Sistem Nirkabel Dunia Nikola Tesla

Pada bulan Juni 1899, seorang ilmuwan asal Serbia, Nikola Tesla, memulai pekerjaan eksperimental di laboratoriumnya di Colorado Springs (AS). Tujuan Tesla pada saat itu adalah studi praktis tentang kemungkinan transmisi energi listrik melalui lingkungan alam.

Laboratorium Tesla didirikan di dataran tinggi yang sangat besar, yang berada di ketinggian dua ribu meter di atas permukaan laut, dan area sekitar ratusan kilometer dikenal dengan badai petir yang cukup sering dengan petir yang sangat terang.

Tesla mengatakan bahwa dengan bantuan perangkat yang disetel dengan baik, dia dapat mendeteksi sambaran petir yang terjadi pada jarak tujuh atau delapan ratus kilometer dari laboratoriumnya. Kadang-kadang dia akan menunggu hampir satu jam untuk suara guntur dari pelepasan petir berikutnya, sementara perangkatnya secara akurat menentukan jarak ke mana pelepasan terjadi, serta waktu setelah suara itu mencapai laboratoriumnya.

Ingin mempelajari getaran listrik di dunia, ilmuwan memasang trafo penerima sehingga belitan primernya dibumikan dengan salah satu terminalnya, sedangkan terminal keduanya dihubungkan ke terminal udara konduktif, yang ketinggiannya dapat disesuaikan.

Belitan sekunder transformator dihubungkan ke perangkat pengatur mandiri yang sensitif. Osilasi pada belitan primer menyebabkan pulsa arus muncul di belitan sekunder, yang pada gilirannya mengoperasikan perekam.

Suatu hari, Tesla mengamati sambaran petir dari badai yang mengamuk dalam radius kurang dari 50 kilometer dari laboratoriumnya, dan kemudian dengan bantuan perangkatnya ia berhasil merekam sekitar 12.000 pelepasan petir hanya dalam dua jam!

Selama pengamatan, ilmuwan tersebut awalnya terkejut bahwa sambaran petir yang jauh dari laboratoriumnya sering berdampak lebih kuat pada alat perekamnya daripada yang menyambar lebih dekat. Tesla dengan tegas menetapkan bahwa perbedaan kekuatan pelepasan bukanlah penyebab perbedaan. Tapi lalu bagaimana?

Pada tanggal tiga Juli, Tesla membuat penemuannya. Mengamati badai petir hari itu, ilmuwan tersebut mencatat bahwa awan badai yang mengalir dengan kecepatan tinggi dari laboratoriumnya menghasilkan sambaran petir yang hampir teratur (berulang dalam interval yang hampir teratur). Dia mulai menonton alat perekamnya.

Saat badai petir menjauh dari laboratorium, pulsa arus di trafo penerima awalnya melemah, tetapi kemudian meningkat lagi, puncak datang, lalu berlalu dan digantikan oleh penurunan intensitas, tetapi kemudian puncak datang lagi, lalu turun lagi .

Dia mengamati pola yang berbeda ini bahkan ketika badai sudah bergerak sekitar 300 kilometer dari laboratoriumnya, intensitas gangguan yang dihasilkan tetap cukup signifikan.

Ilmuwan yakin bahwa ini adalah gelombang yang menyebar dari tempat petir menyambar ke tanah, seolah-olah di sepanjang kabel biasa, dan dia mengamati puncak dan palungnya tepat pada saat tempat koil penerima menyambarnya.

Tesla kemudian mulai membuat perangkat yang akan menghasilkan gelombang serupa. Itu harus sirkuit dengan induktansi yang sangat tinggi dan resistansi sesedikit mungkin.

Pemancar semacam ini dapat mengirimkan energi (dan informasi), tetapi pada dasarnya tidak dengan cara yang sama seperti yang diterapkan pada perangkat Hertz, yaitu tidak melalui radiasi elektromagnetik… Ini seharusnya menjadi gelombang berdiri yang merambat di sepanjang bumi sebagai konduktor dan melalui atmosfer yang konduktif secara elektrik.

Seperti yang dipahami oleh ilmuwan, frekuensi dalam sistem transfer energinya harus dikurangi sedemikian rupa untuk meminimalkan emisi (!) energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Kemudian, jika kondisi resonansi terpenuhi, rangkaian akan dapat mengakumulasikan energi listrik dari banyak pulsa primer seperti pendulum. Dan efek pada stasiun penerima yang disetel ke resonansi adalah osilasi harmonik, yang intensitasnya pada prinsipnya dapat melebihi fenomena listrik alami yang diamati Tesla selama badai petir di Colorado.

Dengan transmisi seperti itu, ilmuwan berasumsi bahwa ia akan menggunakan sifat konduksi media alami, berbeda dengan metode Hertz dengan radiasi, di mana banyak energi dihamburkan begitu saja dan hanya sebagian kecil dari energi yang ditransmisikan yang mencapai penerima.

Jika Anda menyinkronkan penerima Tesla dengan pemancarnya, maka energi dapat diperoleh dengan efisiensi hingga 99,5% (Nikola Tesla, artikel, hal. 356), seolah-olah dengan mentransfer arus melalui kabel dengan resistansi rendah, meskipun dalam praktiknya transfer daya diperoleh secara nirkabel. Bumi bertindak sebagai satu-satunya konduktor dalam sistem seperti itu. Teknologi tersebut, menurut Tesla, memungkinkan untuk membangun sistem transmisi nirkabel energi listrik di seluruh dunia.

Analogi Tesla memberikan kontras sistemnya dengan sistem Hertzian dalam hal efisiensi transmisi energi (atau informasi) ini.

Bayangkan planet Bumi adalah bola karet yang berisi air. Pemancar adalah pompa bolak-balik yang beroperasi di beberapa titik di permukaan bola — air ditarik dari bola dan kembali ke sana pada frekuensi tertentu, tetapi periodenya harus cukup lama agar bola secara keseluruhan mengembang dan berkontraksi pada frekuensi itu.

Kemudian sensor tekanan pada permukaan bola (penerima) akan menginformasikan gerakan, terlepas dari seberapa jauh letaknya dari pompa, dan dengan intensitas yang sama.Jika frekuensinya sedikit lebih tinggi, tetapi tidak terlalu tinggi, maka osilasi akan dipantulkan dari sisi bola yang berlawanan dan membentuk simpul dan antinode, sedangkan jika pekerjaan dilakukan di salah satu penerima, maka energi akan dikonsumsi, tetapi energinya akan dikonsumsi. transmisi akan terbukti sangat ekonomis…

Dalam sistem Hertzian, jika kita melanjutkan analoginya, pompa berputar dengan frekuensi yang sangat besar, dan bukaan tempat air dimasukkan dan dikembalikan sangat kecil. Sebagian besar energi dihabiskan dalam bentuk gelombang panas inframerah, dan sebagian kecil energi ditransfer ke bola, sehingga penerima hanya dapat melakukan sedikit pekerjaan.

Dalam praktiknya, Tesla mengusulkan untuk mencapai kondisi resonansi dalam sistem nirkabel dunia sebagai berikut. Pemancar dan penerima adalah kumparan multi-putaran yang diardekan secara vertikal dengan konduktivitas permukaan yang tinggi pada terminal yang terpasang pada sadapan atasnya.

Pemancar ini ditenagai oleh belitan primer, yang memiliki putaran yang jauh lebih sedikit daripada belitan sekunder, dan memiliki koneksi induktif yang kuat ke bagian bawah kumparan sekunder multi-putaran yang diarde.

Arus bolak-balik pada belitan primer diperoleh dengan bantuan kapasitor. Kapasitor diisi oleh sumber dan dilepaskan melalui belitan primer pemancar. Frekuensi osilasi dari rangkaian osilasi primer yang terbentuk dibuat sama dengan frekuensi osilasi bebas dari rangkaian sekunder, dan panjang kawat belitan sekunder dari tanah ke terminal dibuat sama dengan seperempat dari panjang gelombang osilasi yang merambat sepanjang itu.

Asalkan hampir semua kapasitas listrik sendiri dari rangkaian sekunder jatuh pada terminal, maka di terminal itulah antinode (selalu ayunan maksimum) dari tegangan dan simpul (selalu nol) dari arus diperoleh, dan pada titik pentanahan - antinode arus dan simpul tegangan Penerima memiliki desain yang mirip dengan pemancar, dengan satu-satunya perbedaan bahwa kumparan utamanya multi-putaran, dan yang pendek di bagian bawah adalah a sekunder.

Mengoptimalkan rangkaian penerima, Tesla sampai pada kesimpulan bahwa untuk operasinya yang paling efisien, tegangan dari belitan sekunder harus diperbaiki. Untuk ini, ilmuwan mengembangkan penyearah mekanis, yang memungkinkan tidak hanya mengoreksi voltase, tetapi juga mentransfer energi ke beban hanya pada saat-saat ketika voltase belitan sekunder dari sirkuit penerima mendekati nilai amplitudo.