Никола Тесла и реальная физика

    Вот какой казус: в учебниках по физике нет этого имени, а его знают практически все. Физика пользуется единицей индукции Тесла, весь мир пользуется двигателями переменного тока, изобретенными Тесла, а по части домыслов о всяких физических чудесах ему и вовсе нет равных. Чего только не приписывается Николе Тесла- вплоть до того, что и "Тунгусский метеорит" - результат его экспериментов по передаче энергии на расстояния. Где правда, а где - вымысел, читателям уже не разобрать. А постыдное молчание РАН об опытах Тесла лишь подчеркивает ее импотенцию.
     На глаза попалась статья Ю. В. Мазурина Никола Тесла - славянский гений". Наряду с полезной и познавательной информацией в ней также присутствуют домыслы. Развеять некоторые из них и призвана данная статья, благо, что реальная физика имеет для этого аргументы.

Среди всех загадок Тесла чаще других фигурируют следующие темы:      Понятно, что и эти темы могут распадаться на отдельные направления- так широк был круг интересов Тесла- мы будем останавливаться на некоторых. Но прежде предупреждаю: объяснения будут понятнее, если Вы знакомы с взглядами Реальной физики, не допускающей гипотез. В частности, необходимо прочесть о катушках Тесла и жесткости пространства.

Передача энергии на расстояние

    Я думаю, что однажды при изготовлении очередной высоковольтной катушки Тесла просто случайно оборвал тонкий проводок внутренней (высоковольтной) обмотки. (Я могу так предполагать, т.к. именно это произошло со мной). Чтобы не выбрасывать ее, он попробовал - что покажет ее разомкнутый вывод. И удивился тому, что напряжение на нем показывает расчетную величину относительно его тела. Вот схема этого воображаемого опыта, которая известна читателям как питание нагрузки по одному проводу.


Рис.1. Загадочное питание лампы по одному проводу.

     Удивление еще больше выросло, т.к. он не ощущал прохождения тока по своему телу. Правда, когда касание тела было точечным, ток ощущался как мощное жжение в области контакта с характерными электрическими "вибрациями". Но при плотном и обширном контактировании тела с нагрузкой негативные признаки исчезали. Естественный вопрос, который обязан был Тесла задать себе, а как же горит лампа? А протекает ли ток по проводнику от вторичной обмотки? Но что толку спрашивать, если вторичная обмотка намотана тонким проводом? Ясно, что не весь ток нагрузки протекает по этому проводничку. Вот потому Тесла и пришел к выводу, что энергия передается в пространстве практически без создания тока в цепи. Так он (или примерно так) пришел к ошибочному выводу о возможности передачи энергии на большие расстояния без потерь. Львиная доля его последующих опытов имела именно эту конечную цель. Хотя эта цель не была достигнута (и не могла быть), на этом пути Тесла получил множество замечательных результатов. Мы можем рассмотреть физику данного опыта, если Вы уже ознакомились с физической сущностью индуктивности.

Еще одна катушка Тесла

     Значит, Вы уже знаете, что индуктивность катушки зависит от того, насколько сфокусирована магнитная энергия, ускоряющая свободные электроны пространства. Но чем сильнее ускоряются электроны, тем скорее заканчивается процесс этого ускорения. Ведь, ускоренные электроны не способны воспринять всю магнитную энергию катушки (рис.2).

Рис.2. Как работает индуктивность.

     Происходит это по двум причинам:
  Ориентация электронов по вектору скорости;
  Обеднение зарядов пространства с одного конца катушки.
  Итогом ускоренного движения электронов является повышение концентрации электронов
.

где z -среднестатистическое расстояние между электронами.
     На концах катушки приращения концентрации имеют разные знаки, но модуль приращения характеризует изменение плотности энергии (давления)
.
.
     Электрически это приращение энергии выражается в приращении потенциала , то есть, на концах катушки, питаемой переменным током формируется волна давления, называемая электромагнитной волной.
     Иллюстрацией этого процесса служит параметр ВЗАИМОИНДУКЦИЯ, которая устанавливает связь между двумя близко расположенными катушками. Этот параметр сегодня не имеет физической интерпретации. Нам надо дать её.
На рис. 3 показаны два типа взаимного расположения связанных катушек.

Рис.3. Параллельное (а) и последовательное (б) расположение магнитосвязанных катушек.

     В варианте (а) взаимоиндукция обусловлена общностью зон давления, а в варианте (б)- общностью потока движущихся электронов. Любое другое расположение катушек ведет к снижению коэффициента взаимоиндукции.
     Так вот Никола Тесла как-то прочувствовал суть и создал свою, особенную катушку с бифилярными обмотками, которая не обедняет и не обогащает пространство электронами. А ведь это означает колоссальное приращение индуктивности. Конструкция этой катушки приведена на рис.4.

Рис.4. Легендарная катушка Тесла, работу которой никто не понимает.

     Два смежных слоя витков - это две последовательно включенные катушки, намотка которых встречная (окрашены в разные цвета). В таком случае каждая из катушек действует на очень тонкий слой пространства (по диаметру провода). Но это действие встречное, то есть, электроны внутри катушки либо сжимаются, либо растягиваются, но не "вылетают" из внутрикатушечного пространства. Это позволяет значительно растянуть во времени каждую фазу состояния. То есть, постоянная времени такой катушки значительно увеличивается, а ведь она пропорциональна индуктивности
.
.
     А теперь попробуйте найти такое взаимное расположение катушек, при котором потенциал или поток электронов будут общими. Нет такой возможности. Взаимоиндукция этих катушек Тесла близка к нулю. Даже если совсем вплотную расположить вторую катушку по оси (как на рисунке), то и в этом случае будет минимальная общность потока электронов.

Схема "передачи" энергии

     Вот теперь читатель готов к тому, чтобы понять простую истину: потенциалы концов катушки привязаны к потенциалам свободных электронов и давлению среды. Если проводник, связанный с одним выводом высоковольтной обмотки, вынести за пределы катушки, разность потенциалов окажется приложенной к участку "катушка-проводник" (рис.5). Здесь вместо тела экспериментатора изображена антенна- именно эту функцию играло тело.
.
Рис.5. Откуда берется энергия?
.
     Энергия катушки может быть идентично представлена только совокупным действием магнитных и электрических сил. То, что наблюдал Тесла -передача потенциала в пространстве, а не передача энергии. Тот эффект с проявлением энергии, который обнаружил Тесла, это отдельное явление - потенциальное управление структурой пространства. Рассмотрим его.
     Под действием электрической напряженности , где b- расстояние между катушкой и антенной, электроны приобретают скорость и кинетическую энергию. Упрощенно представляя этот процесс, можно констатировать, что огромное число свободных электронов, находящихся в промежутке b, способны дать большое приращение кинетической энергии (и потенциала, соответственно)-
.
.
Работу совершает ток
.
.      Это и есть энергия, обнаруженная Николой Тесла в однопроводной схеме. Важные нюансы работы этой схемы мы вынуждены опустить. Подчеркнем лишь, что скорость электронов напрямую зависит от напряженности, т.е. от выходного напряжения катушки. Вот где корни страстного увлечения Тесла высоковольтными установками. Не ради молний повышал он напряжение установок и башни строил, а с целью повышения эффективности передачи энергии.

Резонансы Тесла

     Напряженность -то можно бы увеличить сокращением расстояния b, да только число участвующих электронов резко уменьшается. Это вторая неразрешимая проблема для Тесла- надо еще больше увеличивать напряжение. Предел увеличения напряжения Тесла определил быстро. Сегодня мы знаем напряжение пробоя воздуха ~3 млн. Вольт-на метр. А он мечтал о гигаваттах, для чего участвующих электронов не хватало и приходилось ставить опыты по дальнодействию молний. Однако только на малых расстояниях число электронов определялось объемом шара, вписанного в дистанцию b. А затем оно перестало расти. Молнии похоронили мечту Тесла, -проводимость пространства определялась тонкой струёй.
     Неустанный Тесла обратил внимание еще на одну особенность процесса передачи энергии - задолго до создания пробоя наблюдалась существенная и стохастическая нестабильность передаваемой энергии. Непродолжительным эффектом наблюдался рост энергии, зависящий от частоты и расстояния b. Но и этот режим при повторении опыта не был устойчивым, он исчезал.
     Мы вынуждены констатировать, что в данном случае интуиция Тесла не помогла ему прийти к пониманию дискретной структуры пространства. Ведь, структура - это взаимное сжатие (по закону Кулона). Вырвать электрон из структуры - это и есть создание пробоя. А без этого можно только коллективное колебание допустить, но тогда напряженность не поможет, поскольку расстояние между электронами очень мало (z~0,0000001м).
     И вот здесь зарыт главный фокус резонансов. Чтобы пробоя не допускать, надо ограничить амплитуду колебаний электронов величиной z. Чтобы максимальную скорость электрона достичь, надо создать такое ускорение а, чтобы электрон проходил эту дистанцию в точности за время
.
Тогда частота колебаний должна быть равна или кратна величине
.
Для тех, кому это интересно, сообщаю, что это мегагерцы. В лучшем случае -сотни килогерц. Приходится брать кратные частоты с большим множителем, что само по себе -источник нестабильности. Кроме того, примеси газовых молекул и особенно -влаги, создают такую нестабильность параметров, что об использовании резонансов говорить не приходится. При такой малой амплитуде колебаний кинетическая энергия отдельного электрона мала и надежды связаны лишь с объемом, точнее - с числом электронов. Строгого оптимума на объем не существует. По нашим оценкам это соответствует расстоянию b~1м. Максимальное число колеблющихся электронов при этом ~4E+19. А кинетическая энергия отдельного электрона очень мала (не более 1Е-20)Дж. Так что вероятность получения энергии более 10-50 Дж мала. Если читателю известны достоверные случаи получения резонансного КПД больше единицы, спорить не буду (есть предпосылки для этого, но не надежные).

Почему Тесла похоронил идеи?

     Это не совсем физика. Пожалуй, - только догадки. Дело в том, что в качестве прерывателя электрической цепи катушки Тесла использовал разрядники (бесконтактных прерывателей тогда не существовало). Так вот, разрядники в силу указанной нестабильности обязаны давать широкий спектр частот. А это значит, что Тесла формировал неконтролируемо и рентгеновские колебания и СВЧ. Теперь-то мы знаем, что микроволновый диапазон колебаний вреден для всего живого. Не говоря уже о рентгеновском… В статьях о Тесла упоминается словосочетание "лучи смерти". Я думаю, что Никола Тесла заметил это на каких-нибудь живых тварях и решил, что своими изобретениями может погубить человечество.
На главную!

Hosted by uCoz