1. Напряжение.
Мы обычно воспринимаем вещи интуитивно, согласно установившимся у нас простым понятиям. Например, мы
автоматически считаем, что поднять тяжелый предмет труднее, чем легкий предмет. Насколько труднее? Ну
если предмет вдвое тяжелее, наверное будет в два раза труднее его поднять, чем тот что легче. Такая точка
зрения вырабатывается скорее из нашего прошлого опыта, чем основывается на каких либо математических
расчетах или формулах.
Ну а как насчет пульсирования электронной системы напряжением? Как выходная мощность такой системы
будет зависеть от роста напряжения? Наша первая мысль подсказывает, что мощность может немного
увеличиться, но потом вспоминаем формулу Ватты = Вольты Х Амперы, т.е. если увеличить напряжение вдвое,
мощност увеличится в два раза. И мы соглашаемся с таким умозаключением, что на самом деле не верно.
Дон Смит подчеркивает, что поскольку конденсаторы и катушки индуктивности хранят энергию, и они включены
в цепь, то тогда выходная мощность будет пропорциональна квадрату напряжения в цепи. Удвой напряжение
и выходная мощность увеличится вчетверо. Увеличь напряжение в 3 раза и мощность увеличится в 9 раз. В 10
раз увеличь напряжение, и мощность увеличится в 100 раз!
Дон говорит, что хранимая в системе энергия, умноженная на циклы пульсирования в секунду (герцы) - это
энергия качаемая системой (а не в неё). Катушки индуктивности и конденсаторы временно накопляют
электроны, и их эффективность показана следующей формулой:
Формула для емкости: W = 0.5 x C x V2 x Hz где:
W - энергия в джоулях (Дж = Вольт x Ампер x секунды)
C - емкость в Фарадах
V - напряжение
Hz - частота в колебаниях в секунду (Герц)
Формула для индуктивности: W = 0.5 x L x A2 x Hz где:
W - энергия в Джоулях
L - индуктивность в Генри
A - ток в амперах
Hz - частота в герцах
Вы заметили, что если присутствует индуктивность (катушка в цепи), то выходная мощность увеличивается на
квадрат тока в цепи. Вдвое больше напряжение и вдвое тока дают увеличение мощности в четыре раза из-за
напряжения, и эта умноженная мощность еще увеличивается вчетверо из-за увеличения тока, давая общее
увеличение выходной мощности в 16 раз.
2. Частота. Вы заметили из формул, что выходная мощность прямо пропорциональна частоте колебаний в
цепи (количество импульсов в сукунду). Это не всем сразу интуитивно приходит. Если вдое увеличить частоту
импульсов, то мощность увеличивается вдвое. Когда это догоняешь, сразу начинаешь понимать, почему Тесла
использовал миллионы вольт и миллионы импульсов в секунду.
Дон Смит говорит, что когда цепь c колебательным контуром находится в точке резонанса с частотой
пульсаций, сопротивление цепи падает до нуля, и такая цепь становится суперпроводником.
Энергия системы
в точке резонанса:
W = 0.5 x C x V2 x (Hz)2 где:
W энергия в Джоулях
C емкость в Фарадах
V напряжение в Вольтах
Hz частота в Герцах
Если так, то увеличение частоты в резонирующей цепи имеет огромное влияние на выходную мощность
устройства.
Тогда спрашивается, почему частота сетевого напряжения в Европе всего 50 Гц, а в Штатах всего 60 Гц?
Почему бы не увеличить мощность, качая в дома электричество с частотой в мегагерцы (миллион колебаний в
сек.)? Главная причина в том, что моторы и многие другие устройства не могут работать от напряжения такой
частоты, поэтому частота сети подобрана для моторов в пылесосах, стиральных машинах и пр. домашней
техники.
Но если мы хотим извлечь СЕ из окружающей среды, нам надо качать высокое напряжение высокой
частоты. Когда высокая мощность из среды получена, мы можем понизить частоту до той, которая нужна
приборам и моторам.
Можно предполагать, что если питать устройство резкими импульсами с крутым передним фронтом, то частота
импульсов определяется скоростью нарастания фронта, а не скоростью, с которой импульсы генерируются.
Напр. если мы генерируем импульсы с частотой 50 Гц, но их нарастающий фронт будет больше подходить
пакету импульсов с частотой 200 кГц, то устройство может их воспринимать как импульсы частотой 200 кГц и
скважностью 25%, как раз то что нужно для получения магнитного эффекта, эквивалентного пакету импульсов
частотой 200 кГц.
)
