Ang World Wireless System ni Nikola Tesla

Noong Hunyo 1899, isang siyentipiko na nagmula sa Serbian, Nikola Tesla, nagsimula ng eksperimentong gawain sa kanyang laboratoryo sa Colorado Springs (USA). Ang layunin ni Tesla noong panahong iyon ay isang praktikal na pag-aaral ng posibilidad ng pagpapadala ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng natural na kapaligiran.

Ang laboratoryo ng Tesla ay itinayo sa isang malaking talampas, na nasa taas na dalawang libong metro sa ibabaw ng antas ng dagat, at ang lugar na daan-daang kilometro sa paligid ay kilala para sa medyo madalas na mga bagyo na may napakaliwanag na kidlat.

Sinabi ni Tesla na sa tulong ng isang pinong nakatutok na aparato ay natukoy niya ang mga pagtama ng kidlat na nagaganap sa layo na pito o walong daang kilometro mula sa kanyang laboratoryo. Kung minsan ay maghihintay siya ng halos isang oras para sa tunog ng kulog mula sa susunod na paglabas ng kidlat, habang ang kanyang aparato ay tumpak na tinutukoy ang distansya kung saan naganap ang paglabas, pati na rin ang oras pagkatapos na ang tunog ay makakarating sa kanyang laboratoryo.

Nais na pag-aralan ang mga panginginig ng kuryente sa mundo, inilagay ng siyentipiko ang receiving transformer upang ang pangunahing paikot-ikot nito ay na-ground sa isa sa mga terminal nito, habang ang pangalawang terminal nito ay konektado sa isang conductive air terminal, na ang taas ay maaaring iakma.

Ang pangalawang paikot-ikot ng transpormer ay konektado sa isang sensitibong self-regulating device. Ang mga oscillations sa primary winding ay nagdulot ng mga kasalukuyang pulso na lumitaw sa pangalawang winding, na siya namang nagpapatakbo sa recorder.

Isang araw, napagmasdan ni Tesla ang mga pagtama ng kidlat mula sa isang bagyong may pagkulog at pagkidlat sa loob ng radius na wala pang 50 kilometro mula sa kanyang laboratoryo, at pagkatapos ay sa tulong ng kanyang device ay nakapagtala siya ng humigit-kumulang 12,000 na paglabas ng kidlat sa loob lamang ng dalawang oras!

Sa mga obserbasyon, unang nagulat ang siyentipiko na ang mga kidlat na mas malayo sa kanyang laboratoryo ay kadalasang may mas malakas na epekto sa kanyang recording device kaysa sa mga tumama nang mas malapit. Walang alinlangan na itinatag ni Tesla na ang pagkakaiba sa lakas ng mga discharge ay hindi ang sanhi ng mga pagkakaiba. Pero ano naman?

Noong ikatlo ng Hulyo, ginawa ni Tesla ang kanyang pagtuklas. Sa pagmamasid sa isang bagyo sa araw na iyon, nabanggit ng siyentipiko na ang mga ulap ng bagyo na nagmamadali sa mataas na bilis mula sa kanyang laboratoryo ay nakabuo ng halos regular (paulit-ulit sa halos regular na mga agwat) ng mga kidlat. Sinimulan niyang panoorin ang kanyang tape recorder.

Habang lumalayo ang bagyo sa laboratoryo, ang kasalukuyang mga pulso sa tumatanggap na transpormer sa simula ay humina, ngunit pagkatapos ay tumaas muli, isang peak ay dumating, pagkatapos ay lumipas at pinalitan ng isang pagbaba ng intensity, ngunit pagkatapos ay isang peak ay dumating muli, pagkatapos ay isang pagbaba muli .

Naobserbahan niya ang kakaibang pattern na ito kahit na lumipat na ang bagyo nang humigit-kumulang 300 kilometro mula sa kanyang laboratoryo, ang intensity ng mga nagresultang kaguluhan ay nanatiling makabuluhan.

Walang alinlangan ang siyentipiko na ang mga ito ay mga alon na kumakalat mula sa mga lugar kung saan tumama ang kidlat sa lupa, na parang kasama sa isang ordinaryong alambre, at napagmasdan niya ang kanilang mga taluktok at mga labangan sa mismong mga sandali nang ang lugar ng pagtanggap ng coil ay tumama sa kanila.

Pagkatapos ay nagtakda si Tesla na bumuo ng isang aparato na bubuo ng mga katulad na alon. Ito ay dapat na isang circuit na may napakataas na inductance at bilang maliit na pagtutol hangga't maaari.

Ang isang transmiter ng ganitong uri ay maaaring magpadala ng enerhiya (at impormasyon), ngunit mahalagang hindi sa parehong paraan tulad ng ipinatupad sa mga aparatong Hertz, iyon ay, hindi sa pamamagitan ng electromagnetic radiation… Ang mga ito ay dapat na mga nakatayong alon na kumakalat sa kahabaan ng lupa bilang isang conductor at sa pamamagitan ng isang electrically conductive atmosphere.

Bilang conceived ng siyentipiko, ang dalas sa kanyang sistema ng paglipat ng enerhiya ay dapat na bawasan sa isang lawak upang mabawasan ang paglabas (!) ng enerhiya sa anyo mga electromagnetic wave.

Pagkatapos, kung ang mga kondisyon para sa resonance ay natutugunan, ang circuit ay makakaipon ng elektrikal na enerhiya ng maraming pangunahing pulso tulad ng isang pendulum. At ang epekto sa pagtanggap ng mga istasyon na nakatutok sa resonance ay magiging harmonic oscillations, ang intensity nito ay sa prinsipyo ay maaaring lumampas sa magnitude sa phenomena ng natural na kuryente na naobserbahan ni Tesla sa panahon ng mga bagyo sa Colorado.

Sa ganoong transmisyon, ipinapalagay ng siyentipiko na gagamitin niya ang mga katangian ng pagpapadaloy ng natural na daluyan, kumpara sa pamamaraan ni Hertz na may radiation, kung saan ang maraming enerhiya ay nawawalan lamang at isang napakaliit na bahagi lamang ng ipinadalang enerhiya ang umabot sa receiver.

Kung i-synchronize mo ang receiver ni Tesla sa kanyang transmiter, kung gayon ang enerhiya ay maaaring makuha na may kahusayan na hanggang 99.5% (Nikola Tesla, mga artikulo, p. 356), na parang sa pamamagitan ng paglilipat ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang wire na may mababang pagtutol, bagaman sa pagsasanay ang paglipat ang kapangyarihan ay nakukuha nang wireless. Ang Earth ay gumaganap bilang ang tanging konduktor sa naturang sistema. Ang teknolohiya, naniniwala si Tesla, ay ginagawang posible na bumuo ng isang pandaigdigang sistema para sa wireless na paghahatid ng elektrikal na enerhiya.

Ang pagkakatulad na ibinigay ni Tesla na kaibahan ng kanyang sistema sa sistema ng Hertzian sa mga tuntunin ng kahusayan ng paghahatid ng enerhiya (o impormasyon) ay ito.

Isipin na ang planetang Earth ay isang bola ng goma na puno ng tubig. Ang transmitter ay isang reciprocating pump na tumatakbo sa isang punto sa ibabaw ng bola — ang tubig ay kinukuha mula sa bola at ibinalik dito sa isang tiyak na dalas, ngunit ang panahon ay dapat na sapat na tagal para ang bola sa kabuuan ay lumawak at humina sa dalas na iyon.

Pagkatapos ay ang mga sensor ng presyon sa ibabaw ng bola (mga tatanggap) ay ipaalam sa mga paggalaw, hindi alintana kung gaano kalayo mula sa pump ang mga ito, at may parehong intensity.Kung ang dalas ay bahagyang mas mataas, ngunit hindi masyadong mataas, kung gayon ang mga oscillation ay magpapakita mula sa kabaligtaran na bahagi ng bola at bumubuo ng mga node at antinodes, habang kung ang trabaho ay ginawa sa isa sa mga receiver, kung gayon ang enerhiya ay mauubos, ngunit ang ang transmission ay magiging napakatipid...

Sa sistema ng Hertzian, kung ipagpapatuloy natin ang pagkakatulad, ang bomba ay umiikot sa napakalaking dalas, at ang pagbubukas kung saan ang tubig ay ipinakilala at ibinalik ay napakaliit. Ang isang napakalaking bahagi ng enerhiya ay ginugol sa anyo ng mga infrared heat wave, at isang maliit na bahagi ng enerhiya ay inililipat sa bola, kaya ang mga receiver ay maaaring gumawa ng napakakaunting trabaho.

Sa pagsasagawa, iminumungkahi ni Tesla na makamit ang mga matunog na kondisyon sa mundo ng wireless system tulad ng sumusunod. Ang transmitter at receiver ay patayong naka-ground na multi-turn coils na may mataas na surface conductivity sa mga terminal na nakakabit sa kanilang mga upper lead.

Ang transmitter ay pinapagana ng isang pangunahing paikot-ikot, na naglalaman ng makabuluhang mas kaunting mga pagliko kaysa sa pangalawa, at nasa malakas na koneksyon sa pasaklaw sa ilalim ng isang grounded na multi-turn secondary coil.

Ang alternating current sa pangunahing winding ay nakuha sa tulong ng isang kapasitor. Ang kapasitor ay sinisingil ng pinagmulan at pinalabas sa pamamagitan ng pangunahing paikot-ikot ng transmitter. Ang dalas ng oscillation ng pangunahing oscillating circuit na nabuo sa gayon ay ginawang katumbas ng dalas ng libreng oscillations ng pangalawang circuit, at ang haba ng wire ng pangalawang paikot-ikot mula sa lupa hanggang sa terminal ay ginawang katumbas ng isang-ikaapat na bahagi ng wavelength ng oscillations propagated kasama nito.

Sa kondisyon na halos lahat ng self-electrical na kapasidad ng pangalawang circuit ay nahuhulog sa terminal, pagkatapos ay sa terminal na ang antinode (palaging ang maximum swing) ng boltahe at ang node (laging zero) ng kasalukuyang ay nakuha, at sa grounding point - ang antinode ng kasalukuyang at ang node ng boltahe. Ang receiver ay may katulad na disenyo sa transmitter, na may pagkakaiba lamang na ang pangunahing coil nito ay multi-turn, at ang maikli sa ibaba ay isang pangalawa.

Ang pag-optimize ng circuit ng receiver, dumating si Tesla sa konklusyon na para sa pinaka mahusay na operasyon nito ang boltahe mula sa pangalawang paikot-ikot ay dapat na itama. Para dito, ang siyentipiko ay bumuo ng isang mekanikal na rectifier, na nagbibigay-daan hindi lamang upang iwasto ang boltahe, kundi pati na rin upang ilipat ang enerhiya sa load lamang sa mga sandaling iyon kapag ang boltahe ng pangalawang paikot-ikot ng tumatanggap na circuit ay malapit sa halaga ng amplitude.