Энергия колебательного контура.


Опубликовано: 08/05/24

Свободная энергия в колебательном контуре.

В статье будет продемонстрировано наличие энергии среды в параллельном колебательном контуре, приведены осциллограммы и показаны причины её появления. Так же Вы убедитесь в абсурдности официального определения резонанса: "явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при совпадении частоты собственных колебаний с частотой колебаний вынуждающей силы."

В галерее фотографий приведены параметры индуктивности и ёмкости колебательного контура. Резонансная частота исследуемого колебательного контура - 10.1M*1uF=21,590kHz. 18M*0,44uF=20,60khZ



Поступление и прерывание энергии источника питания в колебательном контуре осуществляется двумя транзисторами IRG4PH50U, расположенных в верхнем и нижнем энергетических уровнях, работающих синхронно и управляемых через драйвер генератором сигналов UTG932E.

Наука утверждает, что ток и напряжение в колебательном контуре находятся в противофазе, но не уделяет должного внимания наличию фазового сдвига в девяносто градусов по оси времени между током и напряжением.  Это формирует ложные представления об энергетике в колебательном контуре. А именно, сдвиг между током и напряжением в девяносто градусов указывает, что нагрузка полностью реактивная и в ней нет активной составляющей.

Это значит что в течение первой четверти цикла вся подводимая мощность сохраняется в колебательном контуре, а во второй четверти цикла возвращается в сеть, и так далее, никакой активной мощности колебательный контур не потребляет.

Индуктивные датчики тока искажают фазовую информацию, поэтому для демонстрации сдвига фаз между током и напряжением был использован резистивный токовый шунт.



На приведённой фотографии синий луч демонстрирует напряжение на конденсаторе в колебательном контуре, зелёный луч - ток с резистивного токового шунта. Генератор сигналов, жёлтый луч, формирует импульсы длительностью в четверть периода резонансной частоты. Два вертикальных курсора осциллографа настроены на данную длительность и демонстрируют наличие разницы в девяносто градусов между током и напряжением.

Сдвиг фазы между током и напряжением в девяносто градусов - cosφ=0, указывает на отсутвие потребления колебательным контуром энергии источника питания за период, это доказывает, что вся энергия, циркулирующая в идеальном колебательном контуре, является энергией среды, но не источника питания.

А если колебательный контур энергии источника не потребляет, то к научному сообществу возникает закономерный вопрос, откуда в колебательном контуре взялась энергия??!

На осциллограмме далее показан резонанс колебательного контура при его питании гармоническим синусоидальным сигналом с усилителя TDA7294. Жёлтый луч показывет напряжение источника питания, бордовый луч - ток потребления (Hantek CC65). Синий луч - напряжение на конденсаторе колебательного контура, зелёный луч - ток в колебательном контуре (OWON CP024). Все сигналы гармонические, поэтому приведены RMS измерения. На осциллограме Вы так же видите сдвиг фаз между током и напряжением.

Ток потребления 19.12mA источника питания - это компенсация потерь, связанных с наличием сопротивления элементов колебательного контура, ни о каком формировании энергии в контуре источником питания речи не идёт.

Напомню слова Николы Теслы, что трансформатор является источником энергии. Вы видите, что всё так и есть. По научным представлениям в колебательном контуре циркулирует энергия среды, при этом сам колебательный контур энергию источника питания не потребляет.

По версии науки энергия источника питания после открытия ключей поступает в колебательный контур и заряжают конденсатор. Как только ключи закрываются, в колебательном контуре начинаются гармонические колебания на частоте резонанса, энергия которых уменьшается с течением времени.

На генераторе сигналов установлена частота следования коротких импульсов, подающих энергию в колебательный контур, в двести герц. Это сделано для того, чтобы энергия в колебательном контуре рассеялась, колебания прекратились и следующее открытие транзисторов не дополняло, а формировало энергию в колебательном контуре с нуля.



Вы можете видеть, что в результате прерывания тока от источника питания, в колебательном контуре образуется и циркулирует энергии в разы больше, чем затратил источник питания. Но следует ли верным считать энергией все колебания маятника, после того как ему сообщили начальный импульс?

Колокол — это тоже колебательная система. Если ударить по колоколу затухающие звуковые волны. Но каждая последующая звуковая волна физически воздействует на мембрану уха.

Так же и в колебательном контуре. Хотя любое гармоническое колебание привлекает в контур энергию среды, данный вопрос рассматриваться не будет. Будем считать, что все колебания кроме первого, не несут в себе энергии.


В ролике показано насколько различается амплитуда тока в колебательном контуре и источнике питания. Напряжение источника питания составляет двадцать вольт, а напряжение в колебательном контуре выросло до ста шести вольт.

Официальная наука утверждает, что энергия в колебательном контуре увеличивается с каждым циклом включения и выключения транзистора, но почему напряжение на конденсаторе и ток в контуре увеличиваются - это государственная тайна, которую ученые не раскрывают даже себе.

Слово резонанс происходит от латинских слов resonare (звучать, отзываться, откликаться) и resonantia (отголосок, отзвук) - обратите внимание ни о каком нарастании вынужденных колебаний речи не идёт. Отклик чего? Источника питания? Именно как отклик среды и следует понимать явление резонанса. И этот отклик среды, проявленный в начале гармонических колебаний, необходимо использовать. Прервали ток в цепи? Получили отклик среды в виде роста потенциала на конденсаторе, вызванный резким прекращением тока и явление самоиндукции, которая препятствует мгновенному исчезновению тока и не даёт получить больше энергии.

Далее показаны две осциллограммы. Первая - в колебательный контур короткими импульсами подаётся энергия и вторая - колебательный контур выведен в резонанс. И в первом и во втором случае максимум напряжения колебаний на конденсаторе равен 18.6V

После первого импульса от источника питания в колебательном контуре образуется энергия - отклик среды и эта энергия максимальна.  Поддерживать незатухающие колебания - это тратить энергию источника питания впустую. Сравните затраты источника питания в случае поддержания резонанса и при генерации отдельных импульсов. Напряжение на конденсаторе 18.6V одинаково, энергия на конденсаторе одинакова W=CU^2/2, но ток потребления для одиночных импульсов значительно меньше. В чём смысл поддерживать колебания? Для радиосвязи это логично, для работы с энергией среды - нет.



На представленном ролике и осциллограммах Вы видете, что данное утверждение науки ложно. В первом резонансном колебании ток и напряжение значительно превышают параметры источника питания. Это значит, что энергии образовно больше, чем затратил источник питания.

Внимательно изучите осциллограмму далее. Жёлтый луч показывает моменты открытия ключа, синий луч - напряжение на конденсаторе, бордовый - изменение тока на положительной обкладке конденсатора. На момент закрытия ключа пиковое значение тока (зелёный луч) источника питания, идущего через индуктивность, равно 0,84A .

После закрытия ключа мы наблюдаем результат действия неких процессов, которые увеличивают ток до 1.88A, а пиковое напряжение на конденсаторе становится равным 150.86V.

Подумайте, откуда взялись на конденсаторе 150 вольт при напряжении источника питания 20V, и почему амплитуда тока увеличилась с 0.83A до 1.88A.



Все представленные данные служат для наглядной демонстрации и поводом для размышлений, почему энергии в колебательном контуре значительно больше, чем было потрачено источником питания. Чтобы понять это, не требуется знаний уравнений Максвелла. Вы можете скачать данные осцилограммы и проанализировать в matlab: https://energy4all.ru/lc/data/lc_data.zip.

Вы видите, что в первом цикле колебательного процесса ток и напряжение в разы превышают затраты источника питания на их образование. Это совершенно не соответствует классическим представлениям об энергообразовании в колебательном контуре.

Чтобы не быть голословным, как описывает наука процессы в колебательном контуре, я зарядил конденсатор от источника питания, затем к конденсатору подключил индуктивность. Посмотрите на осциллограмме, что из этой затеи получилось.


Где сто пятьдесят вольт на конденсаторе в первом гармоническом колебании? Деятели науки формируют ложные представления о процессах в колебательном контуре и создают убеждённость, что колебательный контур закрытая система и энергии среды в нём нет. Возьмите калькулятор и сравните максимальную энергию на конденсаторе W=CU^2/2 первого гармонического колебания, предлагаемого научным планктоном, и энергию в реальном колебательном контуре. Задайте себе вопрос, как получилось, что энергии в реальном колебательном контуре образовалось в 50 раз больше, чем в научном суррогате?

Очевидная ложь науки состоит в утверждении, что после подключения колебательного контура к источнику питания, начинается заряд конденсатора. Посмотрите осциллограмму напряжения на конденсаторе - синий луч. В момент открытия ключа на конденсаторе образуется напряжение порядка восьми вольт, которое к моменту закрытия транзистора становится равным нулю. Бордовый луч осциллографа показывает, что ток через конденсатор равен нулю, то есть ключ открыт, а конденсатор не заряжается. Весь ток источника питания идёт через индуктивность - зелёный луч. Заряд на конденсаторе начинается формироваться внешней средой после закрытия ключа.

Какие именно процессы формируют энергию в колебательном контуре после закрытия транзистора описано в моей статье: "Что такое самоиндукция и её роль в параметрическом резонансе."

Выводить колебательный контур в резонанс и надеяться получить дополнительную энергию - сомнительное предприятие. Допустим, Вы тратите 200 ватт источника питания для поддержания циркуляции энергии в контуре в несколько киловатт. На этом все Ваши успехи закончатся. Как только Вы попытаетесь снять энергию, на снятую разницу увеличится потребление от источника питания. Наверняка существуют оригинальные решения по снятию энергии среды в колебательном контуре, например в работах Менакера Константина Владимировича.

В чём преимущества и какие возможности предоставляет использование колебательного контура для аккумулирования энергии среды? Если использовать только индуктивность, то после прерывания тока напряжение увеличивается до тысячи и более вольт. Подобное напряжение выдержит не каждый транзистор и не понятно как его использовать. В случае колебательного контура энергия среды размещается в нём комфортно и доступна для последующей обработки.

Использовать энергию, образованную в колебательном контуре, возможно разрядив конденсатор на внешнюю нагрузку в момент времени, когда резонансный импульс имет максимальное напряжение. Схемотехника для проведения данного эксперимента и измерений разрабатывается.

Но одно из самых выдающихся научных безумств является утверждение науки о том, что потенциальная энергия конденсатора переходит в энергию магнитного поля, там запасается и после вновь обращается в электрический ток.

Магнитное поле образуется вокруг проводника с током и его направление определяется правилом буравчика. Изменение направления тока в электрической цепи означает, что магнитное поле, достигнув некоего мифического максимума, начинает вращение в противоположном направлении и формирует ток в электрической цепи обратного направления. Звучит глупо, но все верят, гордятся и радуются знанию этого абсурда.

В связи с этим предлагаю посмотреть как именно выглядят линии магнитного поля соленоида колебательного контура, используя датчик тока.


После просмотра ролика очевидно, что силовые линии магнитного поля соленоида разнонаправленны и сходятся в области близкой к центу, где компенсируют друг-друга. Ровно так же силовые линии магнитного поля выглядят и при синусоидальном источнике питания.

Поэтому разговоры о синфазности тока и напряжения на конденсаторе и в катушке индуктивности хорошо вписываются в учебники, но совершенно не вписываются в реальность.

Так же ошибочно думать, что энергия запасется индуктивностью в магнитном поле. Уменьшается ток и уменьшается магнитное поле, увеличивается ток и увеличивается магнитное поле. Магнитное поле - только посредник по передаче энергии.

Кто проанализировал предлодложенный материал, согласится, что рассказы современной науки о колебательном контуре, энергии и процессах в нём не соответсвуют действительности и являются ложью.