Nikola Tesla의 세계 무선 시스템

1899년 6월 세르비아 출신의 한 과학자가 니콜라 테슬라, 미국 콜로라도 스프링스에 있는 자신의 실험실에서 실험 작업을 시작합니다. 당시 Tesla의 목표는 자연 환경을 통해 전기 에너지를 전송할 수 있는 가능성에 대한 실용적인 연구였습니다.

Tesla의 실험실은 해발 2,000m의 거대한 고원에 세워져 있으며, 주변 수백 킬로미터에 달하는 지역은 매우 밝은 번개와 함께 뇌우가 자주 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

Tesla는 정밀하게 조정된 장치의 도움으로 실험실에서 700~800km 떨어진 곳에서 발생하는 번개를 감지할 수 있었다고 말했습니다. 때때로 그는 다음 번개 방전에서 천둥 소리가 날 때까지 거의 한 시간을 기다리곤 했습니다. 그의 장치는 방전이 발생한 위치까지의 거리와 소리가 실험실에 도달하는 시간을 정확하게 결정했습니다.

지구의 전기 진동을 연구하기 위해 과학자는 수신 변압기를 설치하여 1차 권선이 단자 중 하나에 접지되고 두 번째 단자는 높이를 조정할 수 있는 전도성 공기 단자에 연결되도록 했습니다.

변압기의 2차 권선은 민감한 자기 제어 장치에 연결됩니다. 1차 권선의 진동으로 인해 2차 권선에 전류 펄스가 나타나서 레코더가 작동했습니다.

어느 날 Tesla는 그의 연구실에서 반경 50km 미만의 범위 내에서 맹렬한 뇌우로 인한 번개가 치는 것을 관찰했고, 그의 장치의 도움으로 단 2시간 만에 약 12,000번의 번개 방전을 기록했습니다!

관찰하는 동안 과학자는 처음에 실험실에서 멀리 떨어져 있는 번개가 가까이 있는 번개보다 녹음 장치에 더 강한 영향을 미치는 경우가 많다는 사실에 놀랐습니다. Tesla는 방전 강도의 차이가 차이의 원인이 아니라는 점을 분명히 밝혔습니다. 하지만 그때는?

7월 3일, Tesla는 자신의 발견을 했습니다. 그날 뇌우를 관찰한 과학자는 그의 연구실에서 빠른 속도로 돌진하는 폭풍우 구름이 거의 규칙적인(거의 일정한 간격으로 반복되는) 번개를 쳤다는 점에 주목했습니다. 그는 녹음기를 보기 시작했다.

뇌우가 실험실에서 멀어짐에 따라 수신 변압기의 전류 펄스가 처음에는 약해졌지만 다시 증가하여 최고점에 이르렀다가 지나가고 강도 감소로 대체되었지만 다시 최고점에 이르렀다가 다시 감소했습니다. .

그는 뇌우가 이미 실험실에서 약 300km를 이동했을 때에도 이러한 뚜렷한 패턴을 관찰했으며 그로 인한 교란의 강도는 상당히 중요했습니다.

과학자는 이것이 마치 일반 전선을 따라있는 것처럼 번개가 땅에 닿는 곳에서 퍼지는 파동이라는 것을 의심하지 않았으며 수신 코일의 위치가 그들을 강타한 바로 그 순간에 마루와 골을 관찰했습니다.

그런 다음 Tesla는 유사한 파동을 생성하는 장치를 만들기 시작했습니다. 인덕턴스가 매우 높고 저항이 가능한 한 적은 회로여야 했습니다.

이러한 종류의 송신기는 에너지(및 정보)를 전송할 수 있지만 본질적으로 Hertz 장치에서 구현되는 것과 같은 방식은 아닙니다. 전자기 방사선… 이들은 전도체로서 지구를 따라 그리고 전기 전도성 대기를 통해 전파되는 정재파로 간주됩니다.

과학자가 생각한 대로, 그의 에너지 전달 시스템의 주파수는 형태의 에너지 방출(!) 전자파.

그런 다음 공진 조건이 충족되면 회로는 진자처럼 많은 기본 펄스의 전기 에너지를 축적할 수 있습니다. 그리고 공명에 맞춰진 수신 스테이션에 미치는 영향은 고조파 진동이 될 것이며, 그 강도는 원칙적으로 Tesla가 콜로라도에서 뇌우 동안 관찰한 자연 전기 현상을 초과할 수 있습니다.

이러한 전송을 통해 과학자는 많은 에너지가 단순히 소산되고 전송된 에너지의 아주 작은 부분만이 수신기에 도달하는 방사선에 대한 Hertz의 방법과 달리 자연 매체의 전도 특성을 사용할 것이라고 가정합니다.

Tesla의 수신기를 송신기와 동기화하면 마치 낮은 저항의 와이어를 통해 전류를 전송하는 것처럼 최대 99.5%의 효율로 에너지를 얻을 수 있습니다(Nikola Tesla, 기사, p. 356). 전력은 무선으로 얻는다. 지구는 그러한 시스템에서 유일한 도체 역할을 합니다. Tesla는 이 기술이 전기 에너지의 무선 전송을 위한 전 세계적인 시스템 구축을 가능하게 한다고 믿습니다.

에너지(또는 정보) 전송의 효율성 측면에서 Tesla가 자신의 시스템을 Hertzian 시스템과 대조하여 준 비유는 다음과 같습니다.

행성 지구가 물로 채워진 고무공이라고 상상해 보십시오. 송신기는 공 표면의 특정 지점에서 작동하는 왕복 펌프입니다. 물은 공에서 끌어와 특정 주파수로 반환되지만 공 전체가 팽창 및 수축할 수 있을 만큼 기간이 충분히 길어야 합니다. 그 주파수 .

그런 다음 공 표면의 압력 센서(수신기)는 펌프에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지와 관계없이 동일한 강도로 움직임을 알립니다.주파수가 약간 높지만 그다지 높지 않으면 진동이 공의 반대쪽에서 반사되어 노드와 안티 노드를 형성하는 반면 수신기 중 하나에서 작업이 수행되면 에너지가 소비되지만 그 전송은 매우 경제적임이 입증될 것입니다…

Hertzian 시스템에서 유추를 계속하면 펌프가 엄청난 주파수로 회전하고 물이 유입되고 반환되는 구멍이 매우 작습니다. 에너지의 막대한 부분이 적외선 열파의 형태로 소비되고 에너지의 작은 부분이 공으로 전달되므로 수신기가 할 수 있는 작업이 거의 없습니다.

실제로 Tesla는 다음과 같이 세계 무선 시스템에서 공진 조건을 달성할 것을 제안합니다. 송신기와 수신기는 상부 리드에 부착된 단자에서 표면 전도성이 높은 수직 접지 다중 회전 코일입니다.

트랜스미터는 2차 권선보다 훨씬 적은 수의 권선을 포함하는 1차 권선으로 전원을 공급받으며 접지된 다중 권선 2차 코일의 하단에 강한 유도 연결을 합니다.

1 차 권선의 교류 전류는 커패시터를 사용하여 얻습니다. 커패시터는 소스에 의해 충전되고 송신기의 1차 권선을 통해 방전됩니다. 이렇게 형성된 1차 발진 회로의 발진 주파수는 2차 회로의 자유 발진 주파수와 같게 하고, 2차 권선의 접지에서 단자까지의 전선 길이는 1/4로 한다. 그것을 따라 전파되는 진동의 파장.

2차 회로의 거의 모든 자체 전기 용량이 단자에 떨어진다면, 전압의 안티노드(항상 최대 스윙)와 전류의 노드(항상 0)가 얻어지는 것은 단자에서, 그리고 접지 지점에서 - 전류의 앤티노드와 전압의 노드 수신기는 송신기와 유사한 디자인을 가지고 있으며 유일한 차이점은 메인 코일이 멀티 턴이고 하단의 짧은 코일이 중고등 학년.

수신기 회로를 최적화하면서 Tesla는 가장 효율적인 작동을 위해 2차 권선의 전압을 수정해야 한다는 결론에 도달했습니다. 이를 위해 과학자는 전압을 수정할 수 있을 뿐만 아니라 수신 회로의 2차 권선 전압이 진폭 값에 가까운 순간에만 부하에 에너지를 전달할 수 있는 기계식 정류기를 개발했습니다.