Аннотация
В данной работе рассматривается источник электрической энергии, основанный на использовании контактной разности потенциалов между металлами и полупроводниками в условиях термодинамического равновесия. Система представлена в виде гексагональной топологии, состоящей из множества идентичных электрических контуров, соединенных последовательно-параллельно. Каждый контур включает в себя проводники с контактной разностью потенциалов (например, нихром и константан), а также полупроводники. Контуры связаны общим проводником, образуя структуру, аналогичную природной сотовой структуре. Один из выводов системы заземлен.
Следующие публикации будут отражать исследования поведения этой системы вне условий термодинамического равновесия и эффектов, возникающих при таких условиях.
Cхематическое исполнение источника электрической энергии электрического поля земли на контактной разности потенциалов в условиях термодинамического равновесия представлено на следующем рисунке.
Рис. № 1. Гексагональная топология источника электрической энергии поля земли на контактной разности потенциалов в условиях термодинамического равновесия.
Электрическая схема выполнена по сотовой схеме с использованием структуры в виде гексагональной топологии (множества шестигранников) с узловыми точками контактных разностей потенциалов 3-х материалов – константан, нихром и полупроводник. Каждая узловая точка гексагональной топологии формирует контактные разности потенциалов одновременно для 6-ти соседних контуров. Контактные разности потенциалов полупроводников и металлов меняют работу выхода под воздействием электрического заряда земли. Таким образом, в каждом контуре гексагональной топологии будут формироваться временные токовые асимметрии, которые влияют как на соседние контуры, так и на систему в целом для заявленных целей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
Источник электрической энергии электрического поля земли на контактной разности потенциалов в условиях термодинамического равновесия гексагональной топологии изготовлен из 48 идентичных, последовательно соединённых по диагонали электрических контуров гексагональной топологии. Каждый контур состоит из двух полупроводников, двух металлов из константана и двух металлов из нихрома. Узловые точки — контактных разностей потенциалов 3-х материалов – константан, нихром и полупроводник.
Конструктивное исполнение системы показано на следующем рисунке.
Рис. № 2. Гексагональная топология системы источника электрической энергии.
Экспериментом подтверждены следующее характеристики источника электрической энергии электрического поля земли на контактной разности потенциалов:
1. 48 электрических контуров, последовательно соединённых по диагонали гексагональной топологии.
2. “-“ проводник заземлён.
3. Выходное напряжение системы 12,3 вольт.
4. Выходное напряжение изменяется на уровне десяток милливольт при повороте системы (изменении ориентации) в магнитном поле земли.
5. Ток короткого замыкания 13.2 мкА.
6. Ток короткого замыкания стабилен при непрерывном измерении в течении нескольких дней.
7. Добавление нового ряда по диагонали в гексагональной топологии увеличивает пропорционально ток короткого замыкания без значительного увеличения выходного напряжения.
Таким образом можно представить рабочие характеристики принципиально нового источника электрической энергии поля земли:
— 48×48 электрических контуров гексагональной топологии.
— “-“ проводник заземлён.
— Выходное напряжение системы 12,3 вольт неограниченное время.
— Ток короткого замыкания системы 0,63 mА неограниченное время.
— Выходное напряжение изменяется на уровне десяток милливольт при повороте системы (изменении ориентации) в магнитном поле земли.
ЧТО ГОВОРИТ НАУКА
1. Известно, что земля совместно с ионосферой являются гигантским сферическим конденсатором, который заряжен и создает электрическое поле вокруг нас. Напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет 120-150 В/м. Практическое использование такой напряжённости для генерации электричества достаточно проблематично. Таким образом, электрическое поле Земли на сегодняшний день остаётся скорее объектом научного интереса, чем источником энергии для практических целей.
2. Известно, что в условиях термодинамического равновесия контактная разность потенциалов не может быть источником энергии. Контактная разность потенциалов не создаёт направленного движения электрических зарядов. В условиях термодинамического равновесия электроны распределяются таким образом, чтобы уравновесить разницу в работах выхода, и в результате ток не течёт. Энергия, необходимая для поддержания этого равновесия, поступает из тепловой энергии окружения, но она не может быть использована для выполнения работы. Тока короткого замыкания не должно быть.
3. Cогласно закону Вольта, сумма контактных разностей потенциалов в замкнутой цепи в условиях термодинамического равновесия должна равняться нулю. Это означает, что если мы просто соединим несколько термопар, не создавая никаких внешних воздействий (таких как температурный градиент), то результирующая ЭДС будет равна нулю. Напряжения на выходе практически не должно быть.
4. Известны способы обойти ограничение закона Вольта в услових термодинамического равновесия — это создание неравновесных условий в системе. Например, можно использовать материалы, которые меняют свою работу выхода под воздействием внешних факторов, таких как магнитное поле, электрические заряды или свет. В любом случае сумма контактных разностей потенциалов 48 контуров системы в условиях термодинамического равновесия не может превышеть уровень миливольт.
5. Существуют магнитные полупроводники — у которых меняется проводимость в зависимости от магнитного поля. Только это не относится к обычным диодам. Таким образом — изменения выходного напряжения в системе, состоящей из обычных диодов в зависимости от направления поля земли не должно быть.
6. Несмотря на то, что температура всех компонентов схемы может казаться одинаковой, микроразницы температур могут существовать. Эти микроразницы вызывают дополнительные термо-ЭДС, влияющие на показания вольтметра.
7. Напряжение, вырабатываемой контактной разностью потенциалов металлических проводников не достаточно для “открытия” диодов, тока короткого замыкания не должно быть.
8. Если система ведёт себя, как отдельно заряженный конденсатор — ток короткого замыкания должен уменьшаться со временем.
9. Неисправность вольтметра может привести к таким показаниям.
10. Среда с высоким уровнем электростатических зарядов влияет на показания вольтметра. Электростатические поля создают дополнительные напряжения, которые суммируются с контактной разностью потенциалов.
11. В схемах, содержащих повторяющиеся элементы, возможны эффекты взаимодействия между компонентами. Взаимная ёмкость может вносить вклад в общее напряжение, регистрируемое вольтметром.
Вывод
1. В системе происходят сложные взаимодействия между различными компонентами и внешними условиями.
2. Подтверждается влияние электрического заряда земли, отдельных электрических зарядов и магнитного поля земли на создание временной асимметрии в гексагональной топологической схеме (множеству шестигранных контуров, по типу пчелиных сот с контактной разностью потенциалов) для генерирации электричества в условиях термодинамического равновесия. Барьерная и диффузионная емкости каждого полупроводника будут являются накопителями заряда земли в объёме p-n перехода. Таким образом электрический заряд земли совместно с контактной разностью потенциалов формирует объемный заряд в барьерной и диффузионной емкости p-n перехода.
3. Работа системы за пределы термодинамического равновесия и проявленные при этом эффекты является новым и интересным направлением в электрической генерации. Предварительно, экспериментальными работами подтверждено, что такая система, при нарушении термодинамического равновесия (например: общий нагрев) — не нуждается в дополнительном охлаждении каких-либо противоположных узлов, как у элемента Пельтье. В этом случае можно предположить, что замена в системе одного типа полупроводника на другой должна генерировать электричество уже от общего охлаждения системы, но это задел на будущие ОКР и публикации по ним.
4. Благодаря возможности накопления заряда не на обкладках, как у классического конденсатора, а в объёме p-n перехода — гексагональная топологическая схема полупроводников и металлов с контактной разностью потенциалов без заземления превращается в высокочувствительный датчик электрического поля.
5. Использование гексагональной топологии в качестве датчиков измерения и регистрации изменений в уровне различных электростатического и магнитного полей будет полезна в различных областях науки и техники, например: мониторинг уровней загрязнений, радиационных полей и температурных изменений окружающей среды, контроль качества воздуха, влияния электростатических полей на различные физические процессы, такие как поведение частиц, движение жидкостей и газов, а также химические реакции, мониторинг производственных процессов и оборудования, медицинская диагностика, мониторинг уровни электростатического поля вокруг защищаемых объектов, электростатическая локация и т.п.
Приложения:
- Источник электрической энергии гексагональной топологии на контактной разности потенциалов полупроводников р-типа и разнородных металлов в условиях термодинамического равновесия
- Видео ОКР № 1. Гексагональная топология из двадцати трёх электрических контуров при заземлении генерирует выходное напряжение 5,8 вольт с 0,6 В без заземления.
3. Видео ОКР № 2. Гексагональная топология из 7 электрических контуров без заземления. Напряжение на каждом контуре следующем контуре уменьшается.