由于大直径线圈恰好小直径线圈长度的四分之一,当应用频率正好时,两者都会有一个自动谐振。由于第一个窄线圈与第二个窄线圈完全相同,它们同样也会一起自动谐振。又,由于饲给负载的大线圈刚好是窄线圈导线长度的四分之一,它们同样也在共同频率和在那个频率下共振,输入功率在其最小值,而输出功率在其最大值。在窄线圈顶端尖状物用导线连接,以使第一个特斯拉线圈产生的能量导入到第二个。
这项配置也许看起来太简单,不会有效的,而用特斯拉技术“太简单”了,只是并不适用。这可以在尼卡诺尔•“尼克”•吉安诺普洛斯(Nikanor “Nick” Giannopoulos)的著作里清楚看到。在他还没学过电子学之前,尼克读了并理解了尼古拉特斯拉的《科罗拉多温泉日记》( http://tinyurl.com/cop9jys, 60Mb),而这有助于他了解当前的水平。有趣而又也许并不出人意料的是,尼克熟悉了特斯拉的技术以后,对传统电子学却遇到了困难。
尼克用了一台方波信号发生器,从50 kHz下行可调,并具有完全可调的占空比。这是用来驱动充油式汽车点火线圈的,正如他所说的,这不是一个特斯拉线圈,尽管许多观点都认为它是。由于型芯材料的局限,点火线圈通常只运行在低频率上。不过,约翰•斯通指出某些线圈的设计,例如那些菲亚特“朋多”车就是这样做的,即应该有可能用铁氧体取代线圈芯,而那样便能运行高频。
不管怎么说,尼克在较低的频率上使用了标准的汽车点火线圈,并用它来饲给火花隙,就像这样的两个刨花板螺钉的结构:
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尼克从他的电路得到了令人印象非常深刻的结果,虽然进行更多的开发和测试仍然有大量的工作要做。在2A上12伏的24瓦输出正非常明亮地点燃两盏220伏的灯泡。这并没有告诉我们非常关心的实际输出功率,因为灯泡在低功率能级上的照明亮度是声名狼藉的,尤其是如果是高频率。但是,一个很重要的一点是光的质量,它是一个不寻常的蓝白色,完全不同于连接到220V市电电源时产生的颜色。这通常是电力成为“冷”'电的标志。虽然他尚未有机会做测试,尼克相信按照电路现在的情况,足以能够为多的负荷供电,而考虑到光的颜色,我会倾向于同意他,虽然任何像那样的事情,在得出关于性能的已知的任何坚实的结论之前都必须经过测试并证明。如果做了两个物理的接地连接,电路性能会大为改善。
请不要落入思考的陷阱,因为火花都发生在低于5 kHz,特斯拉线圈在那个频率上仍然运行。如果你敲钟,它在400赫兹上振动,这是否意味着,你必须每秒敲击400下才能听到它?实际上,不,你也不会那样做,而同样的事情在这里也适用于特斯拉线圈的近似于650 kHz的共振频率。初级绕制在直径100毫米的PVC管段上,而用的是1.02毫米直径的漆包铜线的19匝(英国线规19号或美国线规18号)。次级线圈绕制在70毫米直径的PVC管上,用0.41毫米直径的漆包铜线(英国线规27号或美国线规26号),其总长是初级绕组线长的四倍。正如你在本章稍后会看到的,线圈里的共振涉及到导线里的驻波。那个驻波是由信号从导线的末端反弹和被反射回来而创建的。在共振频率以外的频率,这导致了许多不同的波组的不断变化,在两个方向行走,而且在不同的强度上(可以有理由地描述为整体的混乱)。当共振频率送入线圈,那么所有的混乱就会消失,而只有一个波形保持着,而在沿导线的任意点上,那个波形似乎是静止的,虽然,当然,它不是实际上的静止,只是尖峰总是精确地出现在相同的点上,以及波谷也出现在相同的点上,形成一个相继的波,看起来就同前一个波完全一模一样。
这个功能有一个非常实用的方面,即如果您移动同一条线远离线圈匝去连接到碰巧的任意下一个电路元件,那么导线里的波将不会从线圈线匝的末端反弹,而是会在反弹前继续前行到导线末端。所以,在估算线圈的线匝的线长时,连接线的长度必须包括在内。另一方面,如果在线圈匝里的线在线圈的末端终止,而用一条直径截然不同的线来连接电路里的下一个组件,那么线里的信号将从直径突然改变之处反弹,因此,连接线的长度不能是线圈线匝里的线长的一部分。这是一个重要的特性,如果你计划在特斯拉线圈绕组之间有一个精确的4:1线长比(和4:1的线重量),旨在迫使两个线圈之间的自动共振的话。
应当指出的是,PVC(尤其是非白色PVC)在高频线圈上有一个限制效应。在低频时,PVC还行,但随着频率升高,它会拖累线圈的性能,降低线圈的“Q”(即“质量”) 因子。使用丙烯酸取代PVC可以解决这个问题。另外,用高压绝缘材料如虫胶清漆或专用涂层剂的其中一种来涂布PVC,将有很大改善。最理想的当然是完全没有线圈架,而线圈在无外援下依靠自身的强度而站立。制做这种类型线圈的方法在本章稍后说明。
并基于这个假定,它显示的电压读数谓之“均方根”或“RMS”值。正弦波的主要困难是电压的零下伏特时间与零伏特的时间完全相等,所以如果你取平均值,结果是零伏特,这可不是个满意的结果,因为你会遭到电击,因而不能是零伏特,不管它有怎样的算术平均值。
要解决这个问题,每秒测量电压成千上万次而产生的平方(既这个值自我相乘),而后求这些值的平均值。这样做的好处是,当电压,比如说,是负10伏,而你求它的平方,得到100伏。事实上,所有的答案将是正数,这意味着你可以把它们加在一起,取平均值,得出一个合理的结果。然而,你最终得到一个远远过高的值,因为你给每次测量结果取平方,所以你需要取这个平均(或“中间”)值的平方根,这就是听来挺花哨的“均方根”的名字的由来——你求的是测定值平方的(平均或)中间值的(平方)根。
像这样的正弦波,电压峰值比无方根值高41.4%,这是每个人都考虑的事情。这意味着当你喂入100伏交流通过四个二极管的整流电桥进入一个电容器,电容器电压将不是100伏直流,而是141.1伏直流,当你选择电容器额定电压时你要记住这一点。在该实例中,我会建议电容器的操作电压要高于200伏。
也许这一切你已经知道了,但你可能不会想到如果你用一台标准的交流伏特计测量波形,而那不是正弦波形,仪表上的读数是最不可能是正确的或近乎正确的。所以,不要兴高采烈地把交流伏特计连接到一个正在产生电压尖峰的电路上,例如,约翰·贝迪尼的一个电池脉冲电路,并认为仪表读数意味着一切(除了这个你并不明白你在做什么)。
你可望能学会功率瓦是基于电流安培与电压伏特相乘。例如,12伏电源流出10安培的电流,表示120瓦的功率。不幸的是,这只适用于只有电阻器的直流或交流电路。在无电阻元件电路里情况就发生变化了。
这类电路你可能会碰到有线圈在其中,当你处理这类电路时你需要考虑你在做什么。例如,想想这个电路:
起初,看起来没什么大不了的,但它对实际功率瓦有一个非常显着影响。要得到我们刚才谈到的37.5瓦输出,我们用平均电流幅值乘平均电压幅值。但这两个值不会发生在同一时间,而且有很大影响。
因为这可能有点难,让我们取峰值而不是平均值,因为它易于查看。让我们说在我们的示例图表中电压峰值是10伏而电流峰值是3安培。如果这是直流电,我们会把它相乘,并说功率是30瓦。但对于交流电, 由于时差,这就不能奏效:
由于这个结果,而不是我们预期的峰值功率在电压峰值的最高处,实际功率瓦非常低——比我们预期的一半还低。那可不太好,但你贴近一点看情况更糟糕。看一看当电流交叉零线时, 是什么电压,既当电流为零时。当电流为零时输出功率为零,而此时电压却在一个很高的值上:
通过红色垂直线标示的时间对电压和电流采样,而这些数据用于计算有效功率位准。在这个例子里,只显示了很少的采样,但在实际中,取样数量是非常大的。做这种工作的设备谓之瓦特计,因为它测量功率的瓦特数。采样可通过仪表的内部绕组完成,造成一台仪表因过载而损坏,而不产生指针的满偏转;或可通过数码采样和数学整合来完成。大多数这些仪表的数码采样型号只在高频下运行,通常每秒超过400,000周。这两个品种的瓦特计都可以处理任何波形而不仅仅是正弦波。
电力公司给你家供能,计量电流并假定任何时候都是满电压下电流被汲取的。如果你正在用市电为一台强力电动机供电,那么这种电流延滞会让你花更多的钱,因为电力公司把这种延滞计算在内。可以跨接一个或多个合适的电容器到电机来使功损降到最低来改善这种状况。
这份报告乃真主(神)的恩赐,感谢主——尽管这是两年多对唐纳德•李•史密斯的共振能量装置深刻思考的结果。我对这种设备感兴趣是由于它能提供大量的功率。该装置没有移动部件,体积很小。这份报告尝试解释关于共振能量设备的两个重要来源信息;它们包括文档和视频:
文档位于: http://www.free-energy-info.com/Smith.pdf
视频为: