Неожиданное продолжение темы: «Физику надо делать заново!»

Несколько дней назад я написал статью «40 лет назад инженер-конструктор Харченко открыл волновой процесс, прежде не известный науке!», которую я выложил на ряде сайтов. Честно скажу, статья получилась очень даже непростой по содержанию, в ней много технических подробностей и научных нюансов. Поэтому она не рассчитана на широкие массы, только на очень любознательных. И тем не менее, за короткое время с нею успело ознакомиться внушительное число людей, что не может меня не радовать! Выходит, наши люди трудностей не боятся! л

Помимо позитивных отзывов а также личных откровений и наблюдений читателей на поднятую тему, некоторые прислали мне и критические отзывы. Что тоже для меня не удивительно. Ведь инженера-конструктора Константина Петровича Харченко, когда он объяснял принцип работы своей антенны ОБ-Е, даже не все профессора и доктора наук понимали, а точнее почти никто его не понимал! Потому что он говорил немыслимые для них вещи.

Вот и мне один радиолюбитель с позывным ur4iii написал следующее:

«Здравствуйте, Антон! и

1. Электрический ток – это движение электрически заряженных зарядов вещества в электрическом поле. Средняя скорость упорядоченного движения электронов в металлах имеет значение в пределах 0,6–6 мм/c. Подробно про это написано здесь. Мне не известна скорость «быстрых электронов». Если Вы располагаете опытными подтверждениями существования таких электронов, то приведите, пожалуйста, ссылку.

2. Электроны движутся под действием кулоновской силы со стороны электрического поля (ЭП). Собственно, ЭП и является переносчиком энергии вдоль проводника. 

Вы знаете, как образуется это поле? Думаю, что нет.

Чтобы одни электроны ползли в металле с черепашьей скоростью (0,6–6 мм/c), а другие летали хотя бы со скоростью света, нужно существование либо двух отличающихся электрических полей, либо «быстрые» электроны должны не иметь массы...»

Поскольку это традиционное недоразумение, я хочу ответить на эти вопросы публично, ради чего собственно и решил написать эту статью-продолжение.

Начну с того, что знание о существовании «быстрых электронов» на поверхности металлов было у специалистов ещё в конце 19 века! Потом оно почему-то «забылось» со смертью великого инженера-естествоиспытателя Николы Тесла. 

Надеюсь, мне не надо никому рассказывать, кто такой инженер Тесла, и чем он знаменит?

Никола Тесла и его знаменитый высоковольтный трансформатор.

В 1897 году Никола Тесла запатентовал устройство, передающее электроэнергию по одиночному проводу. Как это устройство каждый может сделать, объясняет вот этот чертёж, начертанный рукой самого Теслы:

Рис. 1. Патент Н.Тесла на устройство для передачи электроэнергии по одному проводу.

Основу этой системы, рассчитанной на передачу электроэнергии по одиночному проводу, составляют два уникальных резонансных трансформатора собственной разработки Тесла, а также его гениальная идея, смысл которой заключается в транспортировке больших объёмов электрической энергии по одиночному проводнику. Причём этот проводник может быть очень тонким, так как при гигантском электрическом напряжении в линии электропередачи текущий по проводнику ток предполагается небольшим по силе. 

Работает эта система передачи энергии по одиночному проводу следующим образом. Переменный ток от генератора, вырабатывающего напряжение 220 v или 380 v, сначала преобразуется с минимальными потерями в переменное высоковольтное причём высокочастотное напряжение, имеющее величину в сотни тысяч вольт и частоту колебаний несколько сотен герц или даже килогерц, потом оно транспортируется по одиночному проводнику малого сечения к потребителю, и там оно опять преобразуется также с минимальными потерями в стандартное напряжение 220 v или 380 v. 

Повышение напряжения и в обычных ЛЭП, и в проводящей однопроводной линии делается исключительно из экономических соображений, ведь чем больше напряжение в линии, тем меньший ток течёт по ней при той же мощности потребления, а, значит, в этом случае, потери электроэнергии при её транспортировке до потребителя будут минимальными, при этом может использоваться проводник электроэнергии малого сечения. 

Простой наглядный пример, мощность 100 kWt в пересчёте на напряжение 220 V  выделяется в нагрузке при потребляемом токе 454,5 А. В пересчёте на напряжение 100000 V (100 kV) та же мощность 100 kWt выделяется при потребляемом токе всего 1 А.  При этом для пропускания тока 454,5 А требуется медный проводник диаметром не менее 80 мм (с мужской кулак), а для пропускания тока величиной в 1 А достаточно провода диаметром 0,12 мм (чуть толще человеческого волоса). 

По аналогии с перекачкой воды по трубопроводу, электрическое напряжение в проводах можно рассматривать как давление, возникающее в несжимаемой жидкости, а электрический ток в проводах можно уподобить движению самой воды по трубам. Со скоростью света по проводам передаётся на большие расстояния именно электрическое напряжение, вырабатываемое электростанцией. А ток в проводе, представляющий собой упорядоченное движение субатомных частиц – электронов, как и вода из открытого водопроводного крана вытекает относительно медленно. Если вы открыли кран водопровода, в котором имеется напор воды, и у вас в ту же долю секунды потекла из крана вода, это вовсе не значит, что в ту же долю секунды вода из озера (откуда осуществляется водозабор) тут же попала к вам. 

Так и при гальваническом токе поступательная скорость электронов в толще металлов действительно невысока и составляет в зависимости от величины напряжения – 0,6 – 6 мм/c. 

Однако, давайте рассмотрим работу установки Тесла, чтобы узнать, что на поверхности металлов электроны могут двигаться с гораздо большими скоростями, почти как в вакууме. А в вакууме при высоком ускоряющем напряжении скорость электронов может приближаться к скорости света. 

Так выглядит его резонансный трансформатор, позволяющий вырабатывать напряжение в сотни тысяч вольт и более. Сам Никола Тесла однажды испытывал установку, производящую 12 миллионов вольт.

Как работает трансформатор Теслы, и почему он может вырабатывать электрическое напряжение в сотни тысяч вольт, а при необходимости и в миллионы вольт, подробно объяснено здесь. 

Это его простейшая электрическая схема:

В цепях первичной и вторичной катушек трансформатора Теслы используются ёмкости, которые вместе с индуктивностями катушек создают два отдельных колебательных контура, настраиваемых на одну и ту же резонансную частоту. Причём, если в цепи первичной катушки используется двухполюсный электрический конденсатор, то в цепи вторичной катушки используется однополюсный электрический конденсатор, представляющий собой уединённую ёмкость. Она обозначена на схеме как кружок с отводом и промаркирована она как С2. 

Что это за уединённая ёмкость, мы все знаем из школьных уроков физики, на которых учителя рассказывали нам про ЭЛЕКТРОСТАТИКУ.

Обратите внимание на то, что электрические заряды накапливаются на наружной поверхности таких однополюсных конденсаторов.

Такой же однополюсный конденсатор, обладающий внушительной электрической ёмкостью, задействован в трансформаторах Теслы для образования резонансного контура с его высоковольтной обмоткой. Как я уже сказал ранее, обе обмотки (и низковольтная, и высоковольтная) трансформатора Теслы, каждая со своим накопительным конденсатором, образуют колебательные контура, настраиваемые в резонанс на одну и ту же частоту. 

Выбор рабочей резонансной частоты трансформатора Теслы диктуется параметрами высоковольтных катушек трансформаторов Тесла и длиною линии передачи энергии. Эта частота может находится в диапазоне от сотен герц до нескольких сотен тысяч герц, при этом она должна обеспечивать четвертьволновый резонанс в системе. Последнее важно! Это необходимо для того, чтобы при резонансе системы получить на нижнем конце высоковольтной катушки трансформатора постоянный нулевой потенциал, а на верхнем конце этой катушки получить резонансный максимум напряжения, как показано на этом графике:

По поводу четвертьволнового резонанса сам Тесла написал в своём патенте так: «Длина вторичной обмотки составляет примерно четверть длины волны электрического возмущения во вторичной цепи, основанного на скорости распространения электрического возмущения по самой обмотке и цепи. То есть, если скорость тока в цепи, включая обмотку, составляет ~сто восемьдесят пять тысяч миль в секунду (~300 000 км/с), то частота в 925 колебаний в секунду будет поддерживать 925 стоячих волн в цепи длиной 185 тысяч миль, а длина каждой волны будет составлять 200 миль. Для такой частоты придётся использовать обмотку длиной в пятьдесят миль, так что на одном выводе потенциал будет нулевым, а на другом – максимальным». (Для большей частоты, обмотка должна иметь меньшую длину. Комментарий — А.Б.)

Я напомню сейчас, как работает электрический колебательный контур. 

«Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности, конденсатор и источник электрической энергии. При последовательном соединении элементов цепи колебательный контур называется последовательным, при параллельном — параллельным. Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания».

На этом рисунке показано, как заряженный от внешнего источника конденсатор подключается к катушке индуктивности, и как в них начинает раскачиваться энергия: электрическая преобразуется в магнитную, затем магнитная преобразуется обратно в электрическую. 

Похожим образом при работе трансформатора Теслы в его вторичной высоковольтной обмотке, к которой подключена однополюсная ёмкость С2, начинает раскачиваться электромагнитная энергия. Существенная разница между работой резонансного контура, образованного первичной обмоткой трансформатора Теслы и конденсатором С1 и работой резонансного контура, образованного вторичной высоковольтной обмоткой и конденсатром С2, состоит в том, что во втором случае электрические заряды закачиваются под большим давлением (напряжением) на наружную поверхность уединённой ёмкости С2. 

Причём гигантский по силе электрический заряд (в виде реально свободных электронов), а его энергия, кстати, пропорциональна квадрату напряжения и вычисляется по формуле 

должен успевать за время четверти полупериода колебания электрической волны переместиться с верхнего конца высоковольтной проволочной катушки L2 трансформатора Тесла в однополюсную ёмкость С2 и равномерно распределиться по всей её наружной поверхности, а в следующую четверть полупериода колебаний электрической волны он должен полностью покинуть наружную поверхность однополюсной ёмкости C2.

Может ли такое перетекание зарядов (с катушки L2 на наружную поверхность уединённой ёмкости С2) происходить с малой поступательной скоростью, если к тому же известно, что электроны в данном случае находятся под воздействием сильнейшего ускоряющего электрического поля в сотни тысяч вольт?

Мне видится, что нет! В таких обстоятельствах скорость движения электронов по поверхности проводника просто несопоставима с той скоростью, с какой они движутся внутри металла при гальваническом токе. 

Надеюсь я ответил на претензии ко мне читателя с радиолюбительским позывным ur4iii.

Когда это понял сам Никола Тесла, то после испытания установки по передаче электрической энергии по одиночному проводу он разработал и запатентовал установку по беспроводной передаче электроэнергии, которая излучала её в низкочастотном радиодиапазоне, причём без всякой линейной антенны четвертьволновой или полуволновой длины! 

Как? За счёт чего происходило излучение мощных радиоволн передатчиком вот такой конструкции?

Патент Теслы, полученный им 1 декабря 1914 года на установку по беспроводной передачи энергии.

Излучение создавали непосредственно электрические заряды, движущиеся от верхнего конца высоковольтной катушки по поверхности трубы, обозначенной на чертеже как B`, и далее по поверхности однополюсного конденсатора С2, суммарные геометрические размеры которых были многократно меньше длины излучаемой волны!

Как такое возможно, чтобы излучатель имел геометрические размеры многократно (в тысячи раз) меньшие, чем четверть длины излучаемой волны, и при этом он эффективно работал?

Очевидно, Тесла понял тогда, что излучение радиоволн той или иной частоты происходит в случае, когда заряженные частицы (электроны) разгоняются электрическим полем до определённой величины энергии, затем тормозятся этим же полем, когда меняется его знак, причём они тормозятся с той же эффективностью, с какой происходило их ускорение, потом электроны снова ускоряются до определённой величины энергии и так далее. На стадии торможения электроны и излучают радиоволны, сбрасывая накопленную при ускорении энергию! И такую "раскачку" электронов можно обеспечить на площадках самого разного размера, даже на очень коротких по сравнению с длиной излучаемой волны.

Далее я перескажу историю, которая, скорее всего, имеет прямое отношение к этой установке по беспроводной передаче электрической энергии.

Приведу целиком чужую статью, она короткая:

«Биографы очень неохотно пишут об этом эксперименте великого Николы Теслы, хотя есть немало свидетелей, газет и даже документов, подтверждающих то, что в 1931 году, в Баффало гений механики и электрики переоборудовал обычный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, превратив его в весьма эффективный электромобиль.

Надо отметить, что это был не первый автомобиль, оборудованный электромотором. Такие машины делали и раньше, но мода на них весьма быстро прошла – бензиновые моторы были мощнее при меньших габаритах – ведь не надо было устанавливать тяжеленные аккумуляторы. К тому же, нефтедобытчики всячески поощряли продвижение двигателей внутреннего сгорания.

Тем не менее, вскоре на улицах Нью-Йорка появился обычный с виду автомобиль марки "Пирс-Эрроу", только вот заглянув под капот любой желающий непременно удивлялся – вместо обычного двигателя там стоял электрический, развивающий 1800 оборотов в минуту и мощность восемьдесят лошадиных сил. Это был весьма солидный агрегат: около метра в длину и восемьдесят сантиметров в диаметре. Никаких источников питания заметно не было. Надо упомянуть, что спонсором эксперимента выступила компания "Дженерал Электрик", основанная заклятым врагом Николы Теслы – Томасом Эдисоном.

Источник питания для электромотора автомобиля Тесла собрал в номере гостиницы собственноручно из купленных тут же в магазине радиодеталей – точно известно о проводах, резисторах и двенадцати радиолампах. Источник был размещен в обычной деревянной коробке с размерами 60х30х15 с парой выступающих наружу стальных стержней около 8 см длиной. Крайне обеспокоенный за сохранность тайны своего изобретения, Тесла собирал всё один.

Когда все было готово, Никола забрался в кабину, закрепил коробку за водительским сидением, подключил провода и произнес фразу, которая попала в газету на первую полосу: «Теперь мы имеем энергию». А потом Тесла нажал на акселератор и машина поехала. Целую неделю это авто мчалось по улицам Нью-Йорка, развивая порой скорость около 150 км/час.

Разумеется, газетчики осаждали изобретателя с вопросами. Самым популярным был – откуда же всё-таки энергия? Тесла улыбался, показывал по сторонам и отвечал: «Прямиком из эфира!».

Так и не получив другого ответа, публика сделала свои выводы, назвав Теслу мошенником. И разобидевшийся изобретатель отсоединил и уничтожил свою "коробку"». Источник.

Так это было или почти так, я не могу судить, это был 1931 год. Меня тогда ещё не было даже в проекте.

Однако, я могу объяснить многое из того, что тогда происходило. 

Сейчас публика, ищущая халявную энергию «прямиком из эфира!», буквально с ума сходит, перечитывая эту историю с электромобилем Теслы.  Но, если сопоставить все тогдашние факты, связанные с Теслой, то можно воспринять сказанные сербским гением слова по-другому. Энергия  из эфира? Да! Но не халявная, а, скорее всего, переданная через эфир установкой, обеспечивающей беспроводную передачу энергии!

Известно, например, что ещё в 1891 году в ходе своей лекции «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение к методам искусственного освещения», читанной в колледже Колумбия, в Нью-Йорке, 20 мая 1891 года, Никола Тесла сказал буквально следующее о тогдашних представлениях учёных об электричестве: 

«Я должен признаться, что не могу поверить в два электричества. И ещё меньше я верю в существование «двойного» эфира. Загадочность поведения эфира, когда он ведёт себя как твёрдое тело по отношению к волнам света и тепла, и как жидкость по отношению к движению тел сквозь него, конечно, наиболее понятно и удовлетворительно объясняется, по предложению сэра Уильяма Томсона, тем, что он, эфир, находится в движении. Тем не менее, невзирая на это, не существует оснований, которые позволили бы нам уверенно заключить, что хотя жидкость не может передавать поперечные вибрации в нескольких сот или тысяч раз в секунду, она не сможет передавать подобные вибрации, если они будут в диапазоне сотен миллионов колебаний в секунду. Также никто не может доказать, что существуют поперечные волны эфира, испускаемые машиной переменного тока, дающей небольшое количество изменений направления тока в секунду. Для таких медленных вибраций, эфир, если он находился в состоянии покоя, может вести себя как истинная жидкость. Возвращаясь к нашему предмету, и не забывая о том, что существование двух электричеств, по меньшей мере, крайне маловероятно, мы должны помнить о том, что у нас вообще нет никаких доказательств существования электричества, и мы не можем надеяться получить их, если в рассмотрении нет «грубой материи». 

Таким образом, электричество не может быть названо эфиром в широком смысле этого понятия, однако, ничто не может воспрепятствовать тому, чтобы назвать электричество эфиром, соединенным с материей, или связанным эфиром. Говоря другими словами, так называемый статический заряд молекулы! – это эфир, определённым образом соединённый с молекулой… 

Вращение молекул и их эфира вызывает напряжения эфира или электростатические деформации. Уравнивание напряжений эфира вызывает движения эфира или электрические токи, а орбитальные движения молекул производят действия электромагнетизма и постоянного магнетизма...». Источник.

Известно и то, что спустя много лет Никола Тесла оставался при своём мнении, хотя само понятие эфир из физики уже было выброшено пришедшими в науку эйнштейновцами.

Прочтите ниже то, что было сказано Теслой спустя год после того, как он удивил американцев в 1931 году своим электромобилем, 80-ти сильный мотор которого получал энергию «прямиком из эфира». 

«Я показал, что универсальная среда является газообразным телом, в котором могут распространяться только продольные импульсы, создавая переменное сжатие и расширение , подобно тем, которые производятся звуковыми волнами в воздухе. Таким образом, беспроводный передатчик не производит волны Герца, которые являются мифом! Но он производит звуковые волны в эфире, поведение которых похоже на поведение звуковых волн в воздухе, за исключением того, что огромная упругость и крайне малая плотность данной среды делает их скорость равной скорости света». «Pioneer Radio Engineer Gives Views on Power», New York Herald Tribune, 11 сентября 1932 года.

Можно, конечно, не верить этим словам Николы Тесла про аналог звуковых волн в эфире и про то, что ускоренные переменным электрическим полем электроны при торможении излучают на самом деле в пространство продольные импульсы,  а никакие не поперечные волны. Этой свободой веры учёных в самые разные представления о процессах, скрытых от наших глаз, физика давно уже стала походить на религию.  Однако, я считаю своим долгом сказать читателю, что запатентованная Теслой конструкция для беспроводной передачи энергии с необычайно малым излучателем по сравнению с длиной волны, не оставляет у думающего человека с аналитическим складом ума никаких сомнений в том, что электроны, движущиеся на поверхности металлов, выполняющих роль уединённой ёмкости, могут двигаться упорядоченно с гораздо большими ускорениями и торможениями, чем они движутся в теле металлов при гальваническом токе или при низкочастотном переменном токе. 

Ещё раз для напоминания чертёж и схема устройства передающей установки Н.Теслы, размеры которой многократно меньше длины излучаемой радиоволны:

Именно быстрые электроны, испытывающие сначала сильное ускорение, а затем столь же сильное торможение в переменном электрическом поле, являются в этой установке Теслы непосредственными излучателями радиоволн. 

Кстати, свечение обыкновенной лампы накаливания – тому наглядный пример! В ней излучают непосредственно электроны! Такой же  наглядный тому пример – работа магнетрона и рентгеновской трубки. В них тоже излучение порождают непосредственно электроны!

И только в классическом вибраторе Герца, с помощью которого современная физика объясняет теорию радиоволн, сочинённую Максвеллом и Герцем, на излучение радиоволн работают почему-то не сами электроны, а взаимодействующие друг с другом переменное электрическое и магнитное поля! Электронам в этой теории отведена лишь вторичная роль – создавать электрическое и магнитное поля.

Не пришло ли время задуматься о таких явных противоречиях в физике и свести воедино волновую теорию света с квантовой?!

6 августа 2020 года. Мурманск. Антон Благин

P.S.

Это карта Сбербанка для помощи автору: 2202 2007 8817 0916. Давно нет денег на чернила...

Комментарии: 

Жук без крыльев: излучение раскаленной нити имеет характер, не связанный с прохождением тока! Доказательством является то, что та же нить в обесточенном виде, разогретая пламенем газовой горелки или плазмотрона до той же температуры, излучает точно так же (по Стефану-Больцману и Планку)!

Антон Благин: благодарю за хороший пример! И кстати, что он доказывает? А доказывает он то, что магнитное и электрическое поля, сам электрический ток, высокочастотный или постоянный – вторичны в осветительной лампочке! Потому как в лампочке излучают свет электроны, образующие наружные оболочки атомов всех химических элементов! И если вынудить электроны (причём неважно каким путём их вынудить) двигаться по эллиптическим орбитам вокруг ядер атомов (а движение по эллипсу происходит то с ускорением, то с торможением), то они, электроны, будут излучать те самые волны, которые мы называем электромагнитными!

Риторический вопрос: так что же излучает так называемые "электромагнитные волны"? Взаимодействие полей, электрического и магнитного, как написано во всех учебниках про "вибратор Герца"? (Причём считается, что электромагнитные волны формируются не в нём, а на некотором удалении от диполя!) Или таки их излучает электрон собственной персоной, сразу отталкивая их от себя?!

Гавр:  кто разгадает загадку эфира, тот создаст физику!

AntonBlagin:  а кто разгадает загадку Бога, тот может создать новую религию? :) Есть темы до конца не познаваемые, но то, что они до конца не познаваемы, не повод поворачиваться к ним задом и не признавать их. 

Эфир есть, и Бог есть! Причём "территориально" эфир и Бог – равны. Он – в нас и мы – в Нём. Про эфир можно сказать точно так же!

Я давно считаю и уверен в этом, что тему эфира закрыли эйнштейновцы не просто так, а потому, что через познание эфира люди могли приблизиться к познанию Бога! А далее могло наступить прозрение, что самая главная религия на земле – лжива и античеловечна!

Вот чтобы такого прозрения народов не допустить, эфир был очень "вовремя" выброшен из физики...