निकोला टेस्ला का वर्ल्ड वायरलेस सिस्टम

जून 1899 में, सर्बियाई मूल के एक वैज्ञानिक, निकोला टेस्ला, कोलोराडो स्प्रिंग्स (यूएसए) में अपनी प्रयोगशाला में प्रायोगिक कार्य शुरू करता है। उस समय टेस्ला का लक्ष्य प्राकृतिक वातावरण के माध्यम से विद्युत ऊर्जा संचारित करने की संभावना का व्यावहारिक अध्ययन था।

टेस्ला की प्रयोगशाला एक विशाल पठार पर खड़ी है, जो समुद्र तल से दो हजार मीटर की ऊँचाई पर है, और सैकड़ों किलोमीटर के आसपास का क्षेत्र बहुत तेज बिजली के साथ लगातार गरज के साथ जाना जाता है।

टेस्ला ने कहा कि सूक्ष्म रूप से ट्यून किए गए डिवाइस की मदद से वह अपनी प्रयोगशाला से सात या आठ सौ किलोमीटर की दूरी पर बिजली गिरने का पता लगाने में सक्षम था। कभी-कभी वह अगले बिजली के निर्वहन से गड़गड़ाहट की आवाज के लिए लगभग एक घंटे इंतजार करता था, जबकि उसकी डिवाइस सटीक रूप से उस दूरी को निर्धारित करती थी जहां निर्वहन हुआ था, साथ ही समय जिसके बाद ध्वनि उसकी प्रयोगशाला तक पहुंच जाएगी।

ग्लोब में विद्युत कंपन का अध्ययन करना चाहते हैं, वैज्ञानिक ने प्राप्त करने वाले ट्रांसफार्मर को स्थापित किया ताकि इसकी प्राथमिक वाइंडिंग इसके एक टर्मिनल के साथ जमी हो, जबकि इसका दूसरा टर्मिनल एक प्रवाहकीय वायु टर्मिनल से जुड़ा था, जिसकी ऊंचाई को समायोजित किया जा सकता था।

ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग एक संवेदनशील स्व-विनियमन उपकरण से जुड़ी होती है। प्राथमिक वाइंडिंग में दोलनों के कारण द्वितीयक वाइंडिंग में करंट स्पंदन दिखाई देने लगा, जो बदले में रिकॉर्डर को संचालित करता था।

एक दिन, टेस्ला ने अपनी प्रयोगशाला से 50 किलोमीटर से कम के दायरे में तेज आंधी से बिजली गिरने का अवलोकन किया, और फिर अपने डिवाइस की मदद से वह केवल दो घंटों में लगभग 12,000 बिजली गिरने को रिकॉर्ड करने में सफल रहा!

प्रेक्षणों के दौरान, वैज्ञानिक को शुरू में आश्चर्य हुआ कि उसकी प्रयोगशाला से और दूर बिजली गिरने से अक्सर उसके रिकॉर्डिंग डिवाइस पर अधिक प्रभाव पड़ता है, बजाय इसके कि वह करीब से टकराता है। टेस्ला ने स्पष्ट रूप से स्थापित किया कि डिस्चार्ज की ताकत में अंतर मतभेदों का कारण नहीं था। लेकिन फिर क्या?

3 जुलाई को टेस्ला ने अपनी खोज की। उस दिन एक झंझावात का निरीक्षण करते हुए, वैज्ञानिक ने नोट किया कि उनकी प्रयोगशाला से तेज गति से आने वाले तूफान के बादलों ने लगभग नियमित (लगभग नियमित अंतराल पर आवर्ती) बिजली के हमले उत्पन्न किए। वह अपना टेप रिकॉर्डर देखने लगा।

जैसे ही झंझावात प्रयोगशाला से दूर चला गया, प्राप्त ट्रांसफार्मर में वर्तमान दालें शुरू में कमजोर हो गईं, लेकिन फिर से बढ़ गईं, एक शिखर आया, फिर पारित हो गया और तीव्रता में कमी से बदल दिया गया, लेकिन फिर एक चोटी फिर से आई, फिर से घट गई .

उन्होंने इस विशिष्ट पैटर्न को तब भी देखा जब आंधी पहले ही उनकी प्रयोगशाला से लगभग 300 किलोमीटर दूर चली गई थी, परिणामी गड़बड़ी की तीव्रता काफी महत्वपूर्ण रही।

वैज्ञानिक को इसमें कोई संदेह नहीं था कि ये तरंगें उन जगहों से फैल रही थीं जहां बिजली जमीन पर गिरती थी, जैसे कि एक साधारण तार के साथ, और उन्होंने अपने क्रेस्ट्स और गर्तों को ठीक उसी क्षण देखा जब प्राप्त करने वाले कॉइल की जगह ने उन्हें मारा।

टेस्ला ने तब एक ऐसा उपकरण बनाने का निश्चय किया जो समान तरंगें उत्पन्न करेगा। यह बहुत उच्च अधिष्ठापन और यथासंभव कम प्रतिरोध वाला एक सर्किट होना था।

इस तरह का एक ट्रांसमीटर ऊर्जा (और सूचना) संचारित कर सकता है, लेकिन अनिवार्य रूप से उसी तरह से नहीं जैसा कि हर्ट्ज़ उपकरणों में लागू किया गया है, अर्थात इसके माध्यम से नहीं विद्युत चुम्बकीय विकिरण... माना जाता है कि ये स्थायी तरंगें हैं जो पृथ्वी के साथ कंडक्टर के रूप में और विद्युत प्रवाहकीय वातावरण के माध्यम से फैलती हैं।

जैसा कि वैज्ञानिक ने कल्पना की है, उसकी ऊर्जा हस्तांतरण प्रणाली में आवृत्ति को इस हद तक कम किया जाना चाहिए कि रूप में ऊर्जा के उत्सर्जन (!) को कम किया जा सके विद्युतचुम्बकीय तरंगें.

फिर, यदि प्रतिध्वनि की शर्तें पूरी होती हैं, तो सर्किट कई प्राथमिक दालों की विद्युत ऊर्जा को एक पेंडुलम की तरह संचित करने में सक्षम होगा। और अनुनाद के लिए ट्यून किए गए स्टेशनों को प्राप्त करने पर प्रभाव हार्मोनिक दोलन होगा, जिसकी तीव्रता सिद्धांत रूप में प्राकृतिक बिजली की घटनाओं से अधिक हो सकती है जो कि टेस्ला ने कोलोराडो में गरज के दौरान देखी थी।

इस तरह के संचरण के साथ, वैज्ञानिक मानता है कि वह प्राकृतिक माध्यम के चालन गुणों का उपयोग करेगा, जैसा कि हर्ट्ज की विकिरण विधि के विपरीत है, जहां बहुत सारी ऊर्जा बस नष्ट हो जाती है और संचरित ऊर्जा का केवल एक बहुत छोटा अंश रिसीवर तक पहुंचता है।

यदि आप टेस्ला के रिसीवर को उसके ट्रांसमीटर के साथ सिंक्रनाइज़ करते हैं, तो 99.5% तक की दक्षता के साथ ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है (निकोला टेस्ला, लेख, पृष्ठ 356), जैसे कि कम प्रतिरोध के तार के माध्यम से करंट को स्थानांतरित करके, हालांकि व्यवहार में स्थानांतरण शक्ति वायरलेस तरीके से प्राप्त की जाती है। पृथ्वी ऐसी प्रणाली में एकमात्र संवाहक के रूप में कार्य करती है। प्रौद्योगिकी, टेस्ला का मानना ​​है, विद्युत ऊर्जा के वायरलेस ट्रांसमिशन के लिए एक विश्वव्यापी प्रणाली का निर्माण करना संभव बनाता है।

ऊर्जा (या सूचना) संचरण की दक्षता के संदर्भ में टेस्ला ने अपनी प्रणाली को हर्ट्ज़ियन प्रणाली के विपरीत दिया।

कल्पना कीजिए कि पृथ्वी ग्रह पानी से भरी एक रबड़ की गेंद है। ट्रांसमीटर एक प्रत्यागामी पंप है जो गेंद की सतह पर किसी बिंदु पर काम कर रहा है - पानी गेंद से खींचा जाता है और एक निश्चित आवृत्ति पर वापस लौटाया जाता है, लेकिन यह अवधि इतनी लंबी होनी चाहिए कि गेंद पूरी तरह से फैल और सिकुड़ सके। वह आवृत्ति।

फिर गेंद (रिसीवर) की सतह पर दबाव संवेदकों को आंदोलनों के बारे में सूचित किया जाएगा, भले ही वे पंप से कितनी दूर स्थित हों, और उसी तीव्रता के साथ।यदि आवृत्ति थोड़ी अधिक है, लेकिन बहुत अधिक नहीं है, तो दोलन गेंद के विपरीत दिशा से परावर्तित होंगे और नोड्स और एंटीनोड बनाएंगे, जबकि यदि रिसीवर में से किसी एक में काम किया जाता है, तो ऊर्जा की खपत होगी, लेकिन इसकी ट्रांसमिशन बेहद किफायती साबित होगा...

हर्ट्ज़ियन प्रणाली में, यदि हम सादृश्य जारी रखते हैं, तो पंप एक विशाल आवृत्ति पर घूमता है, और जिस छिद्र से पानी पेश किया जाता है और वापस लौटता है वह बहुत छोटा होता है। ऊर्जा का एक विशाल हिस्सा इन्फ्रारेड गर्मी तरंगों के रूप में खर्च किया जाता है, और ऊर्जा का एक छोटा सा हिस्सा गेंद को स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए रिसीवर बहुत कम काम कर सकते हैं।

व्यवहार में, टेस्ला विश्व वायरलेस सिस्टम में गुंजयमान स्थितियों को निम्नानुसार प्राप्त करने का प्रस्ताव करता है। ट्रांसमीटर और रिसीवर उनके ऊपरी लीड से जुड़े टर्मिनलों पर उच्च सतह चालकता के साथ लंबवत ग्राउंडेड मल्टी-टर्न कॉइल हैं।

ट्रांसमीटर एक प्राथमिक वाइंडिंग द्वारा संचालित होता है, जिसमें द्वितीयक की तुलना में काफी कम घुमाव होते हैं, और एक ग्राउंडेड मल्टी-टर्न सेकेंडरी कॉइल के नीचे मजबूत आगमनात्मक कनेक्शन होता है।

प्राथमिक वाइंडिंग में प्रत्यावर्ती धारा एक संधारित्र की सहायता से प्राप्त की जाती है। संधारित्र को स्रोत द्वारा चार्ज किया जाता है और ट्रांसमीटर की प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। इस प्रकार बने प्राथमिक दोलन परिपथ के दोलन की आवृत्ति को द्वितीयक परिपथ के मुक्त दोलनों की आवृत्ति के बराबर बनाया जाता है, और द्वितीयक वाइंडिंग के तार की लंबाई जमीन से टर्मिनल तक एक-चौथाई के बराबर की जाती है। इसके साथ प्रचारित दोलनों की तरंग दैर्ध्य।

बशर्ते कि माध्यमिक सर्किट की लगभग सभी स्व-विद्युत क्षमता टर्मिनल पर पड़ती है, तो यह टर्मिनल पर है कि वोल्टेज के एंटीनोड (हमेशा अधिकतम स्विंग) और वर्तमान के नोड (हमेशा शून्य) प्राप्त होते हैं, और ग्राउंडिंग पॉइंट पर - करंट का एंटीनोड और वोल्टेज का नोड। रिसीवर के पास ट्रांसमीटर के समान डिज़ाइन होता है, केवल अंतर के साथ कि इसका मुख्य कॉइल मल्टी-टर्न है, और नीचे वाला छोटा है माध्यमिक।

रिसीवर सर्किट का अनुकूलन करते हुए, टेस्ला इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि इसके सबसे कुशल संचालन के लिए द्वितीयक वाइंडिंग से वोल्टेज को सही किया जाना चाहिए। इसके लिए, वैज्ञानिक ने एक यांत्रिक सुधारक विकसित किया, जो न केवल वोल्टेज को सही करने की अनुमति देता है, बल्कि केवल उन क्षणों में लोड को ऊर्जा स्थानांतरित करने की अनुमति देता है जब प्राप्त सर्किट के द्वितीयक घुमाव का वोल्टेज आयाम मान के करीब होता है।