотвествует 0 электрического поля и максимуму магнитного. магнитное поле начинает переходить в электрическое и в какой-то момент времени полностью перейдет, что соотвествует 0 магнитного поля и максимуму электрического и т.д. из того что поле переходит одно в другое полностью, а угол смещения фазы электрического и магнитного поля равен 90 градусам, можно сделать вывод о том, что мы имем дело со стоячей электромагнитной волной.

т.е. можно сказать ничего нового в этих роликах не демонстрируется, если мне не изменяет память, с 1864 года - это электромагнитная волна. можно придумать разнообразные способы как "раскачивать" электромагнитную волну в проводе, принципиальной сути это не меняет.

ограничения использования этой технологии совпадает с ограничением использования радиочастотных линий, при этом надо заметить, что частота там относительно небольшая - это примерно десятки КГц.

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.

Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.

Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

1. Полное отсутствие проводов;
2. Не нужны источники питания;
3. Необходимость батареи упраздняется;
4. Более эффективно передается энергия;
5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

• Расстояние ограничено;
• магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
• беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
• высокая стоимость монтажа.

Заглавие лекции – «О токе, или явлениях динамического электричества» L -127.

Моя схема ОПЭ следующая: 1 – ноутбук; 2 – УНЧ, 3 – повышающий трансформатор (ноутбук, УНЧ и повышающий трансформатор играют роль генератора тока нужного мне характера, т.е. высокочастотного и высоковольтного); 4 – нагрузка в виде понижающего трансформатора и диодного моста на низковольтной обмотке, с подключенным к ней двигателем постоянного тока; 5 – изолированная проводящая пластина.

Теперь подробнее рассмотрим детали схемы. На самом деле в это схеме есть два нюанса. Первый – это повышающий трансформатор, обратите внимание на схему подключения. Один конец вторичной обмотки подсоединяется к одному из выводов первичной, и, желательно, заземляется. Это делается для обеспечения безопасности, а так же для повышения эффективности вторичной обмотки. Далее, к первичной обмотке параллельно подсоединен конденсатор, образовывая параллельный колебательный контур. Емкость конденсатора рассчитывается по известным формулам, в зависимости от индуктивности первичной обмотки и используемой частоты. Это делается для повышения силы тока в первичной обмотке, и, соответственно, для усиления эффекта. С подбором емкости конденсатора, возможно, возникнет проблема, так как индуктивность первичной обмотки в процессе ее работы меньше, чем в отключенном состоянии, и эта разница зависит от нагрузки на вторичной обмотке. Я решил этот вопрос просто: рассчитал конденсатор на индуктивность меньшую на 10%-15% от измеренной величины, при заданной частоте. И даже после этого пришлось немного регулировать частоту генератора, для настройки максимального резонанса. Нюанс второй – настроить резонанс во вторичной цепи. Индуктивность вторичной цепи складывается из индуктивности вторичной обмотки повышающего трансформатора и первичной обмотки понижающего трансформатора. Индуктивность первичной обмотки понижающего трансформатора так же, будет немного меньше измеренной, так как зависит от нагрузки на вторичной обмотке. Далее, необходимо подобрать емкость проводящей изолированной пластины. Делается это просто, измеряем площадь пластины и по формулам рассчитываем емкость, для данной частоты и индуктивности. Пластину нужно разместить на расстоянии от окружающих предметов, в противном случае ее емкость будет больше расчетной. Чем выше частота и больше индуктивность цепи, тем меньше емкость требуется, а значит и площадь пластины. При достаточно высокой частоте может хватить и собственной емкости цепи, в таком случае пластина не нужна. Мой тестовый стенд позволял работать мотору мощность 10Вт на полную мощность, зажигать лампы накаливания, и, конечно же, перегоревшие лампы дневного света. На мой взгляд, ОПЭ имеет два основных плюса. Первый – расходуется меньше материалов на проводники. Второй – за счет повышенной частоты и высокого напряжения по проводнику проходит, относительно не большой ток, провод почти не греется, что благоприятно сказывается на сопротивлении. Изучив данный материал, очень надеюсь, что у вас возник вопрос: «А что, в таком случае, мешает использовать Землю, в качестве проводника?». Отвечу – ничего!

А можно и намного проще:

Или так:

На роликах представлена очень примитивная схема, с помощью которой демонстрируется передача электроэнергии по одному проводу.
На самом деле, передавать элетроэнергию посредством одного провода на данный момент не имеет практического смысла, на мой взгляд. Эта информация размещена здесь лишь для того, что бы показать возможность передачи энергии и сигналов через Землю.