Introduzione alla dielettricità e alla condensazione by Eric Dollard

traduzione da documento di Eric Dollard

TECNOLOGIA DI TESLA

Una collezione di lavori  e materiali di ricerca per ricerche avanzate sulla comprensione della vera natura delle scoperte di Tesla .

Introduzione alla

DIELETTRICITA’ E CONDENSAZIONE
by Eric Dollard

CONDENSAZIONE

Il fenomeno della condensazione è un sistema di immagazzinamento dell’energia  in forma di campo in uno spazio chiuso. Questo spazio è normalmente limitato da due  piastre metalliche parallele o  due lamine metalliche separate da un isolante o dielettrico. Una varietà quasi infinita di strutture più complesse può mostrare condensazione, quando  esiste una differenza di potenziale elettrico tra varie aree della struttura. La bobina oscillante rappresenta una possibilita per un condensatore di forma più complessa che sarà qui presentato.

CONDENSAZIONE SPIEGATA INADEGUATAMENTE

La percezione della condensazione viene fatta oggi in maniera del tutto inadeguata per poter capire correttamente i suoi effetti. Steinmetz ne fa menzione nel suo libro “Electric Discharges, waves and impulse” dove dice “sfortunatamente, quando si tratta di campi dielettrici  permane in larga misura una concezione preistorica della carica elettrostatica (elettroni)   sul conduttore,  e così facendo viene meno l’analogia tra I  due componenti del campo elettrico, magnetico e dielettrico, e rende il concetto  dei campi dielettrici inutilmente complicato .

LINEE DI FORZA COME RAPPRESENTAZIONE DELLA DIELETTRICITA’

Steinmetz continua, “Ovviamente non c’è    più motivo di pensare   alla corrente del  condensatore  come  corrente  che carica il conduttore  con una quantità di elettricità, quanta  non vi sia  di parlare della   tensione di induttanza  come caricamento del  conduttore con una quantità di magnetismo.  Ma quest’ultima concezione, assieme con  il concetto  di una quantità di magnetismo etcc è venuta meno a seguito  dalla rappresentazione di Faraday delle linee di forza del campo magnetico ..”

LA LEGGE DELE LINEE DI FORZA

Tutte le line di forza magnetica si chiudono su se stesse, tutte le linee di forza dielettriche  terminano sui conduttori, ma possono formare anelli  chiusi in radiazione elettromagnetica. Queste rappresentano le leggi fondamentali  delle linee di forza. Si può vedere da queste leggi che ogni linea di forza non può  solo finire nello spazio.

FARADAY E LA TEORIA DELLE LINEE DI FORZA

Faraday credeva fermamente che l’azione a distanza non fosse possible attraverso lo spazio vuoto, o in altre parole, “la materia non può agire dove non c’è”.  Egli considerava lo spazio pervaso da linee di forza.  Tutti conoscono il disegno che forma la limatura di ferro  attorno ad un magnete. Queste limature agiscono come numerose piccolo bussole e si orientano lungo le linee di forza che esistono attorno ai poli del magnete. Esperimenti hanno mostrato che un campo magnetico possiede una conformazione fibrosa. Passando una bobina di filo attraverso un forte campo magnetico e ascoltando  l’uscita della bobina in cuffia, lo sperimentatore noterà un rumore raschiante. J.J. Thompson esegui ulteriori esperimenti usando gas ionizzato che indicavano che il campo non è continuo ma fibroso (electricity and matter 1906)

CARATTERISTICHE FISICHE DELLE LINEE DI FORZA

Considerate lo spazio tra i poli di un magnete o di un condensatore come pieno di linee di forza elettrica. Vedi Fig. 1. Queste linee di forza agiscono come una quantità di molle tese e che si respingono reciprocamente. Chiunque abbia provato a fare combaciare due poli magnetici ha sentito una sensazione di una massa elastica. Osservare Fig. 2. Si noti che le line di forza sono più dense tra i poli   AB , e che ci sono  più linee su A che vanno vero B rispetto a quelle che si proiettano verso l’infinito.  Si consideri l’effetto  delle linee di forza su A. Queste linee sono in uno stato di tensione e tirano su A. Dato che ce ne sono più che tirano su A verso B di quelle ch spingono su A via da B, allora abbiamo il fenomeno di attrazione fisica. Ora si osservi la Fig. 3. Si noti ora che suie poli sono dello stesso segno, la maggior parte o tutte le linee spingono A via da  B; dando vita al fenomeno di repulsione .

MASSA ASSOCIATA CON LINEE DI FORZA IN MOVIMENTO

La linea di forza può essere capita più facilmente  se si rappresenta come un tubo di forza o  un cilindro lungo e stretto. Maxwell introdusse  l’idea che la tensione di un tubo di forza fosse rappresentativa della forza elettrica (volts/pollici), e e oltre  a questa tensione, c’era  un mezzo attraverso il quale passavano questi tubi. Esiste una pressione idrostatica contro questo mezzo o etere. Il valore di questa pressione è la metà   del prodotto  della densità dielettrica e magnetica. Poi c’ è una pressione perpendicolare rispetto a un tubo elettrico di forza. Se attraverso la crescita di un campo i tubi di forza si sviluppano  in senso orizzontale o in larghezza, il trascinamento di fianco attraverso il mezzo rappresenta la reazione magnetica alla crescita in intensità di una corrente elettrica.  Tuttavia se un tubo di forza è fatto muovere di faccia, esso scivolerà attraverso il mezzo con poco o senza resistenza in quanto offrirà poca superficie. Questo spiega probabilmente perchè nessun campo magnetica sia associato con certi esperimenti fatti da Tesla che riguardavano il movimento di energia senza presenza di campo magnetico.

INDUTTANZA COME ANALOGIA ALLA CONDENSAZIONE

Gran parte del mistero che circonda il funzionamento di un condensatore può essere chiarito da una esaminazione più attenta dell’induttanza e da come può produrre un aumento del fenomeno dielettrico. L’induttanza rappresenta immagazzinamento di energia in uno spazio sotto forma di campo magnetico. Le linee di forza si orientano in anelli chiusi che circondano gli assi di flusso della corrente che li ha  originati . Più è grande lo spazio tra questa corrente e  le sue controparte o riflessi, e più è l’energia che può essere immagazzinata nel campo risultante.

SISTEMA PER IMMAGAZZINAMENTO DI ENERGIA MAGNETICA

Il processo di spingere queste linee o anelli verso l’esterno, fa si  che queste si allunghino, rappresentando l’immagazzinamento di energia come in una banda elastica. Una data forza di corrente manterrà un anello di forza ad una data distanza dalla corrente che passa dal  conduttore e quindi non c’è movimento energetico. Se il flusso di corrente aumenta, l’energia è assorbita dal campo , mentre gli anelli sono spinti all’esterno a una corrispondente velocità. Dato che l’energia è in movimento un EMF (campo elettromagnetico)  può accompagnare il flusso di corrente in modo da rappresentare la potenza. La grandezza di questo EMF corrisponde esattamente alla velocità del campo.  Quindi se la corrente cessa cambiando grandezza diventando così costante , non sarà accompagnato da EMF, in quanto nessuna  alimentazione sarà assorbita.  Tuttavia  se la corrente diminuisce e rappresenta quindi una velocità negativa del campo mentre l’anello si contrae.  Dato che L’EMF corrisponde esattamente  alla velocità, esso inverte la polarità e pertanto inverte l’alimentazione  così esso ora  si muove  fuori dal campo e nella corrente. Poiché non c’è bisogno di nessuna energia per mantenere un campo, solo corrente, il campo statico o stazionario, rappresenta energia immagazzinata.

I LIMITI DI ZERO ED INFINITO

Particolarità dell’induttanza molte  interessanti  si evidenziano nei due casi limite di intrappolamento di energia o del suo rilascio istantaneo. Dato che l’alimentatore  che guida la corrente ha resistenza, quando viene spento, l’induttanza drena la sua energia in questa resistenza che la trasforma in calore  . Pensiamo a un perfetto induttore che non sia dotato di resistenza. Se noi togliamo la sorgente energetica facendo cortocircuitare i terminali dell’induttore, lo avremo isolato senza nessuna interruzione di corrente. Dato che la compressione del campo produce EMF, questo EMF tenderà a manifestarsi.  Tuttavia un corto circuito non permette di sviluppare un EMF in esso, dato che per definizione  ha zero resistenza. Nessun EMF si può combinare con la corrente per formare potenza, pertanto l’energia rimarrà nel campo. Qualsiasi tentativo di comprimere le forze  aumenta le correnti che lo respingono indietro. Questa è una forma di immagazzinamento di energia  .

RILASCIO DI ENERGIA ISTANTANEA ALL’INFINITO
Quando il percorso della corrente viene interrotto si manifestano fenomeni molto  interessanti (e pericolosi) , causando in tal modo la comparsa della resistenza infinita. In questo caso la resistenza è meglio rappresentata dal suo inverso, la conduttanza. La conduttanza è quindi zero. Dato che la corrente svanisce istantaneamente il collassamento  del campo avviene  a una velocità che si avvicina a quella della luce. Dato che l’EMF è direttamente correlato  con la veocità del flusso, i tende all’infinito.   Si producono effetti molto potenti  perche il campo tenta di mantenere  la corrente producendo qualsiasi  necessario   EMF . Se esiste un considerevole ammontare di energia, diciamo alcuni Kilowatt ora* (250 KWH per il fulmine)  il conseguente scarico può produrre effetti più profondi e può distruggere completamente apparati inadeguatamente protetti. L’energia utilizzata da una famiglia media nel corso di  un giorno.
COMPARSA DI UN’ALTRA FORMA DI ENERGIA

Attraverso il rapido scarico dell’induttanza appare un nuovo campo di forza che reduce il razio di induttività delle formazioni EMS. Anche questo campo è rappresentato da linee di forza, ma queste sono di differente natura di quelle del magnetismo. Queste linee di forza non sono una manifestazione di flusso di corrente ma una compressione elettrico o tensione. Questa tensione è detta differenza di tensione o potenziale..

L’IMMAGAZZINAMENTO SPAZIALE DELL’ENERGIA DIELETTRICA, E’ DIFFERENTE DELL’IMMAGAZZINAMENTO DELL’ENERGIA MAGNETICA

A differenza del magnetismo l’energia è forzata o compressa verso l’interno piuttosto che verso l’esterno. Le linee di forza dielettriche spingono dentro in  uno spazio interno e lungo gli assi, rispetto che verso il fianco esterno  degli assi come nel campo magnetico.  Dato che le linee sono mutualmente repellenti ci si può attendere una certa quantità di moto trasversale o sul fianco ma il fenomeno è sostanzialmente  longitudinale. Questo da origine ad un’interessante aradosso che si evidenzierà nel condensatore. Cioè che  più è piccolo lo  spazio delimitato dalla struttura conduttrice , e piu energia ci si può immagazzinare. Questo è l’esatto opposto del magnetismo. Con il magnetismo, l’unita volume dell’energia può essere pensata come se lavorasse in parallelo, ma i volumi unitari di energia in associazione con la dielettricità possono essere pensati come se lavorassero in serie.

IL VOLTAGGIO STA’ ALLA DIELETTRICITA’ COME LA CORRENTE STA AL MAGNETISMO

Nell’induttanza la reazione al cambiamento di campo è la produzione di voltaggio. La corrente è proporzionale solo  alla forza del campo e non alla velocità del campo. Con l’accumulatore il campo è prodotto non dalla corrente ma dal voltaggio. Questo voltaggio deve essere accompagnato dalla corrente  affinchè possa esistere  energia. La reazione dell’accumulatore  al cambiare della forza applicata è la produzione di corrente . La corrente è direttamente proporzionale alla velocità di forza della’intensità del campo. Quando aumenta  il voltaggio una corrente di reazione fluisce nell’accumulatore . Se il voltaggio non cambia non ci sarà alcun flusso di corrente e l’accumulatore immagazzinerà l’energia che produce il campo. Se il voltaggio diminuisce allora la corrente di reazione inverte e l’energia fluirà fuori dal campo dielettrico.  Quando il voltaggio diminuisce la compressione entro lo spazio limitato è alleviata. Quando l’energia viene completamente dissipata le linee di forza svaniscono

ANCORA SUI LIMITI ZERO ED INFINITO

Poichè l’alimentatore che ha fornito la tensione di carica ha conduttanza interna, dopo che questo è spento la corrente fuoriuscendo attraverso la conduttanza scarica l’energia dielettrica e la converte in calore. Si pensi a un perfetto accumulatore  che non abbia perdite  di conducibilità. Se si disconnette completamente l’alimentazione  aprendo  cortocircuitando I terminale dell’accumulatore, non esisterà per definizione di circuito aperto alcun percorso per il  flusso di corrente. Se il campo tende ad espandersi, esso tenderà verso la produzione di corrente. Tuttavia un circuito aperto non permette il flusso di corrente in quanto ha zero conduttività. Allora qualsiasi tentativo verso l’espansione aumenta il voltaggio il quale spinge il campo  indietro all’interno .

ENERGIA A RILASCIO ISTANTANEA COME INFINITA

Un fenomeno di enorme importanza si manifesta quando i criteri per la differenza di tensione o differenza di potenziale viene interrotta istantaneamente, come nel caso di un corto circuito. L’effetto è analogo in caso di circuiti aperti sulla corrente induttiva. Dato che la tensione forzata viene istantaneamente ritirata il campo esplode contro i confini dei conduttori con una velocità che può superare la luce. Dato che la corrente è direttamente relazionata alla velocità  del campo, essa salta all’infinito nel suo tentativo di produrre una tensione finita attraverso resistenza zero.

Se  nel campo di forza dielettrico risiedeva parecchia energia, fatemi dire alcuni KWH , l’esplosione risultante avrà violenza quasi inconcepibile e può vaporizzare un conduttore di spessore notevole all’istante. Scarichi dielettrici di grande velocità e di energia rappresentano uno delle piu’ spiacevoli esperienze che gli ingegneri elettrotecnici incontrano nella pratica.

I RITORNI ENERGETICI  IN FORMA  MAGNETICA .

Le potenti correnti prodotte dall’improvvisa espansione di un campo dielettrico , generano naturalmente  energia magnetica.  L’inerzia del campo magnetico limita l’aumento di corrente a valori realistici.  L’accumulatore scarica tutta la sua energia al campo magnetico e l’intero processo inizia  di nuovo. L’inverso del prodotto  della capacita di immagazzinamento magnetico  e la capacità di immagazzinamento dielettrico rappresentano la frequezna o il passo in cui si verifica questo scambio energetico.  Questo passo può o meno  contenere armoniche  a seconda dell’estenzsone dei limiti in cui il conduttore  delimita l’energia

IMPEDENZA CARATTERISTICA COME RAPPRESENTAZIONE DI PULSAZIONE DEL CAMPO ENERGETICO.

Il rapporto tra la  capacità di memorizzazione magnetica con quella del dielettrico è chiamata caratteristica di impedenza . Questo dà il rapporto  di voltaggio massimo alla corrente massima nella struttura oscillante . Tuttavia, dato che  con l’accumulo di energia magnetica è’esterno e l’archiviazione dielettrica è ’interna,  il campo energetico totale  o doppio, pulsa in forma o in dimensione. L’asse  di questa pulsazione di forza è l’impedenza del sistema che mostra che oscillazione e pulsazione avvengono alla frequenza di oscillazione.

ENERGIA NELLA MATERIA

Quando la tensione o l’impedenza aumenta l’enfasi va al flusso verso l’interno, se l’impedenza è alta e il rapporto di cambio abbastanza veloce (una perfetta serie di overtone), sembrerebbe possibile che la compressione dell’energia la trasformi in materia e la riconversione di questa materia in energia può o meno sincronizzarsi con il ciclo di oscillazione.. Questo è quello che potrebbe essere considerato un super-condensatore, cioè conversione stabile a lungo termine in materia.

FRAINTENDIMENTI DELLA TEORIA ATTUALE SULLA CONDENSAZIONE

L’equivoco che la condensazione sia il risultato dell’accumulo di elettroni ha seriamente distorto la nostra visione dei fenomeni dielettrici.  Anche la teoria della velocità della luce come limite di flusso di energia, che vale anche per  le forza magnetica e la velocita della material, limita la nostra capacità di visualizzare o capire certe possibilità nei fenomeni elettrici. Il vero funzionamento  dello spazio libero del condensatore può essere illustrato dal seguente esempio. E’ stato detto precedentemente che le linee di forza dielettriche terminano sui conduttori.  Nessuna linea di forza può finire nello spazio. Se noi prendiamo ciascun conduttore e lo spostiamo nel punto più remoto dell’universo , nessuna linea di forza può estendersi da questo elettrodo all’altro conduttore. Esso non può avere  spazio libero per la condensazione , indipendentemente dalla grandezza dell’elettrodo, pertanto non può immagazzinare energia.  Questo indica che lo spazio libero di condensazione di un oggetto è la  somma della reciproca capacità di questo verso tutti gli oggetti conduttori dell’universo.

LO SPAZIO LIBERO DELL’INDUTTANZA E’ INFINITO

Steinmetz, nel suo libro “The theory and calculation of transient Electric Phenomena and Oscillation” che parla del  comportamento generale o unificato dell’ elettricità,  sottolinea che l’induttanza di un conduttore isolato filamentoso, di qualsiasi unità  di lunghezza deve essere infinita. Dato che non esiste nessuna immagine di correnti che contenga  il campo magnetico , questa puo  crescere all’infinito. Questa grande quantità  di energia non può essere recuperate rapidamente a causa della velocità finite di propagazione del campo magnetico. Questo da una non reattiva  o componente energetica all’induttanza che viene detta radiazione elettromagnetica.

IL LAVORO DI TESLA, STEINMETZ E FARADAY.

Nel sopramenzionato libro di Steinmetz egli sviluppa alcune equazioni piuttosto uniche per capacità. Tesla ha dedicato una gran parte dei suoi studi ai fenomeni dielettrici e ha fatto in questo campo numerose scoperte.  Molto di questo lavoro deve ancora essere pienamente apprezzato. E’ mia opinione che i fenomeni di dielettricità è campo libero  per nuove profonde scoperte.  E ironico che sia stato abbandonato il concetto di linee di forza associati con un fenomeno misurati in un unità di misura chiamata Farad (da Farady), la cui comprensione delle forze e campi ha portato alla possibilità di visualizzazione dei fenomeni elettrici.

DOMANDA SULLA VELOCITA’ DEL FLUSSO DIELETTRICO

Si è affermato che tutte le linee di forza magnetiche devono essere chiuse in se stesse, e che tutte le linee di forza dielettriche devono terminare su una superficie conduttiva. Si può dedurre da queste due leggi fondamentali che nessuna linea di forza può terminare in uno spazio libero. Questo ha dato origine ad una domanda interessante circa lo stato delle linee di flusso dielettrico prima che le linee di forza abbiano avuto il tempo di propagarsi nel conduttore neutro. Durante questo tempo sembrerebbe che le linee di forza non avendo raggiunto il conduttore neutro distante, sarebbero finite nello spazio nel loro punto piu’ avanzato di fronte d’onda. Si potrebbe concludere che sia le linee di forza si propagano istantaneamente o o sono sempre esistite e si tratta di  spazio modificato o coniugato che esiste entro gli stessi confini dello spazio ordinario. Le proprietà delle linee di forza entro questo spazio coniugato puoò non obbedire alle leggi dello spazio come viene normalmente concepito .

IMPORTANTE MATERIALE DI RIFERIMENTO :

1. Electricity and Matter, J. J. Thompson, New York, l906, Scribner’s Sons, and l904, Yale University.

2. Elementary Lecture on Electric Discharges, Waves, and Impulses and other Transients, C. P. Steinmetz, second edition, 1914, McGraw-Hill.

3. Theory and Calculation of Transient Electric Phenomena and Oscillations, C. P. Steinmetz, third edition, l920, McGraw-Hill. Section III Transients in Space, Chapter VIII, Velocity of Propagation of Electric Field.

… tentativo di traduzione non professionale…


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