நிகோலா டெஸ்லாவின் உலக வயர்லெஸ் சிஸ்டம்

ஜூன் 1899 இல், செர்பிய வம்சாவளியைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானி, நிகோலா டெஸ்லா, கொலராடோ ஸ்பிரிங்ஸில் (அமெரிக்கா) உள்ள தனது ஆய்வகத்தில் சோதனைப் பணிகளைத் தொடங்குகிறார். அந்த நேரத்தில் டெஸ்லாவின் குறிக்கோள், இயற்கை சூழலின் மூலம் மின்சார ஆற்றலை கடத்தும் சாத்தியக்கூறு பற்றிய நடைமுறை ஆய்வு ஆகும்.

டெஸ்லாவின் ஆய்வகம் ஒரு பெரிய பீடபூமியில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது, இது கடல் மட்டத்திலிருந்து இரண்டாயிரம் மீட்டர் உயரத்தில் உள்ளது, மேலும் சுற்றியுள்ள நூற்றுக்கணக்கான கிலோமீட்டர் பரப்பளவு மிகவும் பிரகாசமான மின்னலுடன் அடிக்கடி இடியுடன் கூடிய மழை பெய்யும்.

டெஸ்லா தனது ஆய்வகத்திலிருந்து எழுநூறு அல்லது எண்ணூறு கிலோமீட்டர் தொலைவில் ஏற்படும் மின்னல் தாக்கங்களை நன்றாக டியூன் செய்யப்பட்ட சாதனத்தின் உதவியுடன் கண்டுபிடிக்க முடிந்தது என்று கூறினார். சில நேரங்களில் அவர் அடுத்த மின்னல் வெளியேற்றத்திலிருந்து இடியின் சத்தத்திற்காக கிட்டத்தட்ட ஒரு மணிநேரம் காத்திருப்பார், அதே நேரத்தில் அவரது சாதனம் வெளியேற்றம் ஏற்பட்ட இடத்திற்கான தூரத்தையும், அதன் பிறகு ஒலி அவரது ஆய்வகத்தை அடையும் நேரத்தையும் துல்லியமாக தீர்மானித்தது.

உலகில் உள்ள மின் அதிர்வுகளைப் படிக்க விரும்பிய விஞ்ஞானி, பெறுதல் மின்மாற்றியை நிறுவினார், இதனால் அதன் முதன்மை முறுக்கு அதன் முனையங்களில் ஒன்றில் தரையிறக்கப்பட்டது, அதே நேரத்தில் அதன் இரண்டாவது முனையம் கடத்தும் காற்று முனையத்துடன் இணைக்கப்பட்டது, அதன் உயரத்தை சரிசெய்ய முடியும்.

மின்மாற்றியின் இரண்டாம் நிலை முறுக்கு ஒரு உணர்திறன் சுய-ஒழுங்குபடுத்தும் சாதனத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. முதன்மை முறுக்குகளில் உள்ள ஊசலாட்டங்கள் இரண்டாம் நிலை முறுக்குகளில் தற்போதைய துடிப்புகள் தோன்றுவதற்கு காரணமாகின்றன, இது ரெக்கார்டரை இயக்கியது.

ஒரு நாள், டெஸ்லா தனது ஆய்வகத்திலிருந்து 50 கிலோமீட்டருக்கும் குறைவான சுற்றளவில் இடியுடன் கூடிய மின்னல் தாக்கங்களைக் கவனித்தார், பின்னர் தனது சாதனத்தின் உதவியுடன் இரண்டே மணி நேரத்தில் சுமார் 12,000 மின்னல் வெளியேற்றங்களை பதிவு செய்ய முடிந்தது!

அவதானிப்புகளின் போது, ​​விஞ்ஞானி ஆரம்பத்தில் தனது ஆய்வகத்திலிருந்து மேலும் தொலைவில் உள்ள மின்னல் தாக்குதல்கள் அவரது பதிவு சாதனத்தில் நெருக்கமாக தாக்கியதை விட வலுவான தாக்கத்தை ஏற்படுத்தியது என்று ஆச்சரியப்பட்டார். வெளியேற்றங்களின் வலிமையில் உள்ள வேறுபாடு வேறுபாடுகளுக்குக் காரணம் அல்ல என்பதை டெஸ்லா சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி நிறுவினார். ஆனால் பிறகு என்ன?

ஜூலை மூன்றாம் தேதி, டெஸ்லா தனது கண்டுபிடிப்பை செய்தார். அன்றைய தினம் இடியுடன் கூடிய மழையை அவதானித்த விஞ்ஞானி, தனது ஆய்வகத்தில் இருந்து அதிவேகமாக வீசும் புயல் மேகங்கள் கிட்டத்தட்ட வழக்கமான (கிட்டத்தட்ட சீரான இடைவெளியில் மீண்டும் மீண்டும்) மின்னல் தாக்கங்களை உருவாக்கியது என்று குறிப்பிட்டார். அவன் டேப் ரெக்கார்டரைப் பார்க்க ஆரம்பித்தான்.

இடியுடன் கூடிய மழை ஆய்வகத்தை விட்டு நகர்ந்ததால், பெறும் மின்மாற்றியில் உள்ள தற்போதைய துடிப்புகள் ஆரம்பத்தில் பலவீனமடைந்தன, ஆனால் பின்னர் மீண்டும் அதிகரித்தன, ஒரு உச்சம் வந்தது, பின்னர் கடந்து, தீவிரம் குறைவதால் மாற்றப்பட்டது, ஆனால் மீண்டும் ஒரு உச்சம் வந்தது, பின்னர் மீண்டும் குறைந்தது. .

இடியுடன் கூடிய மழை ஏற்கனவே தனது ஆய்வகத்திலிருந்து 300 கிலோமீட்டர் தொலைவில் நகர்ந்திருந்தபோதும், அதனால் ஏற்பட்ட இடையூறுகளின் தீவிரம் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகவே இருந்தது.

ஒரு சாதாரண கம்பி வழியாக மின்னல் தாக்கிய இடங்களிலிருந்து தரையில் பரவும் அலைகள் இவை என்பதில் விஞ்ஞானிக்கு எந்த சந்தேகமும் இல்லை, மேலும் சுருளின் இடம் அவர்களைத் தாக்கிய தருணங்களில் அவற்றின் முகடுகளையும் தொட்டிகளையும் அவர் கவனித்தார்.

டெஸ்லா பின்னர் இதேபோன்ற அலைகளை உருவாக்கும் ஒரு சாதனத்தை உருவாக்கத் தொடங்கினார். இது மிக அதிக தூண்டல் மற்றும் முடிந்தவரை சிறிய எதிர்ப்பைக் கொண்ட ஒரு சுற்று இருக்க வேண்டும்.

இந்த வகையான டிரான்ஸ்மிட்டர் ஆற்றலை (மற்றும் தகவல்) அனுப்ப முடியும், ஆனால் ஹெர்ட்ஸ் சாதனங்களில் செயல்படுத்தப்பட்ட அதே வழியில் அல்ல, அதாவது, மூலம் அல்ல. மின்காந்த கதிர்வீச்சு… இவை ஒரு கடத்தியாகவும், மின்சாரம் கடத்தும் வளிமண்டலத்தின் வழியாகவும் பூமியில் பரவும் நிற்கும் அலைகளாக இருக்க வேண்டும்.

விஞ்ஞானியின் கருத்துப்படி, அவரது ஆற்றல் பரிமாற்ற அமைப்பில் உள்ள அதிர்வெண் வடிவத்தில் ஆற்றலின் உமிழ்வை (!) குறைக்கும் அளவிற்கு குறைக்கப்பட வேண்டும். மின்காந்த அலைகள்.

பின்னர், அதிர்வுக்கான நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்பட்டால், சுற்று ஒரு ஊசல் போன்ற பல முதன்மை பருப்புகளின் மின் ஆற்றலைக் குவிக்க முடியும். மேலும் அதிர்வுக்கு ஏற்றவாறு நிலையங்களைப் பெறுவதில் ஏற்படும் விளைவு ஹார்மோனிக் அலைவுகளாக இருக்கும், இதன் தீவிரம் கொள்கையளவில் கொலராடோவில் இடியுடன் கூடிய மழையின் போது டெஸ்லா கவனித்த இயற்கை மின்சாரத்தின் நிகழ்வுகளின் அளவை விட அதிகமாக இருக்கும்.

அத்தகைய பரிமாற்றத்தின் மூலம், விஞ்ஞானி ஹெர்ட்ஸின் கதிர்வீச்சு முறைக்கு மாறாக இயற்கை ஊடகத்தின் கடத்தும் பண்புகளைப் பயன்படுத்துவார் என்று கருதுகிறார், அங்கு நிறைய ஆற்றல் வெறுமனே சிதறடிக்கப்படுகிறது மற்றும் கடத்தப்பட்ட ஆற்றலின் மிகச் சிறிய பகுதியே பெறுநரைச் சென்றடைகிறது.

டெஸ்லாவின் ரிசீவரை அவரது டிரான்ஸ்மிட்டருடன் ஒத்திசைத்தால், 99.5% (நிகோலா டெஸ்லா, கட்டுரைகள், ப. 356) திறன் கொண்ட ஆற்றலைப் பெறலாம், இது குறைந்த மின்தடை கொண்ட கம்பி வழியாக மின்னோட்டத்தை மாற்றுவது போல, நடைமுறையில் பரிமாற்றம் மின்சாரம் கம்பியில்லாமல் பெறப்படுகிறது. அத்தகைய அமைப்பில் ஒரே கடத்தியாக பூமி செயல்படுகிறது. தொழில்நுட்பம், டெஸ்லா நம்புகிறது, மின் ஆற்றலை வயர்லெஸ் பரிமாற்றத்திற்கான உலகளாவிய அமைப்பை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

ஆற்றல் (அல்லது தகவல்) பரிமாற்றத்தின் திறன் அடிப்படையில் டெஸ்லா தனது அமைப்பை ஹெர்ட்சியன் அமைப்புடன் ஒப்பிட்டுக் கொடுத்தார்.

பூமி கிரகம் தண்ணீரால் நிரப்பப்பட்ட ஒரு ரப்பர் பந்து என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள். டிரான்ஸ்மிட்டர் என்பது பந்தின் மேற்பரப்பில் ஒரு கட்டத்தில் இயங்கும் ஒரு பரஸ்பர பம்ப் ஆகும் - பந்திலிருந்து தண்ணீர் எடுக்கப்பட்டு ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் அதற்குத் திரும்பும், ஆனால் பந்து முழுவதுமாக விரிவடைந்து சுருங்குவதற்கு காலம் போதுமானதாக இருக்க வேண்டும். அந்த அதிர்வெண்.

பின்னர் பந்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள அழுத்தம் உணரிகள் (பெறுநர்கள்) இயக்கங்கள் குறித்து தெரிவிக்கப்படும், அவை பம்ப் இருந்து எவ்வளவு தூரம் அமைந்துள்ளன, அதே தீவிரத்துடன்.அதிர்வெண் சற்று அதிகமாக இருந்தால், ஆனால் மிக அதிகமாக இல்லை என்றால், ஊசலாட்டங்கள் பந்தின் எதிர் பக்கத்தில் இருந்து பிரதிபலிக்கும் மற்றும் முனைகள் மற்றும் ஆன்டினோட்களை உருவாக்கும், அதே நேரத்தில் ரிசீவர்களில் ஒன்றில் வேலை செய்தால், ஆற்றல் நுகரப்படும், ஆனால் அதன் பரிமாற்றம் மிகவும் சிக்கனமானது என்பதை நிரூபிக்கும்…

Hertzian அமைப்பில், நாம் ஒப்புமையைத் தொடர்ந்தால், பம்ப் ஒரு மகத்தான அதிர்வெண்ணில் சுழல்கிறது, மேலும் தண்ணீர் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு திரும்பும் திறப்பு மிகவும் சிறியது. ஆற்றலின் மகத்தான பகுதி அகச்சிவப்பு வெப்ப அலைகளின் வடிவத்தில் செலவிடப்படுகிறது, மேலும் ஆற்றலின் ஒரு சிறிய பகுதி பந்துக்கு மாற்றப்படுகிறது, எனவே பெறுநர்கள் மிகக் குறைந்த வேலையைச் செய்ய முடியும்.

நடைமுறையில், டெஸ்லா உலக வயர்லெஸ் அமைப்பில் எதிரொலிக்கும் நிலைமைகளை பின்வருமாறு அடைய முன்மொழிகிறது. டிரான்ஸ்மிட்டர் மற்றும் ரிசீவர் ஆகியவை செங்குத்தாக தரையிறக்கப்பட்ட மல்டி-டர்ன் சுருள்களாகும், அவற்றின் மேல் முனைகளுடன் இணைக்கப்பட்ட டெர்மினல்களில் அதிக மேற்பரப்பு கடத்துத்திறன் கொண்டது.

டிரான்ஸ்மிட்டர் ஒரு முதன்மை முறுக்கு மூலம் இயக்கப்படுகிறது, இது இரண்டாம்நிலையை விட கணிசமாக குறைவான திருப்பங்களைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அடித்தளமான மல்டி-டர்ன் இரண்டாம் நிலை சுருளின் அடிப்பகுதியில் வலுவான தூண்டல் இணைப்பில் உள்ளது.

முதன்மை முறுக்குகளில் மாற்று மின்னோட்டம் ஒரு மின்தேக்கியின் உதவியுடன் பெறப்படுகிறது. மின்தேக்கியானது மூலத்தால் சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது மற்றும் டிரான்ஸ்மிட்டரின் முதன்மை முறுக்கு வழியாக வெளியேற்றப்படுகிறது. இவ்வாறு உருவாக்கப்பட்ட முதன்மை அலைவு சுற்றுகளின் அலைவு அதிர்வெண் இரண்டாம் நிலை சுற்றுகளின் இலவச அலைவுகளின் அதிர்வெண்ணுக்கு சமமாக செய்யப்படுகிறது, மேலும் தரையில் இருந்து முனையத்திற்கு இரண்டாம் நிலை முறுக்கு கம்பியின் நீளம் நான்கில் ஒரு பங்கிற்கு சமமாக செய்யப்படுகிறது. அதனுடன் பரவிய அலைவுகளின் அலைநீளம்.

இரண்டாம் நிலை சுற்றுவட்டத்தின் கிட்டத்தட்ட அனைத்து சுய-மின்சார திறன்களும் முனையத்தில் விழுகிறது, பின்னர் முனையத்தில்தான் மின்னழுத்தத்தின் எதிர்முனை (எப்போதும் அதிகபட்ச ஊசலாட்டம்) மற்றும் மின்னோட்டத்தின் முனை (எப்போதும் பூஜ்ஜியம்) பெறப்படுகிறது, மற்றும் தரையிறங்கும் புள்ளியில் - மின்னோட்டத்தின் எதிர்முனை மற்றும் மின்னழுத்தத்தின் முனை, ரிசீவர் டிரான்ஸ்மிட்டருக்கு ஒத்த வடிவமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதன் முக்கிய சுருள் பல திருப்பமாக இருக்கும் ஒரே வித்தியாசத்துடன், கீழே உள்ள குறுகிய ஒரு இரண்டாம் நிலை.

ரிசீவர் சர்க்யூட்டை மேம்படுத்தி, டெஸ்லா அதன் மிகவும் திறமையான செயல்பாட்டிற்கு இரண்டாம் நிலை முறுக்கு மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்ய வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தது. இதற்காக, விஞ்ஞானி ஒரு மெக்கானிக்கல் ரெக்டிஃபையரை உருவாக்கினார், இது மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்வது மட்டுமல்லாமல், பெறும் சுற்றுகளின் இரண்டாம் நிலை முறுக்கு மின்னழுத்தம் வீச்சு மதிப்புக்கு அருகில் இருக்கும் தருணங்களில் மட்டுமே சுமைக்கு ஆற்றலை மாற்ற அனுமதிக்கிறது.