Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 01

Раздался стук в дверь. Под конвоем директора в класс вошла девочка. Очки на пол-лица, за очками зареванные красные глаза. Такой же вздернутый красный нос. И волосы не пойми какого цвета с золотыми искрами… Облако волос.

— Дети, с вами теперь будет учиться Анни Мэй Петерс.

Девочка с волосами Саванны безучастно обвела глазами класс, остановилась взглядом на мне и неслышно, одними губами произнесла:

— Я опоздала…

В этом выпуске Патентного бюро мы расскажем о магнитодинамическом двигателе на сверхпроводнике, предложенном Степаном Енцовымиз Чебоксар, и об источнике альтернативной энергии А.Н.Амерхановаи Ю.Н.Богословскогоиз Элисты.

МАГНИТОДИНАМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ…

…предлагает Степан Енцов из Чебоксар. В общих чертах это колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. Однако катушка разделена на две части. При прохождении переменного тока эти части испытывают то притяжение, то отталкивание и, благодаря упругости материала витков, совершают механические колебания.

Все части этой системы, по которым течет ток — катушки» соединительные провода и пластины конденсатора, выполнены из материала, становящегося при достаточно сильном охлаждении сверхпроводником, то есть проводником, сопротивление которого равно нулю. Благодаря этому, как полагает Степан, колебательный процесс в системе будет продолжаться практически вечно. Чтобы не тратить большую мощность на охлаждение, он предлагает такие устройства ставить на спутниках, где на них будет действовать холод космического пространства.

Свое устройство автор назвал «двигателем вечной работы». Это, конечно, не двигатель, скорее своеобразный накопитель энергии механических колебаний и переменного тока.

Рассмотрим, какое применение в технике оно может найти. Обычно от накопителей энергии ожидают либо большой энергоемкости на единицу веса, либо долговечности, либо большой мощности.

Энергоемкость колебательной системы С. Енцова складывается из энергии ее электрических и механических колебаний, которые происходят в резонанс на одной и той же частоте. Чтобы найти энергию электрических колебаний, вспомним, что, как следует из теории, электрический резонанс сводится к периодической переброске энергии из емкости в индуктивность и обратно. В тот момент, когда напряжение на пластинах конденсатора максимально, ток в контуре равен нулю. Вся содержащаяся в нем энергия полностью попадает в конденсатор. Поэтому, зная емкость конденсатора и напряжение, действующее на его пластинах в этот момент, можно найти всю энергию, запасенную в колебательном контуре.

В примере, который приводит автор, для получения резонанса на частоте 50 Гц потребуется конденсатор емкостью 200 мкФ. Допустим, что напряжение на его пластинах 10 000 В. Тогда, по известной из учебника формуле Е = С∙V 2/2, энергия его равна 10 000 Дж. Но такой конденсатор (10 000 В, 200 мкФ) сам весит более 10 кг. Столько же должны весить катушки и система охлаждения, а вес всей системы не менее 20 кг.

Ту же энергию можно получить от свинцового аккумулятора, весом около 1 кг. В системе, правда, есть еще энергия механических колебаний — энергия упругой деформации витков катушек. Однако и с учетом этого колебательная система Степана Енцова оказывается примерно в 10 раз тяжелее аккумуляторов. Но у них есть слабое место — саморазряд. Через несколько месяцев запасенная в аккумуляторе энергия переходит в тепло.

Казалось бы, накопитель Енцова может работать если не вечно, то очень долго. Потерь энергии на нагревание проводов в нем нет. Но появляются потери на излучение электромагнитных волн катушками и пластинами конденсатора, а также потери на нагрев витков катушки при их колебании.

Потери на излучение электромагнитных волн пропорциональны четвертой степени частоты. В 70-е годы прошлого века в США был сделан экспериментальный колебательный контур со сверхпроводящей катушкой, настроенный на частоту 1 МГц. Через две секунды амплитуда его колебаний уменьшилась примерно в три раза. Если резонансная частота подобного колебательного контура уменьшится в 20 000 раз и станет равна 50 Гц, то его потери на излучение уменьшатся в 10 17раз, а запасенной в нем энергии, казалось бы, хватит на миллиард лет!