ЭЛЕКТРЕТНО-КОНДЕНСАТОРНЫЙ ЭФФЕКТ
В.Горчилин
Этот
эффект был обнаружен мною случайно, при исследовании заряженных катушек
индуктивности. Как оказалось, при определённых условиях заряда и набора
конструктивных материалов, катушка может проявлять конденсаторные и электретные
свойства одновременно. Сначала я опишу найденный эффект в первоначальном виде,
затем — его вариации.
На
пластиковую трубу диаметром 40 мм был намотан один слой эмалированного провода
0.4 мм; длина намотки — 30 см. Сверху этого слоя очень плотно наматывалась
строительная фольгированная лента «Изоспан FL Termo», шириной 50 мм. Намотка делалась косая — так, чтобы
не оставалось зазоров между витками. Лента должна быть развётнута
фольгой вверх. Затем наматывалась третья обмотка из тостого
провода, но как оказалось, она была нужна только для того, чтобы ещё больше
уплотнить первый и второй слой, поэтому на ней останавливаться, и далее
упоминать не будем. Просто запомним, что чем плотнее намотаны первый и второй
слои, тем будет лучше проявление эффекта, а такую конструкцию далее мы будем
называть электретной катушкой-конденсатором (ЭКК).
На
схеме будем изображать первый слой, как обычную катушку индуктивности — 1, а
второй, как пластину — 2.
Первый
этап — зарядка. Для этого нужно взять любой высоковольтный источник питания
переменного напряжения (на схеме HV1) и через диод и ключ SW1 зарядить ЭКК.
Второй этап — получение энегии из ЭКК. Вот здесь и
начинается проявление эффекта: катушка, заряженная таким образом один раз,
может быть разряжена на нагрузку многократно; через интервалы времени в 1-2
минуты ЭКК оказывается снова заряжен, каждый раз чуть
меньшим напряжением. Кратковременно замыкая цепь
переключателем SW2 катушка разряжается на батарею из светодиодов
(желательно сверхярких). При таком напряжении заряда
число светодиодов в нагрузке может быть практически любым.
В
описанной выше конструкции ЭКК однократно заряжался примерно до 3 кВ, а затем, указанным выше способом, периодически
разряжался на светодиодную нагрузку в течение суток. Даже после этого на ЭКК
сохранился небольшой заряд. Датчик магнитного поля, расположенный внутри
катушки, при разрядах показывал всплески, что впрочем
не удивительно.
Если
предположить, что энергия затраченная на однократную
зарядку ЭКК полностью расходуется на первый разряд, то остальные разряды —
прибавка в виде КПД второго рода.
Другие варианты конструкции и материалов
1.
Алюминиевые фольга-фольга. Вместо первой обмотки я
наматывал разные варианты алюминиевых фольгированных лент, но оказалось, что
конструкция фольга-фольга, где оба слоя из алюминия, не дают эффекта. В этом
случае он совсем не проявляется.
2.
Фольга-фольга из разных металлов. Если вместо первого слоя намотать медную
фольгу, а во втором — всё ту же алюминиевую, то эффект проявляется, но очень
слабо.
3.
Первый слой из более толстого провода. Как оказалось, если первый слой намотать
более толстым проводом, то эффект проявляется слабее, чем с обмоткой из более
тонкого провода.
4.
Феррит внутри катушки не вызывает заметного изменения эффекта.
5.
Проявление эффекта заметно улучшается, если немного изменить цепь заряда: между
анодом диода VD1 и общим проводом нужно включить конденсатор на небольшую
ёмкость (3-10 нФ), а вместо SW1 — разрядник. Нужно
добиться, чтобы через него проскочила минимум одна искра.
6.
Применение тонкого текстолита в качестве диэлектрика (вместо бумаги) снижает
эффект на порядок.
Предварительные
выводы, которые были сделаны автором, заключаются в том, что электретно-конденсаторный эффект проявляется наилучшим
образом при различных материалах первого и второго слоя намотки, и когда
индуктивность первого слоя катушки наибольшая.
Разрядка ЭКК
Разрядка катушки
производится примерно так же, как это делалось раньше с размагничиванием
электронных кинескопов. Только в данном случае, по аналогии, это процесс можно
назвать «разэлектричиванием». Для этого на ЭКК
кратковременно нужно подать переменное напряжение от того же источника HV1. По
всей видимости, при таком воздействии, электрические диполи диэлектрика
занимают хаотичные положения и заряд исчезает.
Бифиляр
В результате опытов
выяснилось, что ЭКК можно сделать и из двух проводов: медного и алюминиевого.
Их нужно сложить вместе и намотать бифиляром на любой пластиковой трубе. На
рисунке обозначена такая намотка: один провод — медный, второй — алюминиевый,
концы катушки не замкнуты. Поскольку оба провода имеют лаковую изоляцию, то
максимальное напряжение от HV нужно подавать меньшее (чтобы не было пробоя). Схема
включения та же, но от источника питания HV на медный проводник подаётся плюс.
Другие эксперименты
Мой
коллега, Андрей Мефис, предоставил фото и описание (перевод на русский) экспериментов Лорри Матчетта, а также свои
собственные исследования. Андрей считает, что можно попробовать сделать
такой вариант, где вместо фазы собрать маломощный источник питания высокой
частоты, может быть даже заземленный качер на феррите
с соотношением обмоток 30/300 (второе фото).
|
|
|
Батарейка на электретно-конденсаторном
эффекте
Эксперименты с ЭКК
подтвердили ЭК-эффект и привели к ещё одной его модификации — с другим
материалом диэлектрика. Были сделаны несколько разных вариантов конструкций, на
основании результатов экспериментов с которыми были сделаны выводы о влиянии
индуктивности медной обмотки ЭКК на проявление исследуемого эффекта.
Устройство
на основе этого эффекта схематически изображено далее на рисунке. 1 и 2 — это
нижняя и верхняя пластины ЭКК соответственно. Они представляют собой ленту состоящую из бумажного и алюминиевого слоёв. Бумажный
слой — обычная строительная бумажная лента, а алюминиевый слой — алюминиевый
строительный скотч. Между ними — намотка из медного провода (вариант A) или
медная фольга (вариант B) — 3.
Вначале опишу
конструкцию варианта A. На трубу диаметром 40-50 мм наклеивается алюминиевый
скотч, бумажная основа которого удаляется. Поверх клеится строительная бумажная
лента. Далее наматывается один слой медного провода в эмалированной изоляции;
диаметр — 0.3-0.4 мм. Этот слой будет представлять собой положительный электрод
ЭКК. Следующий слой — строительная бумажная лента, а самый верхний — слой
алюминиевой ленты от строительного скотча. Два алюминиевых слоя соединяются и
образуют собой отрицательный электрод ЭКК.
Для
подтверждения влияния индуктивности на ЭК-эффект был сделан контрольный вариант
B, в котором вместо медного провода была проложена медная фольга примерно той
же толщины. В этом варианте устройства эффект проявился на предельно малых
значениях измерений, из чего автор сделал предположение о том, что ЭК-эффект
проявляет себя пропорционально индуктивности медного слоя. Далее будет
рассматриваться только вариант A.
Схема
включения устройства приводится на далее рисунке. На ней в качестве ЭКК
выступает катушка L1, в которой медный слой изображен в виде индуктивности, а
алюминиевый — в виде пластины. Работа схемы такая. Заряд для ЭКК берётся из заранее
заряженного конденсатора C1 путём кратковременного замыкания нижнего контакта
переключателя SW1, при этом заряд практически полностью переходит в L1
(начальное напряжение на C1 делалось автором порядка 1 кВ,
но в зависимости от материала диэлектрика оно может быть и другим). После этого
контакт SW1 возвращается в верхнее положение и начинается зарядка конденсатора
C2. В зависимости от начального напряжения на C1, длины намотки, количества
слоёв и числа витков в L1, конденсатор C2 заряжается до 0.3-1
В за время 5-30 секунд, после чего должен быть разряжен на нагрузку Rn через контакт переключателя SW2. Согласно ЭК-эффекту, после размыкания контакта SW2, L1 снова будет
заряжать C2, но уже чуть медленнее и до меньших напряжений, после чего C2 снова
должен быть разряжен на нагрузку. Число таких циклов может быть большим,
например, 100-200. Чем таких циклов будет больше, тем выше будет общий КПД. Все
конденсаторы — неполярные, лучше — керамические, с малым током утечки.