Роль сердечника в увеличении коэффициента связи между обмотками

Передача энергии магнитным полем из первичной обмотки во вторичную

Электроны в первичном проводнике, под воздействием внешней ЭДС, ориентируют свои оси кольцевого вращения (спин), вдоль проводника. В результате чего вокруг проводника возникают кольцевые потоки эфира (магнитное поле). Эти потоки распространяются во внешнее пространство. Если поток эфира, направленный перпендикулярно оси проводника, статичен, то все давления на поверхности электрона уравновешены и никакой принудительной ориентации он не подвержен. Если же поток эфира не стационарен, то в проводнике возникает градиент скоростей (направление, в котором значение скорости потока увеличивается быстрее всего), потоков эфира, это приводит к неуравновешенным давлениям на поверхности электрона и создаётся момент сил, ориентирующий электроны таким образом, чтобы его главная ось (спин), ориентировалась по оси вторичного проводника. Таким образом, идёт процесс передачи ЭДС из первичного проводника во вторичный.

Если вторичный проводник разомкнут, то возникшая ЭДС концентрирует электроны на одном из концов проводника. Тороидальные потоки электронов, уже находящихся на конце проводника, создают на остальных электронах момент сил, уравновешивающий момент сил, создаваемый наводимой ЭДС, смещение электронов вдоль проводника и их принудительный поворот прекращается.

Если же вторичный проводник подключён к нагрузке, то электроны смещаются, противодействующий ориентации момент ослабевает, все электроны проводника ориентируются за счёт разности моментов воздействующих сил. Во вторичном проводнике возникает ток.

Роль сердечника в увеличении коэффициента связи между обмотками

Если трансформатор не имеет металлического сердечника, то магнитное поле в пространстве распределено не напряжённо, этот процесс описан выше, применительно к взаимодействию контуров и проводников. Однако если в трансформаторе есть железный сердечник, то картина существенно меняется. Если вторичная обмотка трансформатора разомкнута и ток в ней не идёт, то трансформатор является обычным дросселем, индуктивностью с металлическим сердечником. Магнитное поле оказывается запертым в пространстве внутри сердечника и поэтому, по мере нарастания тока в первичном проводнике, напрягается подобно сжимаемой пружине. Это сжатие магнитного поля препятствует развороту электронов в первичном проводнике, там ток становится меньше того, который бал бы в нём при отсутствии сердечника. Тогда образуется следующая цепочка взаимодействий: ЭДС сети создаёт в первичной обмотке электрическую напряжённость, под воздействием которой электроны первичной сети ориентируются в пространстве, создавая вокруг себя кольцевые потоки эфира. Эти потоки проникают в железный сердечник и разворачивают в нём домены, чем напрягают связи доменов с остальным веществом сердечника. Чем больше сечение сердечника, тем больше доменов нужно повернуть. Это усилие через поле передаётся электронам первичной обмотки, в результате угол поворота электронов оказывается меньше, чем, если бы металлического сердечника не было бы.

Наличие сердечника, препятствует распространению магнитного поля за его пределы. В результате энергия давления магнитного поля более полно используется вторичной обмоткой и там создаётся возможность для поддержки одного и того же значения ЭДС при меньшем сопротивлении нагрузки.

Эксперимент №1

Я думал, как соединить обмотки трансформатора так, чтобы зациклить процесс увеличения силы тока. Вначале, я хотел сделать такую же схему, как и на Рис.1, только вместо лампы там должен был быть диод, но потом, для простоты эксперимента, я решил обойтись без диода так, как лампе без разницы, в какую сторону течёт ток. В эксперименте №0, в качестве зарядника, я использовал генератор переменного тока, с частотой 1Гц и амплитудой 1В.

Исходя из формулы коэффициента трансформации, я выбрал для эксперимента такие значения: . Параметры остальных элементов – на рисунках ниже.

Затем я решил вместо генератора переменного тока взять обычную 9 вольтовую батарею, на первичной обмотке оставить 4 витка, а на вторичной 40. Результаты почти совпали по этому, я привожу фотографии эксперимента №1.

Рис.1 Параметры батареи

Рис.2 Параметры трансформатора

Рис.3 Параметры лампы

Рис.4 До включения установки

Рис.5 «Зарядка», длилась ~ 45 сек.

Рис.6 Автономная работа

Рис.7 Автономная работа

Рис.8 Автономная работа

Рис.9 Автономная работа

Рис.10 Автономная работа

Рис.11 Автономная работа

Рис.12 Лампа сгорела. От «зарядки» прошло ~ 60 сек.

На рисунках видно, что сила тока увеличивается в геометрической прогрессии. В итоге лампа перегревается, это следует из закона Джоуля-Ленца: , где – сила тока, – сопротивление, – время.

Эксперимент №2

После проведённых экспериментов, я задумался, а как можно управлять генерацией тока?

Можно изменять силу тока с помощью потенциометра, но в моём генераторе сила тока увеличивается в геометрической прогрессии и потенциометр рано или поздно будет не способен заметно регулировать силу тока. Потенциометр, в данном случае, не подходит. Можно разорвать цепь, но после обратного соединения – ток полностью исчезнет. Значит, надо сохранять заряд цепи; следовательно, в цепь надо включить конденсатор. В нём будет, после размыкания цепи, сохраняться определённый заряд, достаточный для повторного запуска генератора. То есть, даже, после усиления тока в трансформаторе и размыкании цепи, в конденсаторе сохраниться чуть меньший заряд, чем определённый заранее, и после замыкания цепи процесс усиления начнётся заново, а лишнюю энергию можно будет направить потребителям.

Рис.1 Параметры источника питания

Рис.2 Параметры трансформатора

Рис.3 Параметры конденсатора

Рис.4 Зарядка

Рис.5 Зарядка

Рис.6 Зарядка

Рис.7 Зарядка

Рис.8 Зарядка

Рис.9 Зарядка

Рис.10 Зарядка Рис.11 Самозарядка Рис.12 Самозарядка Рис.13 Самозарядка Рис.14

Рис.15 Самозарядка

Вначале, я решил повысить силу ток до 2 Ампер, но после «прерывания» (размыкания–замыкания), цепи – за секунду ток поднимался до значения всего нескольких сотен мили Ампер. Тогда я решил повысить ток до 5 ампер. Но и после этого – ток до значения в 2 Ампера поднимался, лишь примерно за 4 секунды.

Рис.16 Самозарядка

Рис.17 Самозарядка Рис.18 Автономная работа

Потом я решил повысить силу ток до 10 Ампер. После этого - ток поднимался до значения 2 Ампер примерно за две секунды. Это достаточно медленно.

Рис.19 Самозарядка

Рис.20 Автономная работа

И, было решено поднять силу ток до 20 Ампер. Результат оказался более удачным – ток до значения 2,5 Ампера поднимался примерно за секунду. Этого уже в принципе достаточно так, как превратить такой импульсный ток в постоянный можно, поставив на выходе к потребителю конденсатор ёмкостью примерно 150 мили Фарад.

Рис.21 Самозарядка

Рис.22 Автономная работа

Далее, стоял вопрос: где размещать «токосъёмник» (через него ток, пойдёт потребителям)? Для это я решил посмотреть напряжения на проводах, между деталями ( , сопротивление у всех проводов одинаково, а значит – где напряжение больше, там и сила тока больше).

Рис.23 Напряжение (на участке красного цвета) Рис.24 Напряжение (на участке зелёного цвета) Рис.25 Напряжение (на участке синего цвета)

В результате – напряжение везде одинаково, а, следовательно, и сила тока тоже везде одинакова. Значит, нет разницы, где ставить «токосъёмник».

Готовая установка

Теперь, на основании данных, полученных в экспериментах, можно описать готовую установку. Вот, её схема:

Для начала, нужно выбрать параметры проводов (соединяющих детали и являющимися обмотками трансформатора), а потом переходить к описанию остальных частей генератора. Самыми распространёнными являются провода из меди. Для того чтобы амплитуда выходного тока составила 2,5 Ампера, пришлось поднять первоначальное значение силы тока (с помощью самозарядки, до первого размыкания), до 20 ампер, а из этого следует, что нам нужны провода, которые могут выдержать силу тока в 20 Ампер и более. Таким требования отвечает провод, который может выдержать 32 Ампер, имея удельное сопротивление 0,0033 Ом/м и диаметр 2,59 мм. Такой провод позволяет увеличить немного амплитуду выходного импульсного тока.

В эксперименте №2, для управления генератором, использовалась кнопка, а момент размыкания-замыкания цепи определялся вручную, по значению силы тока. Такой способ неудобен. На схеме выше – в место кнопки, установлен автоматический прерыватель. В состав прерывателя входят: два диода, потенциометр и реле. Диоды обеспечивают течение тока в нужном направлении. Реле нужно для размыкания-замыкания цепи. Как известно, у реле есть минимальное напряжение срабатывания, то есть, минимальное напряжение нужное для размыкания/замыкания контактов (в зависимости от типа реле), в нашем случае – реле размыкает контакты. А для того, чтобы сделать прерыватель более универсальным, нужно иметь возможность менять его чувствительность к входному напряжению, это можно осуществить с помощью потенциометра. Таким образом, увеличив сопротивление потенциометра (относительно прежнего значения), прерыватель будет размыкать-замыкать цепь при достижении большей силы тока (относительно прежнего значения), так, как , а сопротивление проводов постоянно. Проще говоря, чем больше сопротивления потенциометра, тем на большее значение силы тока реагирует прерыватель (и, тем больше амплитуда колебаний силы тока в генераторе) или, чем меньше сопротивления потенциометра, тем на меньшее значение силы тока реагирует прерыватель (и, тем меньше амплитуда колебаний силы тока в генераторе).

Для сохранения энергии (не больше определённого значения), на время прерывания, служит конденсатор C2. В нашем случае, его ёмкость равна 150 мили Фарадам.

Для включения/выключения генератора, есть кнопка SB1. Если генератор включался недавно, а сейчас выключен, то при замыкании этой кнопки генератор начнёт работать так, как в конденсаторе C2 – осталась энергия.

Основной частью генератора, является повышающий трансформатор. Коэффициент трансформации, должен быть равен . В нашем случае, = 40 виткам, а = 4 виткам.

Диод VD1 – задаёт направление циркуляции силы тока в трансформаторе. По этому, я решил поставить «токосъёмник» рядом с ним. «Токосъёмник» состоит из диодов VD2, VD3 и конденсатора C1 (В нашем случае, его ёмкость равна 150 мили Фарадам). Диод VD2 направляет ток от генератора к потребителям, а VD3 от потребителей к генератору. Конденсатор C1, не обязателен так, как нужен для сглаживания импульсного тока и превращение его в постоянный.

Теперь можно посчитать КПД данного генератора. КПД (в условных единицах), считается по формуле , где – работа полезная, – работа затраченная. А работу силы тока по формуле , где – работа тока за время , . Выходные напряжение и сила тока больше, чем входные. А, следовательно, и КПД больше единицы.

Для запуска генератора, нужно его сначала зарядить, это можно сделать с помощью источника ЭДС, имеющего значение силы тока в 10 мили Ампер и значение напряжения в 10 Вольт. Предварительно, нужно увеличить значение сопротивления потенциометра так, чтобы после зарядки прерыватель сработал только тогда, когда сила тока увеличится с 10 мили Ампер до 20. После срабатывания прерывателя, следует уменьшить сопротивление потенциометра, до значения, при котором прерыватель будет реагировать на ток силой 2,5 Ампера. После описанных выше действий, генератор будет работать в полностью автономном режиме.

Заключение

Таким образом, такой генератор энергии может легко решить все энергетические проблемы. Но отказываться от традиционных возобновляемых источников энергии не нужно. Для запуска эфирный генератор энергии нужно предварительно зарядить, а, не используя топливо или другие эфирные генераторы, это можно сделать только с помощью возобновляемых источников энергии.

Более точно, параметры деталей можно определить в соответствующих экспериментах. А роль прерывателя, может выполнять микросхема, схема на транзисторах, искровой разрядник, схема на радиолампах, но я решил использовать в своём проекте прерыватель с реле. Потому, что реле более удобный элемент так, как позволяет работать с токами большого и маленького напряжения, а конструкция прерывателя становится очень простой.

После завершения моих исследований в данной области, я решил посмотреть работы других авторов, на эту тему. Некоторые из них, есть в приложении.

Литература

1. Ацюковский В. А. Физические основы электромагнетизма и электромагнитных явлений. M.: URSS 2001г.

Приложения

Работы других авторов, на тему эфирных генераторов энергии:

Отрывок из книги В.А.Ацюковского «Энергия вокруг нас. Эфиродинамические подходы к разрешению энергетического кризиса»: