Согласно закону Вольта, в замкнутой цепи из последовательно соединённых разнородных металлов, в условиях любого равновесия (термодинамическое, оптическое, электромагнитное и т.п) — сумма контактных разностей потенциалов (КРП) равна нулю. Причина этого заключается в том, что в условиях любого равновесия контактная разность потенциалов не создает направленного движения электрических зарядов. Электроны равномерно распределяются, компенсируя разницу работ выхода, поэтому ток не возникает. Идея использования контактной разности потенциалов в условиях любого динамического равновесия для создания источника энергии противоречит законам физики, а именно закону сохранения энергии. Для появления тока необходимо внешнее воздействие на КРП, например — тепло, свет, электромагнитное излучение, радиация и т.п.
Однако добиться полного динамического равновесия в системе не возможно. Связано это с тем, что в любой системе существуют тепловые флуктуации и квантово-механические туннелирования, из-за которых возникают случайные отклонения от этого равновесия, приводящие к появлению микроскопических токов в замкнутой системе. Эти токи обычно настолько малы, что их трудно обнаружить без специальной аппаратуры. Они зависят от многих факторов, включая температуру окружающей среды, чистоту материалов, наличие примесей и другие параметры.
Таким образом можно сказать, что в условиях относительного динамического равновесия в системе всё равно протекают микроскопичекские токи.
Идея заключается в том, что бы попробовать усилить каким-либо образом эти микроскопические токи до уровня, когда они начинают влиять на общее выходное напряжение системы. Для этих целей интересна гексагональная топология отдельных замкнутых контуров (структура пчелиных сот) контактных разностей потенциалов. Такая система состоит из множества идентичных электрических замкнутых контуров, включённых последовательно или параллельно. Каждый контур состоит из последовательно соединённых четырёх проводников с контактной разностью потенциалов (например, нихром и константан) и двух полупроводниковых “кубиков” р-типа.
Особенность такой структуры в том, что каждый контур соединен с соседним контуром общим металлическим проводником или полупроводниковым “кубиком” р-типа. В этом случае, в условиях относительного динамического равновесия протекающий микроток в каждом контуре будет оказывать влияние на ток (токи) в другом (других) контурах и на систему в целом.
С практической точки зрения интересны три следующих типа включения отдельных контуров в гексагональной топологии:
— Последовательное включение отдельных контуров, это когда металлические разнородные проводники включены последовательно.
Схема последовательного включения контуров гексагональной топологии представлена на следующем рисунке.
Рис. № 1. Последовательное включение отдельных контуров гексагональной топологии.
— Параллельное включение отдельных контуров, это когда металлические разнородные проводники включены параллельно между полупроводниковыми “кубиками” р-типа.
Схема параллельного включения контуров гексагональной топологии представлена на следующем рисунке.
Рис. № 2. Параллельное включение отдельных контуров гексагональной топологии.
— Смешанное включение отдельных контуров.
Схема смешанного включения контуров гексагональной топологии представлена на следующем рисунке.
Рис. № 3. Смешанное включение отдельных контуров гексагональной топологии.
В гексагональной топологии КРП отдельных замкнутых контуров (структура пчелиных сот) с практической точки зрения интересен “непрямляющий” омический контакт по типу контакта полупроводниковых “кубиков” термоэлектрического преобразователя Пельтье с медными соединительными пластинами.
Полупроводниковый кубик, например р-типа сам по себе не может образовывать p-n-перехода, необходимого для возникновения барьерной и диффузионной емкостей. Это значит, что каждый узел гексагональной топологии не может быть чувствителен к внешним электростатическим воздействиям (наводкам). К тому же внутреннее сопротивление одного полупроводникового кубика примерно 3 Ом.
Особенности использование p-n диодов и диод Шотки в гексагональной топологии было рассмотрено ранее и представлено в статье: Генерация электроэнергии из земного электрического поля с помощью контактной разности потенциалов полупроводников и металлов в гексагональной топологии).
Экспериментальная проверка
Полупроводниковые кубики р-типа были взяты из термоэлектрического элемента Пельтье. На электрической печке элемент Пельтье был нагрет до 250 градусов, после чего верхняя его крышка была свободно открыта и были ссыпаны все полупроводниковые кубики размером 1,5 мм.
Сортировка кубиков по структуре оказалась сложной задачей. По внутреннему сопротивлению идентифицировать оказалось не возможно. Внутреннее сопротивление каждого полупроводникового кубика примерно 3 Ом. Сопротивление каждого кубика менялось в небольших пределах от 3 Ом в зависимости от сторон полупроводникового кубика, к которым подключались щупы микро вольтметра.
Механический контакт (прищепкой) двух противоположных сторон одного кубика с двумя разнородными металлическими проводниками (нихромом и константаном) давал 6 разных показаний микро вольтметра в зависимости от сторон контакта с кубиком и полярности включения. К тому же нагрев такой структуры воздухом дыхания человека также давал ещё 6 различных показаний микро вольтметра.
Для однозначной идентификации каждого полупроводникового кубика с n- или p- структурой — изготовил около 10 полноценных КРП по типу паука (см. рис. № 4) между полупроводниковым кубиком не известной структуры, КРП между нихромом и константаном с одной стороны и КРП между нихромом и константаном с другой стороны полупроводникового кубика.
Рис. № 4. КРП по типу паука между полупроводниковым кубиком, нихромом и константаном с одной стороны и нихромом и константаном с другой стороны кубика.
Проверка показаний микро вольтметра 10-ти полноценных КРП из 3-х разнородных материалов по типу паука позволила идентифицировать каждый полупроводниковый кубик и дополнительно обнаружила интересное явление.
Сначала о предполагаемом.
У примерно 50 % полноценных КРП по типу паука выходное напряжение между однородными проводниками (константан — полупроводниковый кубик — константан) возрастало до 0,2 мВ при нагреве воздухом дыхания человека. У оставшихся полноценных КРП по типу паука выходное напряжение возрастало только до 0,06 мВ при нагреве воздухом дыхания человека. Кубики были разобраны по структурам, осталось узнать, какая структура где. Для этого, из нового термоэлектрического преобразователя Пельтье вынул самый первый полупроводниковый кубик известной структуры у положительного и отрицательного проводника. Проверка известных полупроводниковых кубиков по такой же схеме позволила идентифицировать оставшиеся.
Но это ещё не всё. Интересное явление заключалось в следующем. Выходное напряжение КРП по типу паука между однородными проводниками (константан — полупроводниковый кубик — константан) и нихром – полупроводниковый кубик – нихром) имеет примерно одинаковое значение, только меняет полярность при нагреве воздухом дыхания человека. Теоретически, показания вольтметра должны значительно отличаться, но этого не происходит.
Источник электрической энергии на контактной разности потенциалов в условиях термодинамического равновесия гексагональной топологии состоит из 37 идентичных электрических контуров, которые в свою очередь представляли один большой шестигранник.
Каждый контур состоит из последовательно включённых металлов (константан и нихром) и полупроводниковых кубиков р – типа.
Экспериментом подтверждены следующее характеристики систем:
Вывод
1. В системе происходят сложные взаимодействия между различными компонентами и внешними условиями.
2. В каждом контуре гексагональной топологии протекают временные токовые асимметрии, вызванные электрическим и магнитным полями земли и отдельными электрическими зарядами, которые влияют как на соседние контуры, так и на систему в целом в части аномальных распределений выходных напряжений.
4. Работа такой 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 КРП, как у элемента Пельтье. Замена одного типа полупроводника на другой может изменить поведение системы наоборот, при общем охлаждении системы, последняя будет генерировать электричество. В отличие от традиционных систем, где требуется активное охлаждение одной части системы, новый подход может позволить избежать необходимости дополнительного и обязательного внешнего охлаждения / нагрева определённых КРП. Вместо этого система может работать за счет естественного теплообмена с окружающей средой. Такие системы могут найти применение в областях, где традиционные методы генерации электроэнергии неэффективны или невозможны. Например, в условиях экстремально низких или высоких температур, где обычные источники питания могут просто выйти из строя.
Видеоотчёт ОКР :
Приложения: