Беспроводная передача электроэнергии на расстояние на основе свойств электромагнитного излучения

Муниципальное автономное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа № 18
Беспроводная передача электроэнергии на расстояние на основе свойств электромагнитного излучения
Выполнил учащийся 7 «а» классаМАОУ СОШ №18 г. БалаковоКорушин АнтонРуководитель:Замараева Лариса Викторовна,учитель физики.
ПРЕДИСЛОВИЕ«Эксперимент был столь же грандиозным, сколь и опасным. ... Молнии сопровождались громовыми раскатами, слышимыми за 15 миль. Вокруг башни пылал огромный световой шар. Идущие по улице люди испуганно шарахались, с ужасом наблюдая, как между их ногами и землёй проскакивают искры...
Человек, устроивший всю эту электрическую фантасмагорию в 1899 году из своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, вовсе не собирался пугать людей. Его цель была иной, и она была достигнута: за двадцать пять миль от башни под аплодисменты наблюдателей разом загорелись 200 электрических лампочек. Электрический заряд был передан без всяких проводов.
Автором этого эксперимента был югославский учёный-энергетик Никола Тесла. Ещё 100 лет назад на заре освоения электричества ему удалось поставить грандиозные эксперименты, которые, увы, не были оценены его современниками. Ещё до открытия радиоламп и транзисторов он строил приборы, выполняющие самые амбициозные задачи, одной из которых была беспроводная передача электроэнергии.ВВЕДЕНИЕВleft0 классической электрической цепи питание к нагрузке всегда подаётся посредством двух проводников, ток в которых течёт в разных направлениях (рис.1). Иными словами, они обеспечивают замкнутость электрической цепи, что, в свою очередь, обеспечивает электрический ток через нагрузку. Этот принцип положен в работу современных систем питания различных устройств. Однако, существует, казалось бы, невероятная возможность передачи электроэнергии с помощью одного проводника, диэлектрика (!) или вообще без проводников. Как мы знаем, для того, что бы в цепи существовал ток, необходимо выполнение двух условий: цепь должна быть замкнута и должна присутствовать ЭДС. Но ведь с одним проводником или без него замкнутую цепь мы не получим, а значит, ток в такой системе невозможен!Тем не менее, такая возможность есть. Более того, ток, текущий по проводнику, не несёт в себе передаваемую электрическую энергию. Система однопроводной передачи электроэнергии основана на абсолютно других принципах, которые автор попытался изложить в этой работе.
 Цель работы:
Воплотить в реальность и обосновать работу системы однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии.
Задачи работы:
Обосновать возможность однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии на основании физических законов.
Описать простейшие системы однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии.
Поставить эксперименты по однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии.
Сделать выводы о перспективах применения системы однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии в современной энергетике. 
История изобретения.
Первым учёным, разработавшим подобную систему, был Никола Тесла. Его разработки в начале XX века в этой области были прочно забыты. Только в условиях строжайшей секретности, эксперименты гениального изобретателя были повторены американскими спецслужбами. В конце ХХ - начале XXI века разработки в этой области вели российские учёные – инженер Станислав Викторович Авраменко и академик РАСХН Дмитрий Семёнович Стребков.В настоящее время во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства под руководством Д. С. Стребкова продолжаются работы над этой задачей (рисунок 2). 
 Рис. 2. Эксперимент по однопроводной передаче электроэнергии в лаборатории ВИЭСХ.
Великий югославский учёный Никола Тесла был первым, кому пришли в голову мысли о передаче электроэнергии на расстояние.
Трансформатор Тесла.
Одним из самых известных изобретений Николы Тесла является трансформатор Тесла. В сущности, эта установка является генератором высокочастотных электромагнитных колебаний с высокой амплитудой (порядка нескольких тысяч вольт), что позволяло великому учёному использовать её для своих экспериментов.
15240127635Рис.3. Трансформатор Тесла, построенный для этой работы.
Обратимся к схеме установки. Генератор G, нагруженный первичной обмоткой повышающего трансформатора Tr, генерирует сигнал относительно низкой частоты. Амплитуда сигнала, благодаря трансформатору Tr, увеличивается до нескольких тысяч вольт. Поскольку частота тока относительно невысока, он успевает зарядить конденсатор С до достаточного значения напряжения на его обкладках, чтобы осуществился пробой в разряднике SG через катушку L1, являющуюся индуктором трансформатора Тесла. В момент пробоя конденсатор С и катушка L1 образуют колебательный контур, резонансная частота которого равна или кратна резонансной частоте катушки L2 с её собственной межвитковой ёмкостью и ёмкостью тороида («воздушного конденсатора»), который обычно устанавливается на верхнем выводе катушки L2. Электромагнитное излучение первого колебательного контура возбуждает колебания во вторичном. Таким образом, благодаря использованию колебательного контура с высокой резонансной частотой и близко расположенной к катушке L1 катушки с большим числом витков L2, данная установка позволяет получить высокочастотный сигнал высокой амплитуды. 
Нетрудно заметить, что трансформатор Тесла существенно отличается от обыкновенных индукционных трансформаторов, связь обмоток в нём осуществляется за счёт совпадения резонансных частот, а не индукции....Наблюдается её свечение, объясняемое явлением электролюминесценции.Несомненно, эта установка позволяет провести ещё множество других красивых экспериментов, в том числе и по однопроводной и беспроводной передаче электроэнергии. 
Приведённая на рисунке 3 схема была разработана самим Николой Тесла более 100 лет назад, однако продолжает использоваться для демонстраций и сегодня. Нужно отметить, что в схеме не используются ни транзисторы, ни радиолампы, и это неудивительно: во времена Тесла они ещё не были открыты. Однако, на сегодняшний день, когда мы располагаем всеми этими благами радиоэлектроники, существует возможность применить и их. Однопроводная передача электроэнергии.
Для исследовательской работы был изготовлен маломощный макет системы однопроводной передачи электроэнергии.

Рис.4. Катушка Тесла
Рис. 5. Однопроводная передача электроэнергии.
Подадим напряжение питания на генератор, установим в нагрузку преобразователя лампочку. Свечением лампочки окончательно подтверждается возможность однопроводной передачи электроэнергии (рисунок 6). 
Рис. 6 Свечение лампочки.
Установим в разрыв связывающего проводника резистор. Отметим тот факт, что лампочка горит с неизменной яркостью, сопротивление проводника не влияет на количество передаваемой энергии! 
Система не подвластна закону Ома! На практике это позволит значительно сэкономить на материале, из которого изготовлен проводник.Разорвём связывающий установки проводник и свяжем его узлом. Теперь, казалось бы, гальванической связи нет, лампочка должна погаснуть... Однако, нет, она продолжает светиться, пусть не так ярко...
А всё дело в электромагнитном поле, которое распространяется вдоль этого проводника. Именно оно возбудило в «оторванном» куске провода переменный электрический ток, который потёк дальше к приёмнику.ЗаключениеЦелью этой научно-исследовательской работы ставилось не проведение расчётов и проектирование установок для практического применения, а всего лишь наглядная демонстрация возможности описываемого метода... Так или иначе, последний опыт поставлен, последняя страница дочитана, настало время огласить итоги проведённой работы.
Однопроводная передача электроэнергии вполне реализуема. Её применение в электроэнергетике существенно снизило бы затраты как на постройку линий электропередачи, так и на процесс передачи электроэнергии. Помимо непосредственной передачи электроэнергии, описываемая система нашла бы множество иных применений, таких, как создание экологичного транспорта и простых в монтаже систем освещения. Однако у системы есть недостатки, которые предстоит решить научным работникам... Демонстрационные высокочастотные установки могут быть использованы в образовательном процессе.
Учёные разных национальностей в разное время трудились над одной незначительной, но в тоже время перспективной задачей... В данной работе автор попытался пролить свет на их малоизвестные труды. Зрелищные эксперименты наглядно продемонстрировали возможность реализации одной из множества бредовых идей...
Литература
Стребков Д. С. Резонансные методы передачи электрической энергии. М.: ВИЭСХ, 2006.
Никола Тесла. Лекции и статьи. М.: Tesla Print, 2003.
Утраченные изобретения Николы Тесла. М.: Яуза : Эксмо, 2009.
Исследование резонансной системы передачи электрической энергии // Информационные ресурсы России. 2011. №3. С. 21 – 24.
Об однопроводной системе передачи силовой электрической энергии // Сборник научных трудов НГТУ. 2011. № 2(64). С.123 – 134.
Тунгусский эксперимент // Издание Российского Клуба Радиооператоров Малой Мощности. 2008. № 24. С.12 – 16.
www.viesh.ruwww.teslacoil.ruwww.teslatech.com.uaПриложениеleft0left0