Tesla's Hairpin circuit

Svietiaca skratovaná žiarovka, svietiaca žiarovka ponorená aj s rukou vo vode... to je Tesla’s Hairpin ! Veľmi zaujímave VF zariadenie.

      Hneď na úvod, niekto sa s týmto zariadením možno už stretol a niekto niečo takéto, vidí prvý krát. Veľmi často som sa stretol s nezmyslami, takže preto takýto začiatok. Nejedná sa o žiadne free energy zariadenie, žiadna studená elektrina (cold electricity), žiadna žiarivá energia/elektrina (radiant energy/electricity) a iné podobné nezmysli a sračky, ktorých nájdete plný internet v spojení s týmto zariadením. Akoby to bolo niečo magické a plné tajomstiev, žiadna zázračná mágia v tom nie je, je to len nepochopenie fyziky. Asi ani nič na úrovni som o tomto zariadení na internete nenašiel, všetko sa točí okolo voľnej energii a nejakej tajomnej studenej elektrine, akoby táto zaujímavá vecička, bola len v komunite „free energy“. Ale áno, každopádne je to veľmi zaujímavé zariadenie, veľmi jednoduché zariadenie s úplným minimom súčiastok a materiálu s veľmi zaujímavými experimentmi. Bežne logika vraví, že skratovaná žiarovka nemá svietiť a žiarovka sa nedáva celá do vody aj s rukou. Vyzerá to síce magicky, ale len vyzerá. Žiadne magické teórie, žiadna voľná energia a ani fejky a hoaxy v tom nehľadať.

      Musel som takýto úvod, lebo fakt nie je normálne, čo sa objavuje na internete o tomto a podobných zapojeniach. Takže, o čo vlastne ide. V „jednoduchosti“, finta je v elektromagnetickom žiarení/vlnení a v stojatom vlnení . Celé je to jednoduchý oscilátor s dvoma kondenzátormi, cievkou (medená trubka v tvare U) a iskrišťom, ako spínač. Je to pre príklad, ako pri klasickom Teslovom transformátore s iskrišťom. Kapacita kondenzátorov a indukčnosť medenej trubky v tvare U určujú rezonančnú frekvenciu oscilátora. Z VN zdroja sa nabijú kondenzátory na zápalne napätie v iskrišti, dôjde k preskoku výboja a vzniká tlmené kmitanie na danej rezonančnej frekvencii. Výboj zaniká a znova sa nabíjajú kondenzátory na zápalne napätie iskrišťa a takto sa to stále dokola opakuje. Rezonančná frekvencia a teda frekvencia tlmených kmitov sa tú pohybuje v jednotkách až desiatkach MHz pre nízku indukčnosť a kapacitu. Medená trubka sa dá chápať aj ako primárna cievka TC, len ešte pridať sekundárnu cievku, ktorá bude bežať vysoko na MHz.

      Tým, že tu máme už takto vysoké frekvencie a vymodelovanú vysokú medenú trubku v tvare U, vzniká pri danej f elektromagnetické žiarenie, ktoré sa šíri v priestore medzi danými trubkami, ako elektromagnetické vlnenie. Môžeme si to tiež predstaviť, ako vedenie z dvoch vodičov resp. v našom prípade trubiek, ktoré je však na svojom konci skratované. Tým, že je na konci trubky (vedenia) skrat, časť energie sa odráža späť. Tým, že časť energie, teda elektromagnetického vlnenia sa odráža späť, vzniká stojatá elektromagnetická vlna. Pre skrat na konci vedenia, vzniká na jeho konci nulové napätie a maximálny prúd (vznikol uzol napätia a kmitňa prúdu). Naopak pri kondenzátoroch, teda na začiatku našej U trubky, máme maximálne napätie a nulový prúd. Pre predstavu dole obrázok, ako to vyzerá na našej U trubke. Ďalšie obrázky sú pri rozpojenom vedení v stave naprázdno alebo s nejakou záťažou Rz. Tieto dlhé vodiče/vedenie, ako na obrázkoch sa volajú tiež lecherové vedenie a je to aj veľmi pekná a názorná učebná pomôcka na vysvetlenie postupnej elektromagnetickej vlny a stojatej vlny s vedením v stave na prázdno, na krátko alebo v stave so záťažou na konci vedenia. Dlhé vedenie sa chápe také vedenie, ktorého dĺžka je porovnateľná s dĺžkou vlny. Čiže dlhé vedenie môže mať vzhľadom na frekvenciu a dĺžku vlny, ako 10cm tak aj 1000km. Všetko vysvetľovať a popisovať nebudem, nato dávam linky nižšie na ďalšie zdroje. Odporúčam si tiež prejsť jednotlivé krátke videá v mojom zozname na YouTube v priloženom linku dole. V krátkosti, vezmime si lecherové vedenie, čo sa často používa práve, ako učebná pomôcka s VF generátorom o pevnej frekvencii na 433,92MHz (daná hodnota frekvencie kvôli rádiokomunikačnému zákonu) a cca 2m dlhými vodičmi. Pri takto vysokej pevnej f s takto dlhými vodičmi vieme krásne zobraziť kmitne napätí a uzli prúdov niekoľko krát po sebe na danom vedení. Vidíme minima a maxima. Dá sa to pekne zobraziť na dlhej žiarivkovej trubici. Kde presne vidíme rozsvietené a tmavé pásy na dlhej žiarivkovej trubici. Pre tieto pokusy prosím pozrieť dole linky na zdroje článkov a videá.

Odkazy:
1. Elektromagnetické žiarenie
2. Postupná a stojatá vlna
3. Souprava pro demonstraci elektromagnetických vln na vedení a v prostoru
4. Lecherové vedenie a stojatá vlna - YouTube zoznam videí
5. Skin efekt

 

 

 

      Ok, takže už vieme o lecherovom vedení, ako aj o učebnej pomôcke. Je to dlhé vedenie vo forme trubiek, ktoré môže byť v stave na prázdno, na krátko, alebo s pripojenou záťažou na konci vedenia. Máme tam VF generátor s presnou a stabilnou frekvenciou. Všetko krásne ideálne a „ľahko“ vysvetliteľné a ukázateľné s pokusmi (linky). Teraz si vezmime Hairpin zapojenie a preorientujme si to na dlhé vedenie o nejakej dĺžke z Cu trubky, ktoré máme na konci vedenia v stave na krátko. Iskrišťový nestabilný oscilátor, kde okrem nestabilnej frekvencie oscilátora, máme aj náhodne preskoky výboja v iskrišti, ako spínača. Napájací zdroj je VN transformátor o napätí v jednotkách kV na rozdiel od učebnej pomôcky, kde máme bezpečné napätie len desiatky volt. Celé sa to samo naladí na svoju rezonančnú frekvenciu f0 a vzniká stojatá vlna po prvé maximum. Pozri prvý obrázok, ako sa mení U a I zdola nahor po Cu trubke.

Schémy:

• 
• 
•  

Poďme teraz niečo prerátať (približný výpočet):

VN zdroj - NST 8kV 800VA 50Hz (2x NST 8kV 400VA paralelne)
Odmeraná indukčnosť cievky (Cu trubky) je 0,66uH.
Odmerané kapacity kondenzátorov sú 7,583nF a 7,551nF.
Odmeraná f oscilátora s osciloskopom so sondou vo vzduchu je 3,125MHz (fotky priebehu dole).

U	=	8kVef (11,28kVpk)
L	=	0,66uH
C1	=	7,583nF
C2	=	7,551nF
f0	=	3,125MHz (odmeraná)

 

      Jednoduchý výpočet cez niekoľko vzorcov. Celková kapacita C, vypočítaná rezonančná frekvencia f₀, ktorá sa nám pekne zhoduje s primeranou chybou s meraním na osciloskope (fotka dole). Cez vypočítanú frekvenciu f₀ a odmeranú indukčnosť L, vyrátaná reaktancia X_L a z toho vypočítaný približný impulzný prúd I_pk. Napätie U sme určili podľa VN zdroja na odhadnutú hodnotu napätia, na ktorú sa nabijú kondenzátory a dôjde k preskoku výboja v iskrišti. Ako VN zdroj som použil dva 8kV NST transformátory (pre neónové reklamy) paralelne, to je U_pk na 11,28kV. Plné napätie zdroja (U_pk 11,28kV) na kondenzátoroch nebude dosiahnuté, ale predpokladaná veľkosť je cca 8kV. Výsledný prúd pri 8kV vychádza na 605A_pk ! Je to špičkový impulzný prúd. Tejto hodnoty prúdu dosahuje každý prvý impulz tlmeného kmitania.

• 
• 
•  

      Teraz si vezmime impulzný prúd 605Apk v spojení s frekvenciou nad 3MHz s nestabilným oscilátorom s iskrišťom plus s ešte náhodnými preskokmi v iskrišti. Stačí si pozrieť priebehy z osciloskopu hore. Potom na rozdiel od učebnej pomôcky lecheroveho vedenia s niekoľkými voltami, tu máme až 8kV z 800VA VN zdroja. Toto už veru robí veľmi zaujímavé efekty, viď fotky a video dole. Tiež nezabúdať na skin efekt, kedy je prúd vytláčaný na povrch vodičov, no pri veľkom odpore tela človeka to až tak neplatí, čo sa aj často mylne uvádza pri Teslových transformátoroch. Vzhľadom na odpor tela človeka sa skin efekt veľmi neuplatňuje, prúd prechádza aj tkanivom, svalstvom, orgánmi, cievami, nervami... no pre značne vysokú frekvenciu, nervy človeka na tento prúd nereagujú, nespôsobuje kŕče, nerozkladá krv (len DC prúd), nespôsobí zástavu srdca a pri až takto vysokej f ani nie je v podstate nič cítiť. VF prúd má tepelné účinky na tkanivo. No ak niekto na internete hovorí o tomto, ako o studenej elektrine, nechápe, ako sa správa VF prúd (skin efekt a problematika VF prúdov neznámy pojem) a proste sa čuduje, že ho to nekope ani nepáli. Nech si skúsi rozsvietiť v ruke väčšie žiarovky väčších výkonov pri väčších prúdoch (respektíve rukou skratovať danú U trubku pri rozsvietenej žiarovke). Nie, ako často vidím slabé VN zdroje a malé žiarovky. Pri väčších výkonoch je ten VF ohrev tkaniva dosť značný, pri mojom zariadení je VF ohrev tak veľký, že to páli prsty a ruku. Nekope nič, no pre značný tepelný ohrev ju tam dlho neudržím. Na druhej strane, ani nechcem ju tam dlho držať cielene – nervy sú veľmi dobre vodivé plus značný VF ohrev tkaniva.

      Taktiež je to jedná z najlepších rušičiek, aké som mal doma na okolitú elektroniku. Perfektne to zruší televízor, mobil je dosť v prdeli, zrkadlovka totálne blbne, PC – mrzne, odpájajú sa USB, mrzne myš, klávesnica a niekedy ani reset tlačidlo nechcelo fungovať. Nič deštruktívne na elektroniku, ale inak v dome je z toho celkom dosť v prdeli (ideálne na púšťanie a experimenty do bytu cez večerné správy).

Autor neberie zodpovednosť za úrazy, smrť a škody spôsobené s týmto zariadením ! Jedná sa o zaujímavosť a kuriozitu, nie návod. Zásah od napájacieho VN zdroja je smrteľný ! Môže dôjsť k prierazu kondenzátora, kedy sa na trubku dostáva smrteľné napätie VN zdroja !! Zariadenie spôsobuje veľké širokopásmové rušenie, spoľahlivo zaruší mobil, PC, wifi a inú elektroniku !!

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Skratovaná žiarovka rukou či žiarovka vo vode aj s rukou ?

      Pri jednotkách MHz nie je problém takto (ako na fotkách a videu) skratovať žiarovku. Odpor kože je oveľa väčší, ako odpor vlákna žiarovky, takže vlákno stále bude svietiť a menšia časť prúdu prechádzajúca cez ruku nebude problém. Žiarovka ostáva svietiť a ruku to nekope vďaka VF prúdu. Skin efekt sa pri tele človeka vzhľadom na odpor tela neprejavuje, no vďaka vysokej frekvencií nervy na tento VF prúd nereagujú a dochádza len k tepelným účinkom na tkanivo a ohrevu ruky, najmä v mieste dotyku kože. Prúd prechádza celou rukou, nie len po povrchu.

      Žiarovka vo vode ? Ešte jednoduchšie, to vieme spraviť aj pri 230V 50Hz. Opäť rovnaká situácia, odpor vlákna žiarovky je oveľa menší, ako voda. Strčiť aj ruku do vody ? Prečo nie, v oboch prípadoch pri jednotkách MHz aj sieťových 50Hz bude prúd primárne prechádzať cez žiarovku a zvyšok vzhľadom na odpor vody najkratšou cestou cez vodu medzi vodičmi (L a N) a vytvoria sa potenciálne hladiny s rôznymi napätiami medzi bodmi od vodičov a kontaktov žiarovky. Proste 2 paralelné rezistory, žiarovka a voda. Voda ako veľká sieť poprepájaných rezistorov. Kontakty žiarovky a teda aj prívodné vodiče sú blízko seba vo vode, kde bude najvyššie napätie a ďalej od vodičov rýchlo klesá nadol. Ruku a prsty by som musel dať medzi L a N vo vode, aby to bolo nebezpečné, inak takto ak držím žiarovku, či mam len ruku vedľa vo vode necítim vôbec nič prípadne len slabý brum 50Hz (ani predĺžovačka hodená do bazéna nezabije, na to je L a N príliš blízko seba). Problém by bol však len L vodič vo vode bez N, potom neutrálny bod bude človek. Pri jednotkách MHz z Hairpina je to ešte lepšie, tam vďaka vysokej f nie je cítiť absolútne nič.

ElectroBOOM - Electrocution in Water (YouTube)

      Neskúšať to doma !! Ale evidentne, keď sa jedná o voľnú energiu a nejakú zázračnú studenú elektrinu je dávať žiarovky do vody veľmi „cool“, ako to vidieť všade na videách po youtube. Najlepšie fungujú na Hairpina celkom logicky, práve žiarovky s veľkým výkonom, pre ich nízky odpor vlákna.

• 
• 
•  

 

      Skúsil som ešte, len tak narýchlo pokusne vziať na Hairpina dlhé zváračské medené drôty. Ich celková indukčnosť je 2,56uH. Kondenzátory ostávajú stále rovnaké 2x 7n5. Výsledná rezonančná frekvencia f0 spadla na 1,617MHz. Zrejme aj lepšie pracuje iskrište pri nižšej frekvencii oproti predošlým 3,125MHz, vzrástlo aj dosť napätie nahor na drôtoch. A práve tu aj nastal problém so žiarovkami, napätie až tak vzrástlo nahor, že aj pri konci drôtoch blízko skratu, je stále dosť vysoké napätie, aby iskrilo v bankách žiaroviek, čo má likvidačné účinky (pozri foto). Osciloskop ukazuje ako stále pekný bordel a vidieť tam aj harmonickú dvojnásobnú f. Zatiaľ som sa to nepokúšal ďalej nejako lepšie vylaďovať, meniť kapacity, iné indukčnosti a vyššie frekvencie. Možno niekedy inokedy, účel pre experimenty to splnilo, prvá verzia fungovala perfektne, nateraz to balím. Meniť kapacity je však trochu obťažnejšie, musia sa použiť kvalitné a spoľahlivé kondenzátory. Pre kondenzátory sú kladené vysoké nároky pre vysoké napätia a veľké impulzné špičkové prúdy v stovkách ampér pri vysokých frekvenciách. Prieraz jedného kondenzátora, znamená nebezpečné a smrteľné napätie na Cu trubke !!! Ešte jedno posledné video na ukážku.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•