నికోలా టెస్లా యొక్క వరల్డ్ వైర్‌లెస్ సిస్టమ్

జూన్ 1899లో, సెర్బియా మూలానికి చెందిన శాస్త్రవేత్త, నికోలా టెస్లా, కొలరాడో స్ప్రింగ్స్ (USA)లోని తన ప్రయోగశాలలో ప్రయోగాత్మక పనిని ప్రారంభిస్తాడు. ఆ సమయంలో టెస్లా యొక్క లక్ష్యం సహజ వాతావరణం ద్వారా విద్యుత్ శక్తిని ప్రసారం చేసే అవకాశం గురించి ఆచరణాత్మక అధ్యయనం.

టెస్లా యొక్క ప్రయోగశాల భారీ పీఠభూమిపై నిర్మించబడింది, ఇది సముద్ర మట్టానికి రెండు వేల మీటర్ల ఎత్తులో ఉంది మరియు చుట్టూ వందల కిలోమీటర్ల ప్రాంతం చాలా ప్రకాశవంతమైన మెరుపులతో చాలా తరచుగా ఉరుములతో కూడిన తుఫానులకు ప్రసిద్ధి చెందింది.

టెస్లా తన ప్రయోగశాల నుండి ఏడు లేదా ఎనిమిది వందల కిలోమీటర్ల దూరంలో సంభవించే పిడుగులను చక్కగా ట్యూన్ చేసిన పరికరం సహాయంతో గుర్తించగలిగాడు. కొన్నిసార్లు అతను తదుపరి మెరుపు ఉత్సర్గ నుండి ఉరుము యొక్క శబ్దం కోసం దాదాపు గంటసేపు వేచి ఉంటాడు, అయితే అతని పరికరం ఉత్సర్గ సంభవించిన దూరాన్ని, అలాగే ధ్వని అతని ప్రయోగశాలకు చేరుకునే సమయాన్ని ఖచ్చితంగా నిర్ణయిస్తుంది.

భూగోళంలో విద్యుత్ ప్రకంపనలను అధ్యయనం చేయాలనుకోవడంతో, శాస్త్రవేత్త రిసీవింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేశాడు, తద్వారా దాని ప్రాధమిక వైండింగ్ దాని టెర్మినల్‌లలో ఒకదానితో గ్రౌన్దేడ్ చేయబడింది, అయితే దాని రెండవ టెర్మినల్ వాహక ఎయిర్ టెర్మినల్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంది, దాని ఎత్తును సర్దుబాటు చేయవచ్చు.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ద్వితీయ వైండింగ్ సున్నితమైన స్వీయ-నియంత్రణ పరికరానికి అనుసంధానించబడి ఉంది. ప్రైమరీ వైండింగ్‌లోని డోలనాలు సెకండరీ వైండింగ్‌లో కరెంట్ పల్స్ కనిపించడానికి కారణమయ్యాయి, ఇది రికార్డర్‌ను ఆపరేట్ చేస్తుంది.

ఒక రోజు, టెస్లా తన ప్రయోగశాల నుండి 50 కిలోమీటర్ల కంటే తక్కువ వ్యాసార్థంలో ఉరుములతో కూడిన మెరుపు దాడులను గమనించాడు, ఆపై తన పరికరం సహాయంతో అతను కేవలం రెండు గంటల్లో 12,000 మెరుపు ఉత్సర్గలను రికార్డ్ చేయగలిగాడు!

పరిశీలనల సమయంలో, శాస్త్రవేత్త తన ప్రయోగశాల నుండి మరింత దూరంగా ఉన్న మెరుపులు తరచుగా అతని రికార్డింగ్ పరికరంపై దగ్గరగా తాకిన వాటి కంటే బలమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయని మొదట ఆశ్చర్యపోయాడు. టెస్లా డిశ్చార్జెస్ యొక్క బలంలో వ్యత్యాసం తేడాలకు కారణం కాదని నిస్సందేహంగా నిర్ధారించాడు. అయితే అప్పుడు ఏమిటి?

జూలై మూడవ తేదీన, టెస్లా తన ఆవిష్కరణను చేశాడు. ఆ రోజు ఉరుములతో కూడిన తుఫానును గమనించిన శాస్త్రవేత్త, తన ప్రయోగశాల నుండి అధిక వేగంతో దూసుకుపోతున్న తుఫాను మేఘాలు దాదాపు సాధారణ (దాదాపు సాధారణ వ్యవధిలో పునరావృతమయ్యే) మెరుపు దాడులను సృష్టించాయని పేర్కొన్నాడు. అతను తన టేప్ రికార్డర్ చూడటం ప్రారంభించాడు.

పిడుగుపాటు ప్రయోగశాల నుండి దూరంగా వెళ్లడంతో, రిసీవింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లోని కరెంట్ పప్పులు మొదట్లో బలహీనపడ్డాయి, కానీ మళ్లీ పెరిగాయి, ఒక శిఖరం వచ్చింది, తరువాత దాటిపోయింది మరియు దాని స్థానంలో తీవ్రత తగ్గింది, కానీ మళ్లీ శిఖరం వచ్చింది, ఆపై మళ్లీ తగ్గింది. .

ఉరుము తన ప్రయోగశాల నుండి 300 కిలోమీటర్ల దూరం వెళ్ళినప్పుడు కూడా అతను ఈ ప్రత్యేకమైన నమూనాను గమనించాడు, ఫలితంగా ఏర్పడిన అవాంతరాల తీవ్రత చాలా ముఖ్యమైనది.

ఇవి ఒక సాధారణ తీగతో పాటు మెరుపు తాకిన ప్రదేశాల నుండి భూమికి వ్యాపించే అలలు అని శాస్త్రవేత్తకు ఎటువంటి సందేహం లేదు మరియు రిసీవ్ కాయిల్ ఉన్న ప్రదేశం వాటిని తాకిన క్షణాల్లో అతను వాటి శిఖరాలు మరియు తొట్టిలను గమనించాడు.

టెస్లా అదే తరంగాలను ఉత్పత్తి చేసే పరికరాన్ని రూపొందించడానికి బయలుదేరింది. ఇది చాలా ఎక్కువ ఇండక్టెన్స్ మరియు వీలైనంత తక్కువ ప్రతిఘటన కలిగిన సర్క్యూట్ అయి ఉండాలి.

ఈ రకమైన ట్రాన్స్‌మిటర్ శక్తిని (మరియు సమాచారాన్ని) ప్రసారం చేయగలదు, కానీ హెర్ట్జ్ పరికరాలలో అమలు చేయబడిన విధంగా కాదు, అంటే, దీని ద్వారా కాదు. విద్యుదయస్కాంత వికిరణం… ఇవి కండక్టర్‌గా మరియు విద్యుత్ వాహక వాతావరణం ద్వారా భూమి వెంట వ్యాపించే నిలబడి ఉన్న తరంగాలుగా భావించబడతాయి.

శాస్త్రవేత్త ఊహించినట్లుగా, అతని శక్తి బదిలీ వ్యవస్థలో ఫ్రీక్వెన్సీని రూపంలో శక్తి యొక్క ఉద్గారాలను (!) తగ్గించేంత వరకు తగ్గించాలి. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు.

అప్పుడు, ప్రతిధ్వని కోసం పరిస్థితులు కలుసుకున్నట్లయితే, సర్క్యూట్ ఒక లోలకం వంటి అనేక ప్రాథమిక పల్స్ యొక్క విద్యుత్ శక్తిని కూడగట్టగలదు. మరియు ప్రతిధ్వనికి ట్యూన్ చేయబడిన స్టేషన్‌లపై ప్రభావం హార్మోనిక్ డోలనాలు, దీని తీవ్రత సూత్రప్రాయంగా కొలరాడోలో ఉరుములతో కూడిన తుఫాను సమయంలో టెస్లా గమనించిన సహజ విద్యుత్ దృగ్విషయాన్ని మించి ఉంటుంది.

అటువంటి ప్రసారంతో, శాస్త్రవేత్త హెర్ట్జ్ యొక్క రేడియేషన్ పద్ధతికి విరుద్ధంగా సహజ మాధ్యమం యొక్క వాహక లక్షణాలను ఉపయోగిస్తాడని ఊహిస్తాడు, ఇక్కడ చాలా శక్తి కేవలం వెదజల్లుతుంది మరియు ప్రసారం చేయబడిన శక్తిలో చాలా చిన్న భాగం మాత్రమే రిసీవర్‌కు చేరుకుంటుంది.

మీరు టెస్లా రిసీవర్‌ని అతని ట్రాన్స్‌మిటర్‌తో సింక్రొనైజ్ చేస్తే, 99.5% (నికోలా టెస్లా, ఆర్టికల్స్, పేజి 356) సామర్థ్యంతో శక్తిని పొందవచ్చు, అయితే ఆచరణలో బదిలీ అయితే తక్కువ రెసిస్టెన్స్ ఉన్న వైర్ ద్వారా కరెంట్‌ని బదిలీ చేయడం ద్వారా శక్తి వైర్‌లెస్ ద్వారా పొందబడుతుంది. అటువంటి వ్యవస్థలో భూమి మాత్రమే కండక్టర్‌గా పనిచేస్తుంది. సాంకేతికత, టెస్లా నమ్మకం, విద్యుత్ శక్తి యొక్క వైర్‌లెస్ ట్రాన్స్‌మిషన్ కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా వ్యవస్థను నిర్మించడం సాధ్యం చేస్తుంది.

శక్తి (లేదా సమాచారం) ప్రసార సామర్థ్యం పరంగా టెస్లా తన సిస్టమ్‌ను హెర్ట్‌జియన్ సిస్టమ్‌కు విరుద్ధంగా అందించిన సారూప్యత ఇది.

గ్రహం భూమి నీటితో నిండిన రబ్బరు బంతి అని ఊహించుకోండి. ట్రాన్స్‌మిటర్ అనేది బంతి ఉపరితలంపై ఏదో ఒక సమయంలో పనిచేసే ఒక రెసిప్రొకేటింగ్ పంపు - బంతి నుండి నీరు తీసుకోబడుతుంది మరియు నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యం వద్ద దానికి తిరిగి వస్తుంది, అయితే బంతి మొత్తం విస్తరించడానికి మరియు కుదించడానికి వ్యవధి తగినంతగా ఉండాలి. ఆ ఫ్రీక్వెన్సీ.

అప్పుడు బంతి (రిసీవర్లు) యొక్క ఉపరితలంపై ఒత్తిడి సెన్సార్లు కదలికల గురించి తెలియజేయబడతాయి, అవి పంప్ నుండి ఎంత దూరంలో ఉన్నాయో మరియు అదే తీవ్రతతో ఉంటాయి.ఫ్రీక్వెన్సీ కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే, కానీ చాలా ఎక్కువగా లేకపోతే, అప్పుడు డోలనాలు బంతికి ఎదురుగా ప్రతిబింబిస్తాయి మరియు నోడ్‌లు మరియు యాంటినోడ్‌లను ఏర్పరుస్తాయి, అయితే రిసీవర్‌లలో ఒకదానిలో పని జరిగితే, శక్తి వినియోగించబడుతుంది, కానీ దాని ప్రసారం చాలా పొదుపుగా ఉంటుందని రుజువు చేస్తుంది…

హెర్ట్జియన్ వ్యవస్థలో, మేము సారూప్యతను కొనసాగిస్తే, పంప్ అపారమైన పౌనఃపున్యం వద్ద తిరుగుతుంది మరియు నీటిని ప్రవేశపెట్టి తిరిగి వచ్చే ఓపెనింగ్ చాలా చిన్నది. శక్తి యొక్క భారీ భాగం ఇన్ఫ్రారెడ్ హీట్ వేవ్స్ రూపంలో ఖర్చు చేయబడుతుంది మరియు శక్తి యొక్క చిన్న భాగం బంతికి బదిలీ చేయబడుతుంది, కాబట్టి రిసీవర్లు చాలా తక్కువ పనిని చేయగలవు.

ఆచరణలో, టెస్లా ప్రపంచ వైర్‌లెస్ సిస్టమ్‌లో ప్రతిధ్వని పరిస్థితులను ఈ క్రింది విధంగా సాధించాలని ప్రతిపాదించింది. ట్రాన్స్మిటర్ మరియు రిసీవర్ నిలువుగా గ్రౌన్దేడ్ మల్టీ-టర్న్ కాయిల్స్, వాటి ఎగువ లీడ్‌లకు జోడించిన టెర్మినల్స్ వద్ద అధిక ఉపరితల వాహకత ఉంటుంది.

ట్రాన్స్‌మిటర్ ప్రాధమిక వైండింగ్ ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది, ఇది సెకండరీ కంటే గణనీయంగా తక్కువ మలుపులను కలిగి ఉంటుంది మరియు గ్రౌన్దేడ్ మల్టీ-టర్న్ సెకండరీ కాయిల్ దిగువన బలమైన ప్రేరక కనెక్షన్‌లో ఉంటుంది.

ప్రైమరీ వైండింగ్‌లో ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ కెపాసిటర్ సహాయంతో పొందబడుతుంది. కెపాసిటర్ మూలం ద్వారా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క ప్రాధమిక వైండింగ్ ద్వారా విడుదల చేయబడుతుంది. ఈ విధంగా ఏర్పడిన ప్రాధమిక డోలనం సర్క్యూట్ యొక్క డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సెకండరీ సర్క్యూట్ యొక్క ఉచిత డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీకి సమానంగా చేయబడుతుంది మరియు భూమి నుండి టెర్మినల్ వరకు ద్వితీయ వైండింగ్ యొక్క వైర్ యొక్క పొడవు నాల్గవ వంతుకు సమానంగా ఉంటుంది. దాని వెంట ప్రచారం చేయబడిన డోలనాల తరంగదైర్ఘ్యం.

సెకండరీ సర్క్యూట్ యొక్క దాదాపు మొత్తం స్వీయ-విద్యుత్ సామర్థ్యం టెర్మినల్‌పైకి వస్తుంది, అప్పుడు టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజ్ యొక్క యాంటీనోడ్ (ఎల్లప్పుడూ గరిష్ట స్వింగ్) మరియు కరెంట్ యొక్క నోడ్ (ఎల్లప్పుడూ సున్నా) పొందబడుతుంది, మరియు గ్రౌండింగ్ పాయింట్ వద్ద - కరెంట్ యొక్క యాంటీనోడ్ మరియు వోల్టేజ్ యొక్క నోడ్. రిసీవర్ ట్రాన్స్‌మిటర్‌కు సమానమైన డిజైన్‌ను కలిగి ఉంటుంది, దాని ప్రధాన కాయిల్ బహుళ-మలుపు, మరియు దిగువన ఉన్న చిన్నది a. ద్వితీయ.

రిసీవర్ సర్క్యూట్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేస్తూ, టెస్లా దాని అత్యంత సమర్థవంతమైన ఆపరేషన్ కోసం సెకండరీ వైండింగ్ నుండి వోల్టేజీని సరిదిద్దాలి అనే నిర్ణయానికి వచ్చింది. దీని కోసం, శాస్త్రవేత్త మెకానికల్ రెక్టిఫైయర్‌ను అభివృద్ధి చేశాడు, ఇది వోల్టేజ్‌ను సరిదిద్దడానికి మాత్రమే కాకుండా, స్వీకరించే సర్క్యూట్ యొక్క ద్వితీయ వైండింగ్ యొక్క వోల్టేజ్ వ్యాప్తి విలువకు దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు ఆ క్షణాలలో మాత్రమే శక్తిని లోడ్‌కు బదిలీ చేయడానికి కూడా అనుమతిస్తుంది.