Аннотация
В данной статье рассматривается многоэлементная электрическая система, состоящая из последовательной цепи множества гексагональных и полу гексагональных структур из металлических проводников с контактной разностью потенциалов (КРП), а также принцип работы.
Формально, согласно закону Вольта, любая система с множеством контактных разностей потенциалов не должна генерировать напряжение в условиях термодинамического равновесия.
Однако эксперименты показывают, что внутренние нелинейные процессы в системе приводят к возникновению выходного напряжения, причём его величина может резко увеличиваться при шунтировании отдельных участков.
Дана гипотеза, что система фактически собирает и преобразует микроскопические энергетические шумы в напряжение.
Исследуется механизм увеличения напряжения при шунтировании части ячеек, объясняющий необычно большие скачки выходного сигнала (в сотни и тысячи раз).
Итогом исследования является концепция коммутируемой энергетической перегруппировки, которая открывает новые перспективы для разработки принципиально новых источников питания, использующих тепловые и т.п. флуктуации среды.
1. Введение
Все существующие электрогенерирующие систем используют внешний источник энергии для генерации напряжения, например — тепло. Однако экспериментальные работы показывают, что существуют структурированные системы, в которых выходное напряжение может формироваться за счёт энергетики шума и усиливаться за счёт шунтирования части системы.
Одним из таких объектов является система на основе множества гексагональных и полу гексагональных структур, состоящих из разнородных металлических проводников, соединённых с образованием контактных разностей потенциалов.
Ожидалось, что согласно закону Вольта, результирующая ЭДС системы должна быть нулевой в условиях термодинамического равновесия. Однако экспериментальными работами было обнаружено, что:
1. Система стабильно показывает небольшое выходное напряжение в условиях относительного термодинамического равновесия на уровне микровольт, которое зависит от количества гексагональных ячеек.
2. Шунтирование части системы мгновенно увеличивает выходное напряжение в сотни раз, а затем оно постепенно снижается.
В данной статье анализируются механизмы, которые позволяют системе генерировать электрическое напряжение, а также объясняются источники энергии и эффект её усиления при шунтировании.
2. Конструкция системы
Рассматриваемая система представляет собой последовательную многоэлементную электрическую систему, состоящую из разнородных металлических проводников со средней точкой, по аналогии с центральным контактом двуполярного источника питания
Каждый элемент системы включает:
— Одну последовательную (полу гексагональную) цепь металлических проводников (нихром + константан);
— Замкнутый гексагональный контур, образованный шестью разнородными металлами: константан (1) → нихром (2) → медь (3) → константан (4) → нихром (5) → сталь (6).
Если представить каждую контактную разность потенциалов отдельным источником электричества, то схематически система в виде гексагональной топологии металлических КРП будет выглядеть следующим образом:
Рис. № 1. Последовательная система гексагонально-полугексагональных металлических контактных разностей потенциалов с центральной точкой
Особенность системы — в её гексагональной топологии. Разнородные металлы создают не компенсированные контактные разности потенциалов в замкнутых гексагональных контурах, а их взаимодействие приводит к неожиданным нелинейным эффектам.
Такое сложное строение цепи обеспечивает оптимальное перераспределение энергии внутри устройства. Позволяет максимально эффективно использовать контактные разности потенциалов материалов. Преобразовывать энергетический шум в выходное напряжение для его увеличения шунтированием части системы.
3. Принцип работы системы
3.1 Генерация напряжение микроуровня гексагональной топологией в условиях относительного термодинамического равновесия за счёт энергетического шума.
Экспериментами подтверждено, что проводник из N разнородных материалов с контактной разностью потенциалов в условиях относительного термодинамического равновесия является постоянным источником небольшое напряжение уровня микровольт за счёт энергетического шума.
В свою очередь система, состоящая из последовательно соединённых N гексагональных замкнутых и полу гексагональных контуров с контактной разностью потенциалов, является постоянным источником напряжения кратно предыдущего уровня микровольт, также за счёт энергетического шума.
Энергетический шум (например, тепловые флуктуации) постоянно перераспределяет электроны на границе материалов, создавая новый градиент потенциала. В гексагональной топологии наблюдаются сложные нелинейные взаимодействия.
Выходное напряжение системы в этом случае зависит от количества отдельных гексагонально-полугексагональных металлических контактных разностей потенциалов, и может достигать сотен микровольт в условиях относительного термодинамического равновесия.
3.2 Шунтирование – ключевой эффект
Шунтирование периодически изменяет полярность выходного напряжения и увеличивает его в сотни и тысячи раз. Причина кроется в перераспределении внутренних токов, которое изменяет баланс потенциалов всей системы, а также локальном изменении электронных температур на границе раздела разнородных проводников, что инициирует термоэлектрические процессы.
3.3 Снятие шунтирования
После снятия шунтирования выходное напряжение медленно уменьшается за счёт выравнивания потенциальных градиентов и тепловой диффузии.
4. Возможные физические механизмы генерации напряжения
Предполагается, что механизмы генерации напряжения основан на изменении электронной температуры вблизи границы раздела двух проводников. В данном случае электронная температура описывает среднюю кинетическую энергию электронов вблизи границы раздела.
двух проводников. В условиях неравновесия, вызванного, например, наличием электрического поля или градиентом температуры, электронная температура может отличаться от температуры решетки.
4.1 Тепловой шум
Таким образом мы подходим к специфическим ситуациям, когда повышенная электронная температура приводит к генерации электричества, например, как термоэлектрические эффекты Пельтье и Зеебека. Эти эффекты связаны с преобразованием тепловой энергии в электрическую и наоборот. В данном случае показано, что эти эффекты могут проявляться даже без явного внешнего теплового воздействия благодаря внутреннему перераспределению тока и локальным изменениям температуры.
4.2 Электромагнитный шум
Экспериментами подтверждено, что внешнее электрическое поле влияет на электронную температуру вблизи границы раздела проводников, что проявляется в значительном увеличении выходного напряжения системы.
Экспериментами также подтверждено, что внешнее электромагнитное поле наводит в замкнутом гексагональном контуре контактных разностей потенциалов ток, который не должен проявляться в замкнутом контуре, согласно классической теории, что проявляется в значительном увеличении выходного напряжение.
4.3 Шунтирование
Шунтирование половины системы уменьшает внутренне сопротивление системы, что приводит к увеличению протекающего тока через не зашунтированные элементы системы.
При прохождении тока через проводник с разными металлами на стыках (термопарах) происходят локальные изменения температуры. Одни участки нагреваются, другие — охлаждаются. Это явление известно, как эффект Пельтье, который позволяет преобразовать электрический ток в разность температур.
Когда шунтирование прекращается — изменяется направление теплового потока. Нагретые участки – начинают охлаждаться, охлаждённые участки начинают нагреватся, т.е. система восстанавливает термодинамическое равновесие.
Пока температура не выровняется, система выдаёт остаточное напряжение, медленно затухая по мере теплового сглаживания.
Таким образом, предложена система, в которой большое количество спаев разнородных металлов изменяет электронную температуры вблизи границы раздела проводников. Создаётся возможность для преобразования электромагнитного и теплового шума в электроэнергию. В момент шунтирования энергия накапливается в виде повышенной и пониженной электронной температуры в отдельных элементах системы. После прекращения шунтирования электронная температура преобразуется в электричество.
Данный эффект можно рассматривать как динамическую релаксацию после искусственного разделения шунтированием.
Основной источник энергии: энергетические шумы.
Система адаптивно собирает энергию, рассеянную в виде микроскопических тепловых флуктуаций и электромагнитных изменений. Таким образом, энергия окружающей среды перераспределяется в контактных разностях потенциалов гексагональных замкнутых цепей. Система работает как самосинхронизированный преобразователь стохастической энергии в направленный электрический сигнал. Постоянно выдаёт в нагрузку небольшое напряжение уровня сотен микровольт, а шунтирование периодически изменяет полярность и увеличивает это напряжение в сотни и тысячи раз. Коэффициент усиления зависит от количества контуров с контактной разностью потенциалов.
Перераспределение энергии временно создает дисбаланс токораспределения, который приводит к временной концентрации энергии в системе. Естественный энергетический шум «растягивается в масштабе всей системы», что создаёт макроскопический эффект усиления напряжения. При снятии шунтирования увеличенное напряжение разряжается обратно через процесс термоэлектрического восстановления.
5. Выводы
Система использует энергетический шумы и контактные разности потенциалов для спонтанной генерации напряжения в условиях относительного равновесия. Шунтирование вызывает динамическую стабилизацию энергии, приводящую к её временному накоплению.
Эффект коммутируемой энергетической перегруппировки открывает новые горизонты в области возобновляемой энергетики. Его применение в различных устройствах демонстрирует значительный потенциал для решения вопросов энергообеспечения в различных сферах жизнедеятельности.
PS:
Внешнее электромагнитное, или тепловое, или электростатическое воздействие на систему заметно повышает эффективность электрической генерации.
4.