Меню

Как преобразовать статическое электричество в постоянный ток

Как преобразовать статическое электричество в постоянный ток

В данной статье изложены перспективы использования статического электричества напрямую, без попыток преобразования его в «горячее электричество». Мы считаем данное направление весьма перспективным направлением альтернативной энергетики. Начнем с небольшого и обзора и быстро перейдем к сути.

Природа Электричества

На протяжение долгого времени человеку была известна только одна сила, способствующая притяжению предметов и действительно, с этой силой мог познакомится каждый, достаточно поднять предмет, а затем отпустить и предмет неминуемо упадёт на землю. Эта сила получила название гравитация. Далее выяснили, что сила, с которой тела притягиваются зависит от массы взаимодействующих тел. Именно от массы, а не от веса тела или от его размеров, два одинаковых по размеру предмета могут иметь разную массу — например, деревянный и стальной шары, имеют одинаковый геометрический размер, но их вес будет разным. Вес – следствие взаимодействия массы Земли и массы шара. Масса – это количество вещества в объёме. Но вот около двух с половиной тысяч лет назад (по данным официальной истории), греческий философ и исследователь природы Фалес Милетский заметил, что появилась новая сила, способная действовать противоположно силе гравитации, и даже преодолевать её.
Было обнаружено, что сухой янтарь, завёрнутый в шерстяную ткань приобретал свойства притягивать лёгкие предметы, мелкие кусочки ткани или ворс. Далее выяснилось, что янтарь не только должен быть завёрнут в шерсть, но и некоторое время перемещаться по её поверхности, например, в кармане шерстяной одежды при ходьбе, но ещё лучшим был результат, когда янтарь специально тёрли о шерсть. На вопрос о том, почему такое происходит только с янтарём и шерстью, а с другими предметами нет, первые исследователи не могли дать ответ, но дали “имя” этому явлению. Греческое слово “электрон”, означало “янтарь”, поэтому и эту новую силу назвали “ЭЛЕКТРИЧЕСТВО”.
С появлением новых видов материалов электрические свойства стали проявляться и у них, например, многие виды пластиков и пластмасс подобно янтарю притягивают лёгкие предметы, но обязательным условием для проявления этих эффектов осталось трения материала о ткань или другую материю. Многие знакомы с эффектом притягивания пластмассовой расчёской клочков бумаги, пыли или мелких предметов, после того, как провести такой расчёской по сухому волосу. Так же эффектом притяжения предметов обладает и стекло после натирания его поверхности шёлковой тканью.

Электростатика, Электростатический двигатель, БТГ

В ходе последующих опытов выяснилось, что хоть разные материалы притягивают мелкие предметы, но при этом действуют на разном принципе, а именно проявляют свойства избытка или недостатка электрического заряда на своей поверхности. И тут следует пояснить что такое этот самый “заряд”.

«Заряд»

Введение понятия “электрический заряд” потребовалось в связи с тем, что в ходе экспериментов были выявлены отличия в электрических свойствах у разных материалов. Разберём школьный опыт, в котором участвуют два разных материала – пластмассовая (эбонит) и стеклянная палочки, при этом пластмассовую палочку будем натирать с помощью шерсти (аналог янтаря), а стеклянную шёлком.

Произведём трение материалов о соответствующие ткани как показано на рисунке.
Далее для проведения опыта понадобятся два штатива с подвешенными на них лёгкими цилиндрами (рисунок 6)

Электростатика, Электростатический двигатель, БТГ

И так, разберём два принципиально разных случая на рисунке шесть, в ходе проведения опыта будем касаться наэлектризованными палочками цилиндры на подвесах. До проведения опыта в нормальных условиях цилиндры висят перпендикулярно к поверхности Земли и нити параллельны друг другу.
Случай “а” (наэлектризованные цилиндры отталкиваются), будет тогда, когда цилиндры заряжаются от одинакового материала т.е. либо оба цилиндра от стеклянной палочки, либо оба цилиндра от эбонитовой палочки.
А вот в случае “б”, один из цилиндров заряжен от стеклянной палочки, а другой от эбонитовой (цилиндры или палочки в ходе опытов можно менять местами).
Из данного не сложного опыта можно сделать очень важный выводы:
1) случай “а” – заряд предметов от одного материала приводит к отталкиванию и это явление получило название — “одноимённый заряд”.
2) случай “б” – заряд предметов от разных материалов приводит к их притяжению и это явление получило название — ”разноимённый заряд”. (тут следует сразу оговорить случай, когда разные материалы могут проявлять одинаковые электрические свойства, тогда наэлектризованный цилиндры будут также отталкиваться).
3) если бы электричество было только одного сорта, то взаимодействие зарядов всегда было бы одинаково: наэлектризованные предметы либо только притягивались друг к другу, либо только отталкивались.

Итак, есть два одинаково проявляющих себя явления (притягивают лёгкие предметы), но по-разному взаимодействующих друг с другом, из этого следует наличие двух различных способов электризации, которые условно разделили на два “сорта” – положительное и отрицательное. При этом условились, что стеклянная палочка проявляет свойство положительного заряда (стали обозначать знаком “+”), а эбонитовая палочка проявляет свойство отрицательного заряда (стали обозначать знаком “-”).
Далее с появлением новых инструментов, человек выяснил наличие у веществ окружающего его мира, мельчайших компонентов — “кирпичиков” из которых они собраны, сначала молекул, а затем и атомов веществ. Сложилось научное понимание о строение атома и в ходе его разрушения были обнаружены частицы материи, которые и были ответственны за электрический заряд, они получили имя – “электрон”.
Электроны – это частицы с отрицательным зарядом, которые согласно планетарной модели атома располагаются вокруг ядра атома. Ядро атома в свою очередь состоит из протонов и нейтронов. Протон же имеет положительный заряд, и он почти в две тысячи раз тяжелее электрона по массе, но не смотря на разность масс, электрический заряд протона равен по силе электрическому заряду электрона. Нейтрон же по современным представлениям физиков электрическим зарядом не обладает. Можно весьма условно, для облегчения понимания процесса, представить атом в виде солнечной системы, где солнце – ядро атома, а планеты на орбитах – это электроны, вращающиеся вокруг ядра. На самом деле это сложные структуры, сформированные из полей, не имеющие чётких границ.

Читайте также:  Как подключать колонки от тока

Положительный и отрицательный заряды

Итак, условно выделяем две интересующие нас частицы ответственный за электрический заряд – протон и электрон. Так вот, если в ходе каких-либо физических процессов (в нашем опыте натирание палочек о поверхности тканей), некоторые атомы с поверхности материала потеряли электроны, то в целом у них начинает преобладать электрический заряд их протонов, он положителен, то и такой материал приобретает положительный заряд (стеклянная палочка). В противоположном случае, если атом приобрёл дополнительный электрон, то у него проявляется заряд электрона и материал в целом приобретает отрицательный заряд (эбонитовая палочка). Притяжение же предметов, связанно с фундаментальным законом природы – равновесием, поэтому притягивая предметы, наэлектризованный материал стремится либо отдать лишний электрон, либо наоборот его притянуть. В любом из этих случаев, обмен электронами можно осуществить при наименьшем расстоянии, поэтому предметы и притягиваются к наэлектризованным материалам.
И тут следует сделать один важный акцент на то, что основным движущимся носителем заряда является электрон. Именно ДВИЖУЩИМСЯ. Протон же не может двигаться, так как находится в составе атома, который “вплетён” в состав молекулы твёрдого вещества, и сдвинуть его возможно только нарушив целостность материала. В жидкостях и газах протоны могут иметь некоторую подвижность, но тоже ограниченную скоростью перемещения молекул этих веществ, а значит на базе протонов в твёрдых средах не очень удобно организовывать последовательную цепь из зарядов для передачи энергии, а следовательно и полезной работы в твёрдых составах они не могут совершить, а вот электрон в силу своей подвижности, как раз и подходит нам для совершения работы, к тому же при своём организованном перемещение, электроны способны создавать во внешней среде (внешняя среда полевая структура) завихрение поля, которое мы регистрируем как магнитное поле. И наука сейчас хорошо знакома с таким применением электронов для совершения преобразования электрической энергии в механическую, по средствам взаимодействия притягивающихся либо отталкивающихся магнитных полей. Такие устройства получили название электромагнитные двигатели и широко распространены. Но не следует забывать, что магнитное поле – это следствие перемещения электронов, вторичное проявление электричества, а значит в данных электромеханических машинах используется не сама сила взаимодействия зарядов, а лишь поле, связанное с вынужденным перемещением зарядов по длинному проводнику.

Электростатический двигатель. Перспективы создания.

Данное понимание физических первопричин взаимодействия материи с избытком электронов и материи с недостатком электронов влечёт за собой возможность создания принципиально новых электромеханических устройств, в которых не будет образования замкнутых цепей с гальванической связью, приводящих в современных электромагнитных механизмах к разогреву проводников их соленоидов, а значит будут устранены потери электроэнергии на нагрев, а так же отсутствие упорядоченного движения зарядов приведёт к отсутствию потерь электроэнергии на образование магнитного поля, а значит отсутствия негативных моментов известных из практики эксплуатации современных трансформаторов и электромагнитных двигателей. Значительно уменьшится вес самого механического устройства в виду отсутствия надобности материала для намотки катушки индуктивности и её сердечника. Такое устройство будет использовать электрическое поле зарядов, а сила их взаимодействия будет нарастать с количеством зарядов, вовлечённых в этот процесс, это новая область в электротехнике и материаловедении.

Электростатика, Электростатический двигатель, БТГ

Сейчас мы можем наблюдать как наэлектризованная эбонитовая палочка притягивает клочки бумаги незначительного веса и создаётся обманчивое впечатление, что сила эта мала и не способна сдвинуть с места какие-либо значительные по массе предметы, но не стоит забывать, что трением эбонитовой палочки о шерсть мы нарушили электрический баланс ничтожного числа атомов с поверхности материала.

Между тем физики уже давно посчитали какой силой притяжения будут обладать стеклянная и эбонитовая палочка, приведу цитату из давно уже забытой книги Рудольфа Свореня «Электроника шаг за шагом, 1986г:

Если стеклянную и пластмассовую палочки расположить на расстоянии метра, то под действием гравитационных сил они будут притягиваться одна к другой, как любые две массы. Но сила этого притяжения будет в милллирды миллиардов раз меньше, чем сила самого чахлого комарика.

А вот если наэлектризовать эти палочки-карандаши, уменьшить на один процент число электронов в стекле и увеличить на тот же один процент число электронов в пластмассе — обратите внимание — всего на один процент — то палочки будут притягиваться с такой силой, что смогут сдвинуть железнодорожный состав размером из миллиарда миллиардов гружёных вагонов!

Так же нужно помнить о том, что сам атом обязан своей целостностью именно силам электрического взаимодействия электрона и протона и какая колоссальная энергия получается при разрушении этих связей – атомный взрыв.
В рамках данной статьи мы рассмотрели силу электрического взаимодействия, основанную исключительно на способности материала отдавать либо принимать электроны известную нам из курса классической физики.

Роль позитрона в создании ЭСД

Но окружающий мир гораздо сложнее и интереснее, и зачастую классическая физика забывает о ещё одном законе природы – дуализме. Дуализм проявляется во всём – мужское и женское начало, день – ночь, тепло – холод, свет – тьма и.т.д.. Поэтому в рамках закона дуализма, существует ещё одна подвижная частица, ответственная за электрический заряд. Имя этой частицы “позитрон”. Но не тот позитрон, который классическая наука классифицировала как антиматерию. В природе всё гармонично, и там, где передача энергии не возможна или ведёт к большим потерям по средствам электрона, природа использует позитрон. В силу того, что мы освоили и пользуемся для передачи энергии именно электрон, мы не можем увидеть присутствия позитрона, а он и не обнаруживает себя, так как его участия не требуется. Но стоит нам сделать устройство не по канонам классической электротехники, как тут же на роль передатчика энергии выступает позитрон. Устройство перестаёт нагреваться, наоборот температура его падает в процессе работы ниже температуры окружающей среды, электрический ток начинает обладать новыми свойствами, и уже становится не опасен для человека даже при значительных потенциалах. Такой ток может свободно проходить по оголённым проводам в условиях погружения их в воду, не вызывая замыкания через водную среду. Движения позитронов не вызывает появления магнитного поля вокруг проводника, да и выбирает позитрон для своего движения проводник с бОльшим омическим сопротивлением.
Свободные электрон и позитрон стремятся организовать электрически нейтральный диполь, при этом притяжение их значительно сильнее, чем притяжение между рассмотренными выше в статье атомами материалов с избытком и недостатком электронов. При этом эти электрически нейтральные диполи легко разъединяются обратно на электрон и позитрон с минимальными затратами энергии, ярким примером служит процесс в спиральном волновом резонаторе, который изобрёл Никола Тесла (не путать с LC резонаторами, которые сейчас массово делают тесла строители для получения эффектных разрядов с трансформатора тесла). Введение в конструкцию двигателя, основанного на взаимодействии зарядов второго носителя электрического заряда – позитрона, позволит значительно повысить его мощность.

Читайте также:  Единица измерения силы тока 5 букв сканворд

Автор статьи Сергей STALKER.

Один из вариантов прототипа ЭСД

Источник

Кабельный генератор — преобразователь статики в электроэнергию

Как может статическая энергия, произведенная кабелем, быть преобразована в форму годную к употреблению?
Единственный практический метод, который я нашел в прошлом, должен был зарядить батарею. Моя ионная лампа могла бы другим способом сделать преобразование. Я проведу некоторые испытания, когда у меня будет время..
Произведенное статическое электричество может использоваться, чтобы зарядить батарею, используя только свечу зажигания, катушку и конденсатор, но процесс эффективен только на 15-20% используя обычные диоды. Должен использоваться эффективный регулятор напряжения, чтобы предохранить вашу батарею от перезарядки. Необходима электрическая схема, чтобы преобразовать электростатический заряд в низкое напряжение для зарядки батарей. Дешевая конструкция использует свечу зажигания, старую автомобильную катушку, 0.001mkF, от 3 до 20kV конденсатор и провод заземления.
К настоящему времени, я изобрел два метода. Первый прост и недорог, но эффективен только на 15-20%. Он представляет собой просто прерывание тока импульсами в искровом промежутке, и затем уменьшением напряжения и увеличением тока трансформатором, и увеличением ширины импульса конденсатором параллельно.
Второй метод будет использовать микропроцессор, чтобы контролировать напряжение и ток. Импеданс так настроен, чтобы сделать зарядный ток гладким насколько возможно. Эта цепь может также легко защитить батарею от перезаряда. Контроллер Билла Алека мог бы прекрасно подойти для этого.

Затем подайте от DC источника высокого напряжения приблизительно 30 kilovolts или немного меньше, так, чтобы не было никакого дугового разряда в кабеле. Потом дайте кабелю медленно остыть, но DC источник высокого напряжения должен быть подключен.
Когда кабель остынет до комнатной температуры, это будет довольно хороший электрет!
Затем подвесьте этот кабель на открытом воздухе с оплёткой (которая не имеет больше никакой пластмассовой оболочки), теперь будут привлечены много свободных ионизированных электронов из воздуха, которые зарядят оплётку. Этим путем Вы можете собрать намного больше заряда, чем прежде и иметь намного больший выход электроэнергии от этого кабеля.

Надеюсь, что это поможет
С уважением, Стефан

Эффект электрета — проблема в производстве коаксиального кабеля. Эта проблема является результатом процесса изготовления изолированных проводов; возникает нежелательный эффект электрета. Инженеры работают очень напряжённо, чтобы уменьшить эффект, но неспособны полностью устранить его. То, что я говорю, — то, что всякий изолированный провод обладает некоторым эффектом электрета. Инженеры идут в большие длины, чтобы минимизировать это. Обработка предложенная Стефаном Хартманом (Stefan Hartmann) должна увеличить эффект электрета кабеля по крайней мере в 100 раз, и с некоторыми кабелями, целых в 1000 раз (в зависимости от того, как интенсивно инженеры работали). Эффект электрета присутствует везде, где пластмасса находится в контакте с проводником. Намного лучше использовать неэкранированный кабель, и это дешевле также. Если Вы используете экранированный кабель, это может не дать так много радиантной энергии (radiant energy). Вначале ваших экспериментов с радиантной энергией натягиваете 300-футовой(91м) длины обычный коаксиальный кабель и второй конец оставляете никуда неподключенным. Используйте конверсионную цепь их этой статьи, чтобы преобразовать ваш собранный заряд в электроэнергию. Когда Вы заземляете эту цепь, не используйте соединение с осветительной сетью. Если Вы не будете получать, по крайней мере, несколько разрядов в минуту от вашей свечи зажигания, то Вы будете должны подготовить ваш кабель, как объяснено Стефаном Хартманом. Привязка множества(Tying a bunch) 2-футовых(61см) кусков Тефлонной ленты к вашему кабелю также увеличит мощность.
Фактически любой изолированный провод имеет маленькое электрическое поле, окружающее его, которое привлекает положительно заряженные воздушные молекулы (называемые ионами) к себе. Эта перемещающаяся масса заряженного воздуха вызывает отрицательный заряд статического электричества, которое растет в кабельном проводнике. В большинстве случаев, проводник в кабеле включён в электрическую цепь, и ток поглощается бесследно. Однако, если проводник будет связан со свечой зажигания (другой конец заземлён), то это произведет электрическую дугу в искровом промежутке каждый раз, когда напряжение в кабеле повысится до предела пробоя свечи зажигания. В некоторых случаях с длинным куском кабеля и некоторым воздушным потоком (ветром), искровой промежуток образует дугу почти непрерывно. В течение грозы, Пол Клинт (Paul Clint) сообщил мне, что он когда-то засвидетельствовал дугу восемь футов длиной в течение грозы. Непрерывная дуга или та, что длиной восемь футов, указывают мне, что было получено существенное количество энергии. Это означает, что обработанный кусок изолированного провода может быть растянут на заборе и использоваться, чтобы произвести достаточную энергию для нужд хозяина дома. Это также означает, что возможно произвести энергию от ветра, который ранее считали ничего не стоящими (3-4 мили в час).

Читайте также:  Ночью ток по телу

Источник



Электростатический генератор Тестатика

В конце двадцатого столетия лидер духовной общины Methernita, Пауль Бауманн, разработал весьма необычный генератор электрической энергии, который был назван «Тестатика».

Генератор функционировал благодаря высокому напряжению, вырабатываемому модифицированной машиной Уимшурста, и служил для преобразования статического электричества, получаемого прямо из окружающего машину воздуха, — в постоянное напряжение и ток.

И хотя концепция создания машины изначально основывалась на идее применения в ее конструкции как можно более простых и доступных элементов, генераторы данного типа, с дисками диаметром от 50 до 200 см, номинальной мощностью до 30 кВт, успешно обеспечивают все нужды общины в электричестве уже на протяжении более чем трех десятилетий.

Вместо лейденских банок, подобных тем что можно встретить в конструкциях обычных электрофорных машин Уимшурста, здесь используются цилиндрические конденсаторы значительно меньшей емкости, но с гораздо большей площадью наружной поверхности.

У некоторых моделей Тестатики в роли цилиндрических конденсаторов выступают доработанные воздушные фильтры от автомобилей, обладающие необходимой обширностью площади наружной поверхности, а также характерными неровностями, которые нужны для эффективного сбора статического электричества из окружающего воздуха.

Высокое напряжение подается от дисков, через неподвижные электроды, — на внутренние обкладки пары цилиндрических конденсаторов, разнесенных далеко друг от друга с тем, чтобы исключить прямое взаимодействие их внешних обкладок.

Электростатический генератор Тестатика

Неподвижные электроды, получающие заряд от сегментов дисков машины, не контактируют с данными сегментами напрямую. Здесь используются бесконтактные электроды большой площади с шершавой поверхностью, делающие достаточным лишь индуктивное взаимодействие с сегментами.

Очевидно, от дисков — в цепь неподвижных электродов не течет сколь-нибудь значимого тока, как в генераторе Уимшурста, а решающее значение имеет только наводимый на них и на внутренние обкладки цилиндрических конденсаторов электрический заряд. Это говорит о том, что ток нагрузки образуется в другой цепи, — в цепи, непосредственно присоединенной к наружным обкладкам пары конденсаторов, в которую и включается нагрузка.

Кроме цепи присоединяемой внешней нагрузки, связанной только с наружными обкладками цилиндрических конденсаторов, в конструкции машины присутствуют постоянно включенные индуктивные элементы с подковообразными сердечниками, соединенные с дополнительными конденсаторами в замкнутой приводной цепи машины.

Приводящие электроды расположены в четырех местах сверху и снизу как в обычной электрофорной машине Уимшурста, чтобы даже без нагрузки поддерживать вращение дисков. Эти электроды связаны с приводящей цепью, которая питается от тех же боковых электродов, что и большие цилиндрические конденсаторы.

Когда нагрузка больше — диски вращаются быстрее, когда нагрузка меньше — медленнее. Это говорит о том, что чем быстрее утилизируются заряды с внешних обкладок больших конденсаторов — тем меньше их остается на боковых электродах, и тем меньшее тормозящее (электростатическое отталкивание) действие они оказывают на диски. При этом приводная цепь, обладающая сравнительно более высокой добротностью, действия нагрузки не испытывает и продолжает вращать диски.

Тестатика - Альтернативные источники энергии

Есть мнение, что в некоторых машинах Тестатика присутствует двигатель, приводящий диски во вращение, однако при детальном рассмотрении ни на одной из доступных в сети фотографий невозможно обнаружить двигатель. И это понятно, ведь обратимость электрофорной машины — известный, не вызывающий сомнений, научный факт.

Источник

Применение статического электричества

Способов получения главного коммунального ресурса, – электричества, становится все больше. Уже никого не удивишь его геотермальными электростанциями и ветрогенераторами и солнечными батареями. Самый новый способ до недавнего времени был только в мечтах. Российские ученые придумали, как грамотно использовать перспективы эбонитовой палочки в народном хозяйстве, разработав преобразователь, которые позволит применить статическое электричество для выработки электроэнергии в промышленных масштабах.

Что такое электростатика, все знают на собственном опыте. В сухом помещении разряды электричества иногда очень досаждают. Как побороть этот эффект, известно. А вот как извлечь из него пользу, до недавнего времени сказать никто не мог. Выход нашли в НИИ электрификации сельского хозяйства.

Методом проб и ошибок с помощью новейшей электроники нашим ученым удалось сконструировать преобразователь в лабораторных условиях. Работы российского изобретение можно показать так. Для создания статического поля используется люстра Чижевского. Затем через специальный съемник энергия подается на преобразователь. В нем электростатика превращается в постоянный ток.

Из 60 киловольт статического электричества здесь удается получить 90 Вольт постоянного тока. На практике можно снять напряжение намного выше. Достаточно разместить токосъемники в таких уголках планеты, где воздух сильно заряжен. Например на южном полюсе с его сухим климатом или в горах, где собирать энергию из воздуха не менее перспективно, чем в Антарктиде.

В горах ветер гонит облака. С одной стороны, можно ставить ветрогенераторы, с другой стороны – токоприемники, которые будут собирать статическое электричество и преобразовывать его в ток.

Ученые говорят, что такое электричество будет самым дешевым, особенно если совместить его с другой разработкой. Там же, в НИИ электрификации сельского хозяйства, сейчас идут испытания нового способа передачи энергии через электромагнитное поле. Электричество течет не по проводам, а буквально вокруг них. Такой способ практически сводит на нет потери энергии и позволяет сэкономить. Для этого достаточно проводников толщиной в несколько микрон.

30 киловатт, которые употребляют эти лампы, потребовали бы тока 150 ампер и это должны быть токопроводящие линии, соединяющие потребителя с источником, очень большого сечения.

Пока все эти разработки лишь макеты и чертежи. Сейчас наши ученые готовятся к реальным масштабным испытаниям. Только после этого точно станет известно, будут ли наши чайники и кофеварки работать от воздуха, а не от обычной электросети.

Источник