Електростатичне поле, Електрика повітря.
Атмосфе́рна еле́ктрика — сукупність електричних явищ і процесів в атмосфері, а також розділ фізики, присвячений їх дослідженню.
До таких явищ, що відбуваються в земній тропосфері і стратосфері, належать йонізація повітря, електричне поле атмосфери, електричні заряди хмар та атмосферних опадів, електричні струми та електричні розряди в атмосфері, блискавка, полярні сяйва, вогні Ельма тощо. Блискавки спостерігали також на планетах Венері, Юпітері, Сатурні, Урані та Нептуні. Блискавки на Юпітері й Сатурні мають енерговиділення в 1 000 разів більше, ніж на Землі.
Електрика з повітря: чи можливо добувати енергію з атмосфери? Атмосфера Землі пронизана слабкими електричними полями, і час від часу вона нагадує про свій заряд грандіозними розрядами блискавок. Ідея добування енергії з атмосфери – використання атмосферної електрики на благо людства – хвилювала вчених ще з XVIII століття. Від експериментів з повітряними зміями та грозовими хмарами до сучасних нанотехнологій, дослідники прагнуть відповісти на запитання: чи справді можна «зловити» електрику з повітря і перетворити її на корисну енергію?Розгляньмо це питання з наукової точки зору – що таке атмосферна електрика, які історичні спроби її використання відомі, над чим працюють сучасні інженери та з якими викликами стикаються ці технології.
Фізична суть атмосферної електрики. Атмосферна електрика – це сукупність електричних явищ у повітрі, які охоплюють весь простір від земної поверхні до іоносфери. Між Землею та верхніми шарами атмосфери існує постійна різниця потенціалів близько 200–500 кіловольт. Земля має негативний заряд, а іоносфера – позитивний, утворюючи гігантський «конденсатор». У ясну погоду поблизу земної поверхні існує вертикальне електричне поле приблизно 100–130 В/м. Іншими словами, кожен метр висоти додає близько сотні вольт потенціалу. Однак повітря є поганим провідником, тому струми дуже малі – порядку пікоампер з квадратного метра. Цей слабкий струм витоку стікає з атмосфери на землю постійно в умовах гарної погоди.
Електрика в повітрі існує і проявляється у вигляді атмосферної електрики. Це сукупність електричних явищ та процесів, що відбуваються в атмосфері, таких як електричне поле, іонізація, електричні струми, блискавки, полярні сяйва, вогні Ельма та інше. Крім того, статична електрика може накопичуватися на поверхнях, в тому числі в повітрі, через тертя або інші процеси, що призводять до розділення зарядів.
У 1933 році Тесла написав у New York American статтю «Device to Harness Cosmic Energy Claimed by Tesla» (Пристрій використання космічної енергії Тесла). У ній сказано: "Це новий вид енергії, який забезпечуватиме роботу всіх машин на Землі. Це космічна енергія, на якій працює Всесвіт. Центральним джерелом цієї енергії для Землі є Сонце, і ця енергія існує скрізь".
Два патенти Тесла безпосередньо стосуються тематики джерел енергії: Патент США № 685,957 «Apparatus for the Utilization of Radiant Energy» називається «Апаратура для використання радіантної енергії», і патент США № 685,958 «Method of Utilizing Radiant Energy», «Метод використання радіантної енергії». Обидва патенти подано 21 березня 1901 року і видано 5 листопада 1901 року.
Суть патенту Тесла починає опис з того факту, що рентгенівські промені й ультрафіолетове світло виробляють розряд електрично заряджених металевих поверхонь. Для негативно заряджених ємностей ефект розряду сильніший. Зазвичай ці промені й ультрафіолетове світло вважають «ефірними вібраціями високої частоти». Простіше сказати так, електрод (антена) якої знаходиться в повітрі поляризується електричним потенціалом атмосфери, він пов'язаний з обкладкою кондесатора С, при досягненні напруги кондесатора для пробою повітряного розрядника (або механічний перемикач за Теслею) через первинну обмотку трансформатора проходить розрядний імпульс, який передається у вторинну обмотку, що під'єднана до навантаження.
Hermann Plauson' Systems. У червні 1925 року Герман Плаусон отримав патент США 1 540 998. "Перетворення атмосферної електричної енергії". Патент схожий за стилем на систему пікапа Tesla, і він ілюструє принцип за допомогою системи, яка дуже схожа на пристрій Пола Бауманна «Testatica», захований у швейцарській релігійній комуні. Патент дуже детальний з 37 кресленнями, на яких зображено різне розташування, і він повністю показаний у Додатку. По суті, патент читається скоріше як навчальний посібник, а не як патент.
На малюнку 1 наводиться і пояснювальний малюнок. На малюнку 2 представлений схематичний вигляд найпростішої форми.
На малюнку 1 показана проста схема для перетворення статичних електрики в динамічну енергію великого числа коливань. Для наочності в кресленнях використовується машина впливу Передбачається, що використовується, а не повітряна антена. 13 і 14 є гребінцями для збору статичної електрики впливу машина. 7 і 8 - іскроворозрядні електроди. 5 і 6 є конденсатори, 9 індуктивна первинна котушка, вторинна котушка 10, 11 і 12 кінців провідників вторинної котушки 10. Коли Диск машини зі статичним впливом обертається за допомогою механічного Це означає, що гребінці збирають електричні заряди один з позитивних а інший негативний, і зарядити конденсатори 5 і 6 до тих пір, поки не утворюється такий високий потенціал в іскровому проміжку 7-8, що іскровий проміжок перескочив. У міру утворення іскрового проміжку 7-8 утворюється замкнутий ланцюг з конденсаторами 5 і 6, і індуктивним опором 9, як відомо, хвилі електромагнітної високої частоти У цьому контурі будуть проходити коливання.
Висока частота коливань, що виробляються в первинному ланцюг індукує хвилі однакової періодичності у вторинному Ланцюга. При цьому в первинному ланцюзі електромагнітні коливання утворюються за рахунок проходження іскри над іскровий проміжок, і ці хвилі підтримуються свіжими зарядами статичну електрику.
Відповідним чином підібравши співвідношення між кількістю котушок в первинних і вторинних ланцюгах з урахуванням правильного застосування коефіцієнтів резонансу (особливо, індуктивність і опір) висока напруга первинного схема може бути відповідним чином перетворена в низьковольтну і високу сила струму.
При коливальних розрядах в первинному ланцюзі стає слабшають або зовсім припиняються, конденсатори знову заряджаються на статичної електрики до тих пір, поки накопичений заряд знову не зламається вниз по іскровому проміжку. Все це повторюється до тих пір, поки не з'явиться електрика виробляється статичною машиною з використанням механічної енергії.
Але ще у 1922 році в журналі Science and Invention (Electrical Experimenter), була публікація: Енергія з повітря від Гуго Гернсбек:
Наука та винахідництво, том IX (106) #10 (лютий 1922) Енергія з повітря (I) від Гуго Гернсбек
Під час війни в Німеччині розвинулося нове мистецтво --- або науковий ---, який справедливо прагне революціонізувати наше сьогодення засоби отримання влади.
Це мистецтво, яке зараз таке ж нове, як бездротовий зв'язок 25 років тому, досягнуть масштабів протягом наступних 25 років, які можуть виглядають фантастично сьогодні. Винахідник нової науки, видатний інженер, герр Герман Плаусон, присвятив роки праці на свої дослідження, і він тепер фактично використовується невеликим електростанції, які виробляють електроенергію безпосередньо з повітря, вдень і вночі, без перерви практично безкоштовно, Після того, як завод буде побудований.
В одному з наших попередніх номерів ми мали нагоду описати системи, грубо, з кабельних диспетчерів, але повноцінних Інформація доступна вже зараз. Кількість електричної потужності що живе в нашій атмосфері, вражає. Герр Плаусон У своїх дослідах він виявив, що одна повітряна куля, відправлена високо на висотою в 300 ярдів давав постійний струм при напрузі 400 вольт 1,8 ампера, або за 24 години понад 17-1/4 кіловата! За допомогою дві кулі в з'єднанні зі спеціальною конденсаторною батареєю, Отримана потужність становила 81-1/2 кіловата за 24 години. Об'єкт Фактичний струм подачі становив 6,8 ампер при напрузі 500 вольт.
Кращі повітряні кулі, які використовував винахідник, виготовлені з тонких алюмінієвий лист. Тканина не використовувалася. Проста внутрішня система ребра, штаги і дроти, надає балону жорсткість, а також певна величина пружності. Повітряна куля, коли вона зроблена герметичною, наповнений воднем або краще гелієм. Тоді він буде Залишайтеся на висоті протягом кількох тижнів. Зовнішня поверхня пунктирна з надзвичайно гострими штифтами, зробленими гострими електролітично. Звичайні штирі не виявилися хорошими струмоприймачами, так як вони не вистачало надзвичайної різкості. Самі штифти були виготовлені з амальгамованого цинку, що містить препарат радію, з метою іонізувати повітря. Також було встановлено, що шляхом розстановки крапок над зовнішніми Поверхня балона з цинк-амальгамою може бути більш струмовою Зібрані. Ще кращі результати були отримані з полонієм Амальгами. Плаусон стверджує, що функція цих амальгам полягає в тому, що чисто фотоелектричні.
Сто таких полонених повітряних куль, розділяє сто ярдів один від одного, дасть стабільний урожай в 200 Потужність. Це мінімум, тому що в зимовий період це показник збільшується до 400 кінських сил, за рахунок більш високих електризація атмосфери.
Нам не потрібно вдаватися в техніку того, як в кінцевому рахунку течія зроблені придатними для використання в промислових цілях, досить сказати, що проблема була цілком вирішена герром Плаусоном. За допомогою батареї конденсаторів, трансформатори високої напруги і т.д., Струм може трансформуватися в будь-яку форму бажання. Наприклад, для освітлювальні лампи, працюючі двигуни, зарядка акумуляторних батарей, Тощо.
Плаусон також винайшов різновид електростатичного обертового апарату трансформатор, що дає змінний струм без використання конденсатори і трансформатори. Дійсно, його вихід дуже великий, оскільки він фактично швидко «висмоктує» струм вниз з колекційні повітряні кулі. Немає сумнівів, що цей винахід дозволить незабаром увійшли в повсюдне використання у всьому світі. Подивимося Земля всіяна повітряними кулями, особливо в Країна і скрізь, де водна енергія не в достатку. Дійсно, Не далекий час, коли буде майже вся наша сила походить з атмосфери. Поки що здається, що найдешевший вид живлення з відомих, він набагато дешевший навіть ніж Водна енергія --- найдешевший вид енергії, відомий на сьогоднішній день. Не тільки це, але, як зазначає винахідник, ніякого руйнівного Поблизу таких повітряних електростанцій трапляються грози, тому що Повітряні кулі виступають не тільки в ролі блискавковідводів, але і в ролі швидко розрядити найбільшу грозову хмару, благополучно і безшумно через свої заземлені іскрові проміжки.
«Наука і винахідництво» (березень 1922 р.), сторінки 1006, 1007
Як бачимо эстонским винахидником Германо Плаусоном був реализований генератор атмосферної електрики. Потужність яка зазначена у замітці 80 кВт/ч за 24 години, що свідчить що моментальна потужність у середньому обчистенні була майже 3,4 кВт. Ми не знаємо яка була собівартість цієї електрики але сам факт такої генерації на початку ХХ сторічя є.Електростатичний трансформатор якої був розроблений винахідником є дуже приваблива річ. Але ніякого подальшого розвитку цей винахід не мав. Чому, ми не знаємо, але Атмосферна електрика це постійні блискавки, тому хибним місцем такого пристрою є безпека і захист обладнання. .
Пізнище майже через сто років: стаття 02 лютого 2024 АНТИКОР — національний антикорупційний портал
" Український школяр створив установку для отримання електроенергії з атмосфери: 1 кіловат за 3 копійки"
Зі своєю розробкою, отриманням електроенергії з атмосфери, український школяр Самуїл Кругляк спочатку став переможцем національного етапу міжнародного конкурсу науково-технічної творчості школярів Intel ISEF 2015, а потім виборов право взяти участь в олімпіаді геніїв, що проходила в Освего (штат Нью-Йорк, США), і завоював бронзу серед двох тисяч юних винахідників з усього світу. Крім диплома, Самуель Кругляк отримав можливість безкоштовного навчання в одному з університетів США і щомісячну стипендію в розмірі $700. Всі перемоги школяр здобув за розробку проекту під назвою «Отримання електрики з атмосфери». Винахідник пропонує добувати електрику з повітря, а точніше з атмосфери за допомогою штучної іонізованої хмари за рахунок сильного електричного поля, яке буде випромінювати іонізуюча вежа. Винахід Самуїла передбачає видобуток не тільки електрики, але і води.
За попередніми розрахунками, одна кіловат-година такої електроенергії коштуватиме всього три копійки.
Семюел запевняє, що побачив цей винахід увісні ще у восьмому класі. Через два роки, завдяки вчителям з Малої академії наук, цей проект вдалося реалізувати.
«Така інсталяція коштує копійки, а її користь обчислюється мільйонами. Уявіть: у разі його запуску ми могли б забезпечити Кіровоградську область електроенергією на 82 відсотки", – каже одна з учительок. Вчителі школяра кажуть, що Україна дізналася про винахід Самуїла Кругляка лише тоді, коли він переміг у Нью-Йорку. До цього різні установи, до яких зверталися дослідники, не звертали уваги на винахід. Зробити інсталяцію школяреві допомогли наукові керівники, а лабораторія ІАС у Києві надала базу для експериментів. «Нова електростанція дасть можливість виробляти електроенергію абсолютно безкоштовно. Гроші знадобляться тільки на будівництво самої електростанції. Але навіть з урахуванням цих витрат один кіловат електроенергії буде коштувати лише... три копійки. Це дійсно дешевий спосіб видобутку електроенергії шляхом штучної іонізації хмар. Мені важко пояснити весь процес простою мовою. Я вже побудував міні-електростанцію і експериментально довів, що метод працює. Зараз нам потрібно побудувати велику електростанцію, яка, за моїми розрахунками, забезпечить дешевою електроенергією не менше 82% Кіровоградської області. Його висота – 150 метрів. Зараз я розробляю спеціальний трансформатор, який дозволить збільшити отриману енергію в шість разів. Якщо все вийде, то п'яти таких електростанцій буде достатньо, щоб забезпечити дешевою електроенергією всю країну", – зазначив винахідник. Міні-модель заводу, зібрана в київській лабораторії, вже працює і дає результати. Другий етап проєкту планують реалізувати у рідній Олександрії, де для генеруючої вежі можна буде використати трубу занедбаної теплової електростанції.
Нажаль до теперешнього часу ні якого подальшого розвітку даний винахід не має. Я не знайшов ні одного свідчення продовження.
Але патенти отримання електрики з повітря є в Україні. Приклад: UA151109U - 2022-06-01 "Атмосферна електростанція" Винахідник: Ігор Георгійович Чумаченко. Якщо ознайомитися з принципом дії то стає зрозумилим що це промислові технологіії, та для побудови гаражний майстром дуже складні майже недосяжні. Існують рішення для гаражного майстра: Aerial Systems and Electrostatic Generators . Jes Ascanius Alexkor Dragan Kljajic
Після того, як ви побудуєте станцію збору електростатичної електрики за допомогою діодного штекера Авраменко потужністю хоч 100 Вт, то зрозумієте, що це дуже не рентабельно. Але технологія робоча та залежить від богатьох факторів.
*
****
