Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"
Оценка 4.8

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Оценка 4.8
Исследовательские работы
doc
физика
9 кл—11 кл
02.05.2017
Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"
Первым о том, как добыть электричество из воздуха на промышленной основе задумался в девятнадцатом веке Никола Тесла. Его интересовала электрическая энергия, и именно он первым заинтересовался ее «свободной» формой. По мнению этого ученого первопричиной возникновения электроэнергии «из ничего» является Солнце. Занимаясь изучением свободной энергии, он смог создать прибор, позволяющий получать электричество из воздуха и земли, а также осуществлять его передачу. Более того, Тесла запатентовал свое изобретение под названием «аппарат для использования излучающей энергии».Первым о том, как добыть электричество из воздуха на промышленной основе задумался в девятнадцатом веке Никола Тесла. Его интересовала электрическая энергия, и именно он первым заинтересовался ее «свободной» формой. По мнению этого ученого первопричиной возникновения электроэнергии «из ничего» является Солнце. Занимаясь изучением свободной энергии, он смог создать прибор, позволяющий получать электричество из воздуха и земли, а также осуществлять его передачу. Более того, Тесла запатентовал свое изобретение под названием «аппарат для использования излучающей энергии».
ДОКЛАД тесла.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КАМЕНСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬСТВА И АВТОСЕРВИСА» РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПОИСКОВО­ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА  «Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ» Выполнил обучающийся группы  11СПО  Любушкин Андрей Алексеевич Руководитель, осуществляющий подготовку обучающегося к участию в конкурсе: Семиколенова Наталья Анатольевна 2017 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………… 3 1. 2. 2.1. 2.2. БИОГРАФИЯ Н. ТЕСЛА …………………………………………….. ВЫДАЮЩИЕСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н.ТЕСЛА ……………………...   ………………………………………………... УСИЛИВАЮЩИЙ ПЕРЕДАТЧИК ……………………………….. КАТУШКА ТЕСЛЫ   2.3. ТУРБИНА НИКОЛЫ ………………………………………..     ТЕСЛА 5 9 9 10 11 2.4. ТЕНЕВАЯ ФОТОГРАФИЯ …………………………………………... 12 2.5. НЕОНОВЫЕ ЛАМПЫ ……………………………………………….. 2.6. ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ  ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ………………………………………... 12 12 2.7. АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ …………………………………….. 13 2.8. ТЕЛЕАВТОМАТ ……………………………………………………… 2.9. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ………………………….. 3. 3.1. 3.2. 3.3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ  ИДЕЙ УЧЕНОГО  ……………. ТОРОИДАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В  ВАКУУМЕ ... ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ИЗ АТМОСФЕРНОГО  ВОЗДУХА МЕТОДОМ "НАКАЧИВАНИЯ АНТЕННЫ"  ………….. ПРИРОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ЖИВЫХ ДЕРЕВЬЕВ ……... 14 14 16 16 18 19 2 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………. 22 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………… 23 ПРИЛОЖЕНИЯ  .................................................................................... 3 ВВЕДЕНИЕ В эпоху бурного развития электротехники на границе  XIX  –  XX  веков когда   происходил   быстрый   переход   от   паровых   машин   к   электрическим двигателям никто не задумывался об энергетическом кризисе современности. Благодаря   изобретениям   выдающихся   ученых   (таких   как   Эдисон,   Тесла, которые создали электрические двигатели) были сохранены леса всей планеты которые неизбежно были бы сожжены в топках паровых машин.  В   те   времена   наиболее   востребованы   были   электрические,   машины преобразующие в электроэнергию именно органическое топливо (уголь, нефть, газ) запасы которого казались безграничными. В современных условиях развития научно   технического   прогресса   когда   наблюдается   дефицит   органического топлива все более востребовано становится альтернативная энергетика. Именно сейчас идеи Н. Тесла переживают ренессанс и становятся все более и более востребованными.   Возможно   именно   изобретения     Н.   Теслы   помогут человечеству пережить экологический кризис.   Первым о том, как добыть электричество из воздуха на промышленной основе   задумался   в   девятнадцатом   веке   Никола   Тесла.   Его   интересовала электрическая энергия, и именно он первым заинтересовался ее «свободной» формой.   По   мнению   этого   ученого   первопричиной   возникновения электроэнергии «из ничего» является Солнце. Занимаясь изучением свободной энергии,   он   смог   создать   прибор,   позволяющий   получать   электричество   из воздуха   и   земли,   а   также   осуществлять   его   передачу.   Более   того,   Тесла запатентовал   свое   изобретение   под   названием   «аппарат   для   использования излучающей энергии».  В связи с этим тема нашей поисково­исследовательской работы­ «Н.Тесла и его изобретения». Проблема   нашего   исследования–   повсеместное   использование электрического тока и целесообразность дешевого его получения. Объектом нашего исследования является – электрический ток. Предметом   исследования  выступает–   комплекс   опытов,   позволяющих получить простой и дешевый эклектический ток.  Целью нашего  исследования является  рассмотреть теорию, и проверить на практике некоторые идеи Н. Тесла в получении электричества "из воздуха". Для   реализации   поисково­исследовательской   работы     нам   предстояло решить ряд задач:  изучить биографию Н.Тесла;  ознакомиться с изобретениями Н.Тесла;  проанализировать   экспериментального подтверждения;  подобрать   комплекс   опытов,   отзывы   об   изобретениях   и   попытках   их  в   которых   уделено   особое   внимание приборам, позволяющим выделить "природное электричество"; 4  сформировать   материально­техническую   базу   для   проведения   и демонстрации опытов;  описать и провести анализ результатов проведенных опытов;  сформулировать выводы о возможности получения электрического тока из воздуха. При   выполнении   проекта   мы   использовали   следующие   методы  опыт,  наблюдение,   анализ,   обобщение   и   систематизация исследования: информации,   полученной   в   результате   работы   с   различными   источниками информации и проведения опытов. Гипотеза нашей  работы  ­ получать электрическую энергию из атмосферы ­  возможно,  причем,  приборы   и  приспособления,  необходимые   для   этого,  не слишком   сложны   и   громоздки,     как   те   которые   сооружал   Н.   Тесла   в   своих атмосферных электростанциях.  В нашей работе мы определили следующие этапы исследования:   Подготовительный;  Основной: поисково­исследовательский; оценочно­рефлексивный;  Заключительный 5 1 БИОГРАФИЯ Н. ТЕСЛА Никола тесла —  изобретатель в области электротехники и радиотехники, инженер,  физик.  Родился  и   вырос  в  Австро­Венгрии,  в  последующие  годы  в основном работал во Франции и США.   Известно, что по рейтингу, составленному Американской академией наук, Никола   Тесла   входит   в   пятерку   величайших   изобретателей   человечества.   К этой   яркой   неординарной   личности   применимо   выражение   Наполеона: «Гениальные люди – это метеоры, призванные сгореть, чтобы озарить свой век». Вся жизнь ученого, его выдающиеся достижения в полной мере подтверждают это. Сербский ученый Никола Тесла родился  в городке Смилян /Хорватия/ 10 июля 1856 года. Он был четвертым ребенком в семье, и, казалось, ему уготована обычная судьба. Но определило его судьбу нечто иное. В нем уже в детстве был заложен дух творческого  искательства,  уже  тогда  его  манили и притягивали тайны электричества, испытывал необъяснимую тягу к естественным наукам Современники­биографы считали Тесла «человеком, который изобрёл XX век»   и   «святым   заступником»   современного   электричества.   Ранние   работы Тесла   проложили   путь   современной   электротехнике,   его   открытия   раннего периода имели инновационное значение.  Никола Тесла происходил из старинной сербской семьи, чьим исконным родовым именем было Драганич. К середине 1700­х годов клан эмигрировал в Хорватию, и там появилась фамилия Тесла. Это было «торговое имя, как Смит или Карпентер», обозначающее топор для рубки дерева «с широким лезвием, расположенным   под   прямым   углом   к   рукояти».   Предположительно,   предки Тесла получили свою фамилию за то, что их зубы напоминали этот инструмент. Род   Тесла   восходил   к   «образованной   аристократии»   сербского сообщества.   Как   с   отцовской,   так   и   с   материнской   стороны   в   роду   на протяжении поколений были представители духовенства и военных, многие из которых позже стали значительными фигурами. Отец   изобретателя   —   Милутин   Тесла   был   священником   Сремской епархии сербской православной церкви, мать — Георгина Тесла. Смилян был идеальным местом для мальчишек. У Николы, которого в основном воспитывали две старшие сестры, было, по­видимому, идиллическое детство: он раздражал слуг, играл на ферме с птицами и животными и учился изобретать при помощи старшего брата и матери. Весной   и   летом   мальчишки   ходили   купаться   и   ловить   лягушек   в деревенском ручье, а осенью и зимой строили дамбы, тщетно пытаясь положить конец сезонным наводнениям. Одним из излюбленных развлечений было гладкое водяное колесо, концепция устройства которого впоследствии легла в основу безлопастных паровых турбин Тесла. 6 Среди других изобретений были пугач из кукурузного стебля, принципы строения   которого   Тесла   применил   при   создании   лазерного   оружия,   особый рыболовный крючок для ловли лягушек, ловушки для птиц и зонтик, неудачно опробованный при полете с крыши сарая. Должно быть, это был примечательный прыжок, потому что юный Нико провел в постели целых шесть недель. Возможно,   самым   гениальным   творением   мальчиков   был   пропеллер, управляемый шестнадцатью  майскими жуками, приклеенными или пришитыми по четыре к деревянным лопастям. Учась в начальной школе, Нико получил должность в библиотеке Госпича, где   занимался   классификацией   книг.   Но   ему   запрещали   читать   по   ночам, опасаясь,   что   при   плохом   освещении   может   ухудшиться   зрение.   Милютин «очень сердился», если заставал сына за книгой. Нико незаметно брал свечи, тщательно   затыкал   все   щели   в   своей   комнате   и   читал   ночь   напролет.  Тесла уверял, что его жизнь изменила книга под названием «Абафи» – история о сыне Абы венгерского писателя Йосики, переведенная на сербский. «До восьми лет мой характер был слабым и изменчивым... Эта работа пробудила дремлющую силу воли, и я начал осваивать умение сдерживать себя. Сначала моя решимость таяла,   как   апрельский   снег,   но   вскоре   мне   удалось   побороть   слабость,   и   я ощутил   никогда   ранее   не   изведанное   удовольствие   поступать   так,   как   мне хочется». В промежутке  между десятью и четырнадцатью  годами Нико учился  в реальной гимназии – то же самое, что неполная средняя школа. Видимо, там преподавали его отец и дядя. Это было сравнительно новое учебное заведение с хорошо оборудованным физическим классом. «Почти с самого начала обучения меня заинтересовало электричество, – писал ученый. – Я читал о нем все, что только мог найти, и экспериментировал с батареями и индукторами». В 1870 году, в возрасте четырнадцати лет Нико переехал из Госпича в Карловац (Карлштадт). Там он впервые увидел локомотив и поступил в высшее реальное училище, расположенное у болот, рядом с притоком реки Савы близ Загреба. В   Карловаце   он   изучал   языки   и   математику.   Больше   других   на   Тесла повлиял   профессор   Мартин   Секулич,   который «демонстрировал     принципы   действия   аппарата   собственного   изобретения». «Это была свободно вращающаяся лампочка с покрытием из оловянной фольги. Она   начинала   –   стремительно   вращаться   при   подключении   к   статической машине.   Невозможно   передать   чувство,   которое   я   испытал,   глядя   на демонстрацию этого удивительного явления. Каждый показ эхом отзывался в моем сознании».   учитель   физики, После окончания училища Тесла устроился преподавателем в реальную гимназию   в   Госпиче,   ту,   в   которой   он   учился.   Работа   в   Госпиче   его   не устраивала.   Молодой   Тесла   смог   в   январе   1880   года   уехать   в   Прагу,   где поступил на философский факультет Пражского университета. 7 Он проучился всего один семестр и был вынужден искать работу. До   1882   года   Никола   Тесла   работал   инженером­электриком   в правительственной телеграфной компании в Будапеште. В феврале 1882 года он придумал, как можно было бы использовать в электродвигателе явление, позже получившее   название   вращающегося   магнитного   поля.   В   свободное   время Никола  работал над изготовлением модели асинхронного электродвигателя, а в 1883 году демонстрировал работу двигателя в мэрии Страсбурга.   В 1884 году молодой изобретатель переехал в Америку,   6 июля   он прибыл в Нью­Йорк и   устроился на работу в компанию Томаса Эдисона   в качестве инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока. Томас Эдисон (в то время уже очень известный изобретатель и бизнесмен от   электротехники)   довольно   холодно   воспринимал   новые   идеи   Теслы   и   всё более   открыто   высказывал   неодобрение   направлению   личных   изысканий изобретателя.   Весной 1885 года Эдисон пообещал Тесле 50 тыс. долларов, если у него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном. Никола активно взялся за работу и вскоре представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие все усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал Тесле. Оскорблённый изобретатель  немедленно уволился. эксплуатационные       характеристики.   Одобрив В 1888—1895 годах Никола Тесла занимался исследованиями магнитных полей   и   высоких   частот   в   своей   собственной   лаборатории.   Эти   годы   были наиболее плодотворными: он получил множество патентов. В конце 1896 года он добился передачи радиосигнала на расстояние 48 км. Для изучения гроз Тесла организовал небольшую лабораторию в Колорадо Спринс, где он сконструировал специальное устройство, представляющее собой трансформатор, один конец первичной обмотки которого был заземлён, а второй соединялся   с   металлическим   шаром   на   выдвигающемся   вверх   стержне.   Ко вторичной   обмотке   подключалось   чувствительное   самонастраивающееся устройство, соединённое с записывающим прибором. Это устройство позволило Николе   Тесле   изучать   изменения   потенциала   Земли,   в   том   числе   и   эффект стоячих   электромагнитных   волн,   вызванный   грозовыми   разрядами   в   земной атмосфере. Наблюдения навели изобретателя на мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на большие расстояния. Следующий   эксперимент   Тесла   направил   на   исследование   возможности самостоятельного   создания   стоячей   электромагнитной   волны.   На   огромное основание   трансформатора   были   намотаны   витки   первичной   обмотки. Вторичная обмотка соединялась с 60­метровой мачтой и заканчивалась медным шаром   метрового   диаметра.   При   пропускании   через   первичную   катушку переменного   напряжения   в   несколько   тысяч   вольт   во   вторичной   катушке 8 возникал ток с напряжением в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц. При проведении эксперимента были зафиксированы грозоподобные разряды,   исходящие   от   металлического   шара.   Длина   некоторых   разрядов достигала почти 4,5 метров, а гром был слышен на расстоянии до 24 км. На основании эксперимента Тесла сделал вывод о том, что устройство позволило ему   генерировать   стоячие   волны,   которые   сферически   распространялись   от передатчика, а затем с возрастающей интенсивностью сходились в диаметрально противоположной точке земного шара, где­то около островов Амстердам и Сен­ Поль в Индийском океане. Осенью 1899 года Тесла вернулся в Нью­Йорк. В 60 км севернее Нью­ Йорка   на   острове   Лонг­Айленд   Никола   Тесла   приобрёл   участок   земли, граничащий   с   владениями   Чарльза   Вардена.   Участок   площадью   0,8   км² находился   на   значительном   удалении   от   поселений.   Здесь   Тесла   планировал построить лабораторию и научный городок. По его заказу архитектором В. Гроу был   разработан   проект   радиостанции   —   47­метровой   деревянной   каркасной башни с медным полушарием наверху. Строительство башни завершилось в 1902 году. Изготовление   необходимого   оборудования   затянулось,   поскольку финансировавший его промышленник Джон Пирпонт Морган разорвал контракт после   того,   как   узнал,   что   вместо   практических   целей   по   развитию электрического   освещения   Тесла   планирует   заниматься   исследованиями беспроводной передачи электричества. Тесла   вынужден   был   прекратить   строительство   и   продать   земельный участок.   Башня   оказалась   заброшенной   и   простояла   до   1917   года,   когда федеральные власти заподозрили, что немецкие шпионы используют её в своих целях. Недостроенный проект Теслы взорвали. В   1917   году   Тесла   предложил   принцип   действия   устройства   для радиообнаружения подводных лодок. В преклонном возрасте Теслу сбила легковая машина, он получил перелом рёбер. Болезнь вызвала острое воспаление лёгких, перешедшее в хроническую форму. Тесла оказался прикован к постели. Тесла умер в ночь с 7 на 8 января 1943 года. Тесла всегда требовал, чтобы ему не мешали, на дверях его гостиничного номера в Нью­Йорке даже висела специальная табличка. Тело было обнаружено горничной и директором отеля «Нью­Йоркер» лишь спустя 2 дня после смерти. 12 января тело кремировали, и урну с прахом установили на Фэрнклиффском кладбище в Нью­Йорке. Позже она была перенесена в музей Николы Теслы в Белграде. 9 2  ВЫДАЮЩИЕСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н. ТЕСЛА С     именем   Никола   Тесла   связано   более   трёхсот   патентов.   Он   далеко опережал время, поэтому многие его теории не нашли физического воплощения, но его идеи принёсли человечеству действительно полезные изобретения.  2.1 КАТУШКА ТЕСЛЫ Рис. 1 Один из вариантов «Катушки Теслы» «Катушка   Теслы»   была   изобретена   в   1891   году.   Она   состояла   из первичной   и   вторичной   катушек,   у   каждой   из   которых   был   собственный конденсатор   для   запаса   энергии.   Между   катушками   находился   искровой промежуток,   в   котором   генерировался   разряд   электричества,   способного преобразовываться   в   дуги,   проходить   сквозь   тело   и   создавать   область заряженных электронов. Тесла был одержим мечтой беспроводной городской электрификации, что и  послужило   толчком   к   изобретению   этого   механизма.   В  наши   дни   катушка Тесла чаще всего используется для развлечения и популяризации науки — её можно   увидеть   в   экспозициях   естественнонаучных   музеев   по   всему   миру. Однако важность данного изобретения заключается в том, что был найден ключ к пониманию природы электричества и возможности его использования. 10 2.2 УСИЛИВАЮЩИЙ ПЕРЕДАТЧИК Рис. 2 Иллюстрация из патента Развивая идею передачи электроэнергии без применения проводов, Тесла решил,   что   лучше   всего   это   делать   на   больших   высотах.   Именно   поэтому, пользуясь   финансовой   помощью   меценатов,   он   создал   лабораторию   в   горах Колорадо­Спрингс   в   1899   году.   Там   он   построил   свою   самую   большую   и 11 мощную   катушку   Тесла,   которую   назвал   «усиливающим   передатчиком».   Он состоял из трёх катушек и составлял почти 16 метров в диаметре. Передатчик генерировал миллионы вольт электричества и создавал пучки молний длиной до 40   метров.   На   тот   момент   это   была   самая   мощная   молния,   созданная искусственно.   дальновидность   изобретателя   поражает. Проблема   заключалась   в  том,  что   Тесла   был   слишком   амбициозен   для своей эпохи: идея беспроводной передачи энергии начала воплощаться в жизнь лишь во втором десятилетии XXI века, да и то в качестве концептов и образцов. Несмотря   на   то,   что   проект   всё   ещё   лежит   за   пределами   повседневного использования,   Усиливающий передатчик   был   предшественником   Башни   Тесла,   или   башни   Варденклифф, которая, по замыслу своего создателя, должна была обеспечить мир бесплатным электричеством   и   коммуникацией.   Тесла   начал   работу   над   проектом   в  1901 году,   но   после   того,   как   финансирование   прекратилось,   он   свернул   свои изыскания, а в 1915 году участок был выставлен на торги. Провал выбил землю из­под ног изобретателя: его постиг нервный срыв, и Никола Тесла объявил о своём банкротстве. 2.3 ТУРБИНА НИКОЛЫ ТЕСЛА Рис. 3 Турбина Николы Тесла В   начале   XX   века,   на   заре   эры   поршневых   двигателей   внутреннего сгорания,   Тесла   создал   свою   турбину,   которая   могла   конкурировать   с двигателем внутреннего сгорания (ДСВ). В турбине отсутствовали лопасти, а топливо   сгорало   вне   камеры,  вращая   гладкие   диски.  Именно   их   вращение   и давало работу двигателю. В 1900 году, когда Тесла протестировал свой двигатель, эффективность потребления топлива составила 60% (к слову, с нынешними технологиями этот 12 показатель не превышает 42% преобразования топлива в энергию). Несмотря на безусловный успех изобретения, оно не прижилось: бизнес был ориентирован именно на поршневые ДСВ, которые и сейчас, спустя более 100 лет, остаются основной движущей силой автомобилей. 2.4 ТЕНЕВАЯ ФОТОГРАФИЯ В   1895   году   немецкий   физик   Вильгельм   Конрад   Рентген   обнаружил таинственную   энергию,   которую   он   назвал   «рентгеновскими   лучами».   Он обнаружил, что если поместить фотоплёнку между частью тела и свинцовым экраном, то получится снимок костей. Спустя несколько лет, именно снимок руки   жены   учёного,   на   котором   видно   костное   строение   конечности   и обручальное кольцо, принёс Рентгену мировую известность. При этом есть ряд доказательств того, что ещё до открытия рентгеновских лучей, Тесла знал об их существовании: его исследования были прекращены из­ за   пожара   в   лаборатории   в   1895   году,   который   произошёл   незадолго   до публикации результата опытов Рентгена. Тем не менее, открытие новых лучей вдохновило   Николу   Теслу   на   создание   собственной   версии   рентгена   с использованием   вакуумных   трубок.   Свою   технологию   он   назвал   «теневой фотографией». 2.5   НЕОНОВЫЕ ЛАМПЫ Несмотря на то, что флуоресцентный или неоновый свет не был открыт Николой Теслой, он внёс весомый вклад в улучшение технологии их получения: никто   до   сих   пор   не   придумал   альтернативы   его   катодному   излучению, получаемому с помощью электродов, помещённых в вакуумные трубки. Тесла увидел потенциал экспериментов с газовой средой, через которую проходили электрические частицы, а также разработал четыре различных типа освещения. Например, он конвертировал так называемый чёрный цвет в видимый спектр с помощью фосфоресцирующих веществ, созданных им же. Кроме того, Тесла нашёл практическое применение таким технологиям, как неоновые лампы и рекламные вывески. На   Всемирной   выставке   в   Чикаго   (также   именуемой   Колумбийской Экспозицией) в 1893 году, Тесла оборудовал своё выставочное место неоновыми вывесками,   которые   мгновенно   произвели   впечатление   на   посетителей.   Идея настолько понравилась людям, что неоновые огни с тех пор стали символом мегаполисов по всему миру. 2.6 ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 13 Комиссия   по   Ниагарскому   водопаду   находилась   в   поиске   компании, которая в силах построить ГЭС, способную обуздать мощь водных ресурсов на долгие годы. Сначала фаворитом была фирма Томаса Эдисона, однако после того,   как   Тесла   продемонстрировал   эффективность   переменного   тока   перед представителями компании «Уэстингхаус Электрик», выбор пал на него в 1983 году.   Инженеры   «Уэстингхаус»   использовали   наработки   Николы   Тесла,   но большим препятствием было получение финансирования столь инновационного проекта, в жизнеспособности которого сомневались многие. Тем не менее, 16 ноября 1896 года в машинном зале ГЭС Адамса был торжественно   повернут   рубильник,   а   станция   начала   обеспечивать электричеством город Буффало в штате Нью­Йорк. Позже были построены ещё десять   генераторов,   работающих   для   электрификации   Нью­Йорка.   Для   того времени   проект   был   поистине   революционным   и   поставил   планку   для   всех современных электростанции 2.7 АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Рис. 4.Иллюстрация из патента Асинхронный двигатель состоит из двух частей — статора и ротора и в работе   используется   переменный   ток.   Статор   остаётся   неподвижным,   с помощью магнитов вращая ротор, находящийся в середине конструкции. Такой 14 тип   двигателя   отличается   долговечностью,   простотой   в   использовании   и сравнительно низкой стоимостью. В 80­х годах XIX века над созданием асинхронного двигателя трудились два изобретателя: Никола Тесла и Галилео Феррари. Оба они представили свои наработки   в   1888   году,   однако   Феррари   опередил   своего   соперника   на   два месяца. При этом их исследования были независимы, а результаты идентичны, к тому же оба изобретателя использовали патенты Теслы. Асинхронный двигатель стал невероятно популярным и используется до сих пор в пылесосах, фенах и электроинструментах. 15 2.8 ТЕЛЕАВТОМАТ Рис. 5 Иллюстрация из патента В 1898 году, на выставке электротехники в Мэдисон­Сквер­Гарден, Тесла продемонстрировал своё изобретение, которое он назвал «телеавтоматом». По сути, это была первая в мире радиоуправляемая модель судна. У изобретения не было патента, так как представители Патентного бюро не желали признавать существование того, что (по их мнению) не могло существовать. Никола Тесла показал несостоятельность их сомнений, продемонстрировав своё изобретение на выставке. Он дистанционно управлял рулевым винтом модели и освещением корпуса с помощью радиоволн. Это изобретение стало первой ступенью в трёх совершенно разных сферах. Во­первых, Тесла разработал пульт дистанционного управления, который сейчас применяется в быту — от домашних телевизоров до гаражных ворот. Во­вторых, модель   была   первым   роботом,   который   двигался   без   прямого   воздействия человека.   И   наконец,   в­третьих,   сочетание   робототехники   и   дистанционного управления позволяют назвать катер Николы Тесла прадедушкой современных дронов. 2.9 ИЗОБРЕТЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Не   подлежит   сомнению   тот   факт,   что   наиболее   важные   изобретения Николы Теслы связаны с переменным током. Хоть изобретатель и не является пионером в этой области, его изыскания позволили провести электрификацию на мировом уровне. Рис. 6 Генератор переменного тока Говоря о том, как переменный ток завоевал мир, нельзя не упомянуть имя Томаса Эдисона. На заре своей деятельности, Тесла трудился в компании своего будущего   соперника.   Именно   фирма   Эдисона   первой   стала   работать   с постоянным током. Переменный ток схож по характеристикам с батареями, так как посылает энергию на носители вне контура. Проблема в том, что сила тока постепенно ослабевает, а это делает невозможным перемещение электричества на большие расстояния. Эту задачу решил Тесла, работая с переменным током, который позволяет перемещать электричество от источника и обратно, а также покрывать огромные расстояния между объектами. Томас   Эдисон   осуждал   Николу   Теслу   за   его   исследования   в   области переменного тока, считая их бессмысленными и бесперспективными. Именно эта критика   послужила   поводом   для   того,   чтобы   пути   двух   изобретателей разошлись навсегда. Пока Тесла был безработным и перебивался на случайных заработках, он не мог собрать средства для создания собственной компании. Прошлые успехи привлекли к его работам внимание Джорджа Уэстингхауса, инженера и бизнесмена. Он выкупил все патенты Николы Теслы, связанные с переменным током. Поворотным моментом в истории электричества можно назвать тендер на установку  освещения  Всемирной  выставки  в  Чикаго  в 1983  году,  в котором участвовали   фирмы   Эдисона   и   Уэстингхауса.   Первый   предложил электрифицировать   экспозицию   за   554   тысячи   долларов,   а   второй   обещал сделать это за 399 тысяч долларов, что и дало ему победу и контракт, а затем и успешное воплощение обещанного в жизнь, тем самым обеспечив переменному току светлое будущее. И снова благодаря великому гению Николы Теслы. Все эти изобретения ещё раз доказывают, что, в первую очередь, Тесла был мечтателем,   который   не   боялся   сойти   с   протоптанной   тропы   классической науки и мыслить шире установленных в то время рамок. В следующем разделе приведем описание апробации некоторых идей. 3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ  ИДЕЙ УЧЕНОГО Практическое   применение   идеи   получения   электричества   из   воздуха требует   довольно   дорогостоящего   и   большого   по   размерам   электрического оборудования.  Вместе с тем, принципиальной позицией Николы Тесла была уверенность в доступности бесплатного и простого в получении электричества.  В  этом разделе будут предоставлены результаты экспериментов и опытов выполненные   на   основе   общедоступных   и   безопасных   в   применении электрических приборов. [7] Экспериментально  было проверено три идеи Н.Теслы:   тороидальные электрические разряды в вакууме;  получение   электричества   из   атмосферного   воздуха   методом "накачивания антенны";  природное электричество из живых деревьев 3.1 ТОРОИДАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ВАКУУМЕ Гипотеза   ­   тороидальные   электрические   разряды   в   вакууме   являются источниками   электромагнитных   колебаний   малоизученной   природы,   которые можно   зафиксировать   о   преобразовать   в   постоянный   или   переменный электрический ток/ напряжение. Метод исследования – повторение   модели генератора, построенного по принципу  «трубки Шоулдерса». [8] За основу теоретическую основу эксперимента были приняты описания принципа действия и действующей модели. [11] В статье [9] была представлена действующая модель «Трубка Шоулдерса» с   КПД   30%.   На   основе   подручных   материалов   мною   были   произведены   два опыта на двух различных моделях. Опыт№1  Рис. 7 Схема модели 1. Шприц пластиковый объёмом  1см2; 2. Шприц пластиковый объёмом 20 см2; 3. Упор пластиковый; 4. Соединительная трубка; 5. Обмотка из медного провода 0,5 мм. 30 витков 6. Катодный электрод  (медный диск 4 мм2.) 7. Анодный электрод (стальная игла) 8. Источник постоянного тока на 3 В (2 пальчиковые батареи по 1,5В) 9. Коммутатор (переключатель ручной)  Были произведены многочисленные коммутации в цепи питания ключом, при этом регестрировались показания прибора V1.  Цель опыта ­ зафиксировать многократное увеличение контролируемого напряжения по сравнению с напряжением питания 3В.  В источнике [9] наблюдалось повышение напряжения до 30 В.  Опыты были произведены по следующей технологии:  1 ­ собрана модель установки (cм. рис. 6); 2 ­ вытягиванием штока из шприца 2 и постановкой упора 3 создан вакуум В = 1/10;  3 ­ установлен зазор "Анод ­ катод" ­ 0.5 мм.  4 ­ проведены коммутации ключом  при фиксации показаний приборов V1, V2.А1;  5 ­ опыт повторен при величине зазора "Анод ­ катод" 1мм, 1.5мм, 3мм, 7мм;  Опыт№2  Модель прибора изменена в части устройства создающего вакуум (шприц 20 см3 заменен на 5см3 ) Алгоритм действий  опыта №1. Результаты  измерений занесены в таблицу. № Зазор «анод­катод» Опыт №1 1 2 3 4 5 Опыт №2 6 7 8 9 10 0,5 1 1,5 3 7 0,5 1 1,5 3 7 Источник питания U2, В I 2, А Нагрузка Примеч. 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 погрешность измерений 0,1 В погрешность 0,1В погрешность 0,1В 0,01 0 0 0 0 0,01 0 0,01 0 0 Таблица 1. Результаты измерений напряжения в опытах №1, №2 Выводы:  ­ создание тороидальные разрядов по описанной технологии к применению к описанной модели невозможно; ­ вышеуказанные [9] технология и модель недостоверны; ­   получение   эффекта,   подобного   описанным   в     работах   Н.   Тесла   и   вероятно,   возможно   получить   при   наличии   специального   для   создания   вакуума   до   0.0001   [10]   и   применения Шоулдерса,   оборудования   высокочастотных коммутаторов. 3.2 ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА МЕТОДОМ "НАКАЧИВАНИЯ АНТЕННЫ" Гипотеза  ­  атмосферные антенны способны «выкачивать» из атмосферы электроэнергию при подаче на неё переменного напряжения. Метод исследования – повторение   модели генератора, построенного по принципу  устройства, получающего электроэнергию из атмосферы с помощью антенны. [1]   В этом эксперименте была опробована модель, описанная в источнике. [1,4] Идея Н. Теслы по "выкачиванию" электроэнергии из атмосферного воздуха с   помощью   антенны   и   высокочастотного   высоковольтного   источника электрических колебаний, "раскачивающего" ионы воздуха.  Опыт  № 3 Для проведения были изготовлены две установки. Рис.   8   Схема   модели:   1   –   антенна   (уединённый   конденсатор),   2   –   генератор переменного напряжения с питающим аккумулятором, 3 – повышающий трансформатор, 4 – нагрузка, 5 – заземление Рис.9  Схема модели: 1­ антенна ­ цилиндрическая  сетка площадью 75 м2; 2­ трансформатор 220/120, 50Гц, 20Вт; 3­ заземлитель; 4­ мультиметр цифровой Результаты измерений: ­ U питание – 220 В  ­ U на антенне – 120 В ­ U напряжение на мультиметре – 17 В ­  Ток между антенной и заземлителем ­ 0,2 мА Опыт №4 Установка собрана по предыдущей схеме с заменой трансформатора   ­ 220/500 В.   Результаты измерений: ­ U питание ­ 220В  ­ U на антенне ­ 500В ­ U напряжение на мультиметре ­ 300В ­  Ток между антенной и заземлителем ­ 0,5мА № Питание (раскачка) Выходные параметры КПД, % Прим. Uпит, В 1 2 220 220 Iпит,м Рпит,В U, В I, мА Р, Вт А 2,2 0,68 16 3,8 Таблица 3. Результаты измерений опытов 3 и 4 0,0034 0,15 т 0,5 1,3 17 300 0,2 1,5 Выводы:   ­   В  домашних   условиях   такие   установки   не   работают  (возможно,  они работают при более высоких напряжениях и частотах);   ­   такие установки являются дорогостоящими и, к тому же, не могут эксплуатироваться в домашних условиях по соображениям безопасности. 3.3 ПРИРОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ЖИВЫХ ДЕРЕВЬЕВ Опыты   основаны   на   идеях   Теслы   по   получению   электричества   из атмосферы, почвы, деревьев. Гипотеза   ­   использование   гальванических   пар   металлов   для   получения электричества возможно без окисления металлов при применении в качестве «катода»  ­ живое дерево. Метод исследования – повторение  опыта по получению постоянного тока между электродами, один из которых углублен в почву, а другой ­  в растущее дерево. Согласно описанию опыта [4] по получению незначительного постоянного тока между электродами, один из которых углублен в почву, другой в растущее дерево, напряжение между электродами со временем не менялось и окисление электродов не наблюдалось. [11] Рис. 10 Схема   опыта по получению постоянного тока между электродами, один из которых углублен в почву, а другой ­  в растущее дерево. 1. Живое дерево; 2. Оцинкованный электрод; 3. Медный электрод; К1, К2. Ключи для цепи измерения тока и напряжения. Опыт № 5 Собрана пара "Цинк ­ Медь"" (катодом служит медная трубка длиной 40 см., сечением 1 см2 , анодом служит 1 цинковый стержень, вбитый в дерево). Результаты измерений: U ­ 1.2В I ­ 0.2мА С   течением   времени   напряжение   и   ток   не   изменялись,   окисление электродов не наблюдалось  (время проведения измерений 10 дней). Влажность почвы, температура воздуха на напряжение и ток не влияли. Опыт № 6 Собрана пара "Цинк 3  ­ Медь" (катодом служит медная трубка длиной 40 см., сечением 1 см2 , анодом служит 3 цинковых стержня, вбитых в одно дерево). Результаты измерений: U ­ 1.2В I ­ 0.2мА С   течением   времени   напряжение   и   ток   не   изменялись,   окисление электродов не наблюдалось  (время проведения измерений 10 дней) Влажность почвы, температура воздуха на напряжение и ток не влияли. Опыт № 7 Собрана пара "Цинк 3.3  ­ Медь" (катодом служит медная трубка длиной 40 см., сечением 1 см2  , анодом служит 3 цинковых стержня, вбитых разные деревья). Результаты измерений: U ­ 1.6 В I ­ 0.22 мА С   течением   времени   напряжение   и   ток   не   изменялись,   окисление электродов не наблюдалось  (время проведения измерений 10 дней). Влажность почвы, температура воздуха на напряжение и ток не влияли.  ­  в качестве нагрузки использовался светодиод на 1.2 В Опыт № 8 Собрано 3 пары "Цинк 3.3  ­ Медь 3" (катодом служит 3 медных шинки длиной 40 см., сечением 1 см2  , анодом служит 3 цинковых стержня, вбитых разные деревья, пары собраны последовательно). Результаты измерений: U ­ 1.4 В I ­  0.5 мА С   течением   времени   напряжение   и   ток   не   изменялись,   окисление электродов не наблюдалось  (время проведения измерений 10 дней). Влажность почвы, температура воздуха на напряжение и ток не влияли, в качестве нагрузки использовался светодиод на 1.2 В Выводы:   ­   использование   гальванических   пар   металлов   для   получения электричества возможно без окисления металлов при применении в качестве «катода»  ­ живое дерево;  ­ влажность и температура не влияют на работу «пары»;  ­ напряжение и ток очень малы, но стабильны;   ­   поведение   установки   при   минусовой   температуре   требует дополнительных исследований;   ­   возможность   накапливать     полученную   электроэнергию   требует дополнительных исследований. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В   ходе   наших   исследований   мы   выяснили,   что   вопросы,   которыми занимался   Николай   Тесла,   остаются   актуальными   и   сегодня     не   только   для исследований   в   области   истории   науки   и   техники,   но   как   источник   новых технологических процессов при использовании новейших технологий. Никола Тесла говорил: «Относитесь к Земле, как к электрической батарее. Окружающее   нас   пространство,   просто   "пропитано"   электроэнергией,   наша задача – научиться брать эту электроэнергию». Мы   были   удивлены,  общедоступностью   и   безопасностью   предложенных опытов, а именно:  тороидальные электрические разряды в вакууме;  получение электричества из атмосферного воздуха методом "накачивания антенны";  природное электричество из живых деревьев. По результатам экспериментов были сделаны выводы, обобщение которые можно свести к следующему:  тороидальные   электрические   разряды   в   вакууме   и   получение электричества из атмосферного воздуха методом "накачивания антенны" требуют   дорогостоящего   оборудования   и   в   бытовых   условиях применяться не могут;  большинство   современных     публикаций   на   тему   практического применения   идей   Н.   Тесла   являются   демонстрацией   романтических намерений в области изобретения «вечного двигателя», и не более того, как, по большому счёту, и всё научное наследие Н. Теслы.  некоторые разработки могут иметь практическое применение в быту, при условии   соответствующего   развития   научных   и   примышленных технологий   (методика   получения   электроэнергии   из   живых   деревьев   с помощью гальванической пары). Эта   работа   углубила   наши   знания   о   «электрическом   токе»,   расширила наши   преставления   о   способах   его   получения.     Кроме   того,   считаем целесообразным   продолжить   исследования   альтернативных   источников эклектической энергии СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Седов   А.Н.,   Верёвкин   В.Н.   Способ   аккумулирования   атмосферной Касьянов   Г.Т.,   Касьянова   И.Г.,   Касьянов   В.Г.   Атмосферный   источник Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1985. – Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике. – М.: 1. Касьянов   Г.Т.   Получение   электроэнергии   из   атмосферы   с   помощью антенны и приёмника. – Технические науки и успехи современного познания №1 2013, с 127 – 129  2. электроэнергии: патент России № 120830 от 11.1.2012. 3. Субботина М. А., Кунгурова А. В.   Получение электричества от живых деревьев. ­  Технические науки и успехи современного познания 7 2016, с 111 – 114  4. электроэнергии: патент России № 2293451 от 20.7.2004. 5. Мир, 1966. – Т.5. – С. 209. 6. С. 165­ 187. 7. http://rusadvice.org/science/inventions/ranennie_gvozdyami_derevya_generiruyut_el ektriches  (дата обращения 17.03.17) 8. http://www.cheburek.net/drugie­istochnikienergii/ (дата обращения 17.03.17) 9. http://secrets­world.com/anomaly/5475­poluchat­elektrichestvo­mozhno­iz­ derevev.htm (дата обращения 05.03.17) 10. http://ris.cc.ua/index.files/image289.gif (дата обращения 05.03.17) 11. http://secrets­world.com/anomaly/5475­poluchat­elektrichestvo­mozhno­iz­ derevev.html (дата обращения 5.04.17) [Электронный ресурс] URL: [Электронный ресурс] URL: [Электронный ресурс ] URL:  [Электронный ресурс] URL: [Электронный ресурс] URL:

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"

Исследовательская работа по физике "Н.ТЕСЛА И ЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ"
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
02.05.2017