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ⓘ Trasmettitore damplificazione. Il trasmettitore di amplificazione o ingrandimento è un oscillatore armonico ad alta potenza proposto dallingegnere e inventore s ..




Trasmettitore damplificazione
                                     

ⓘ Trasmettitore damplificazione

Il trasmettitore di amplificazione o ingrandimento è un oscillatore armonico ad alta potenza proposto dallingegnere e inventore serbo Nikola Tesla per la trasmissione di energia elettrica senza fili e potenzialmente illimitata. Il suo principio di funzionamento, una versione alternativa della bobina di Tesla, è alla base dei due impianti costruiti a Colorado Springs e Long Island.

Il trasmettitore damplificazione è un trasformatore a nucleo ad aria multi-risonante che può generare tensioni molto alte. Tesla originariamente lo chiamò "trasformatore risonante auto rigenerativo", una definizione che non è più in uso comune.

                                     

1. Storia

Il primo amplificatore in inglese magnifying transmitter, letteralmente "trasmettitore dingrandimento" fu assemblato a New York nel periodo fra il 1895 ed il 1898. Il più grande fu costruito nel 1899 a Colorado Springs, Colorado. Tale macchina fu usata per condurre esperimenti fondamentali nello studio della comunicazione e trasmissione elettrica di potenza senza fili. Essa aveva diametro di 15.5 metri, sviluppava un potenziale di 3.5 - 4 MV ed era capace di produrre scariche elettriche di lunghezza superiore a 30 m.

Il trasmettitore di ingrandimento fu definito dallo stesso Tesla, nella sua autobiografia, come "la mia migliore invenzione". Era infatti convinto che la sua turbina avrebbe ben presto sostituito tutti i motori termici usati nel mondo per la fornitura dellenergia elettrica. Daltra parte era ben conscio del fatto che ciò avrebbe comportato una svolta radicale, con labbandono degli antiquati modelli di motori già esistenti e sui quali lindustria investe miliardi di dollari:

                                     

2. Larrivo a Colorado

Nel 1899, Tesla decise di cominciare la sua ricerca a Colorado SpringsScelse questo luogo in primo luogo per via delle sue frequenti tempeste, nonché per lelevata altitudine, e il basso tasso di umidità minimizzando le perdite di cariche elettriche attraverso materiali isolanti. Tesla teneva un diario personale dei suoi esperimenti del laboratorio di Colorado Springs, dove trascorse quasi nove mesi. Esso consiste in 500 pagine di appunti scritti a mano e circa 200 disegni, registrati cronologicamente fra il 1º giugno 1899 e il 7 gennaio 1900 parallelamente al suo lavoro, contiene inoltre le spiegazioni dei suoi esperimenti.

                                     

3. Circuiti elettrici sintonizzati

In Colorado Tesla costruì molti trasformatori risonanti più piccoli e condusse altre ricerche su concatenati circuiti elettrici sintonizzati. Tesla progettò vari apparecchi atti a determinare lenergia elettrica ricevuta, inclusi coesori rotanti. Questi usavano un meccanismo ad orologio di ingranaggi guidati da una molla a bobina che ruotava un piccolo cilindro di vetro contenente polveri metalliche. Questi esperimenti furono lo stadio finale dopo anni di lavoro su circuiti elettrici sintonizzati. Questi strumenti furono costruiti per dimostrare come un ricevitore senza fili potrebbe essere sintonizzato per rispondere a specifici segnali complessi. Tesla registrò nel suo diario nel 2 gennaio 1900 che un separato trasformatore risonante sintonizzato alla stessa alta frequenza di un altro trasformatore risonante ad alta frequenza più grande che agisce come un trasmettitore riceve energia dalla bobina più grande: una delle molte dimostrazioni della trasmissione di energia elettrica senza fili. Questi esperimenti aiutarono a confermare la priorità di Tesla nellinvenzione della radio durante le tarde dispute nei tribunali. Questi trasformatori con nucleo ad aria risonanti ad alta frequenza erano i predecessori di sistemi che vanno dalla radio alla risonanza magnetica nucleare medica.



                                     

4. Trasmissione di potenza

Il 4 luglio 1899 Tesla scoprì le onde stazionarie terrestri. Egli dimostrò che la terra si comporta come un conduttore ed è attraversata da correnti elettriche. Dimostrò inoltre che la terra è in grado di rispondere a determinate frequenze di vibrazione elettrica, conducendo esperimenti che contribuirono a comprendere i fenomeni di propagazione elettromagnetica e della risonanza terrestre. Trasmise segnali radio per molti chilometri e costruì tubi al neon capaci di illuminarsi al solo contatto con il terreno circostante il campo elettromagnetico.

Il lavoro di Tesla era soprattutto orientato allobiettivo della trasmissione di energia senza fili in quantità industriale su grandi distanze per mezzo prima di onde trasversali, e poi di meno estese e più immediate onde longitudinali. Egli dimostrò che lenergia elettrica può essere diffusa utilizzando non solo la superficie terrestre, ma anche la zona atmosferica detta ionosfera, dove risiede la cosiddetta risonanza di Schumann, argomentando che chiunque, sintonizzandosi con opportuni apparecchi riceventi, avrebbe potuto estrarre corrente elettrica gratuitamente. Tesla fu anche in grado di trasmettere a frequenze estremamente basse ELF attraverso il terreno, come tra la superficie della terra e lo strato di Kennelly-Heaviside, e ottenne brevetti per trans-ricevitori, strumenti che sviluppavano onde stazionarie.

Lamplificatore di potenza fu la base del progetto della Wardenclyffe Tower di Tesla. Sebbene le moderne bobine di Tesla siano disegnate per generare scariche distruttive, questo sistema fu progettato per la comunicazione senza fili e la trasmissione di potenza via onde longitudinali e correnti telluriche. Nel 1925 John B. Flowers avanzò una proposta per provare il sistema di Tesla ed implementarlo. H. L. Curtis il capo dellUfficio degli Standards dei Laboratori Radio a Washington, e J. H. Dillinger, un fisico, rivedettero la proposta, ma declinarono di attuare il piano proposto.

                                     

5. Loscillatore elettromeccanico

Già presso Colorado Springs Tesla aveva sviluppato una macchina che definì oscillatore elettromeccanico Electro-mechanical oscillator, una fonte di frequenza stabile o corrente elettrica alternata isocrona, usata in congiungimento con apparati senza fili sia trasmittenti sia riceventi. Questo elemento di circuito era applicato alla stessa maniera di come lo sono oggi i cosiddetti oscillatori al quarzo, scoperti negli anni 1920. Egli propose luso di questo strumento per lesplorazione geofisica, o sismologia - una tecnica che chiamò telegeodinamica, ma che preferì non diffondere in quanto secondo lui questa tecnica era capace di generare fortissime scosse di terremoto.

                                     

6. Il trasmettitore damplificazione e la Wardenclyffe Tower

La configurazione strutturale del trasmettitore damplificazione di Wardenclyffe è conosciuta non solo attraverso i brevetti di Tesla ma anche grazie ai vari disegni nei quali fu concepito e riprodotto il modello. Il trasmettitore damplificazione si differenzia dalla "classica" bobina di Tesla per alcuni notevoli particolari: in primo luogo, il corto avvolgimento primario e quello secondario hanno un accoppiamento magnetico più denso. A causa di questo egli prese misure più drastiche nellassorbire le scariche del primario e provvedere ad un maggior isolamento tra primario e secondario, e in aggiunta alle due bobine di grande diametro che compongono loscillatore principale, aggiunse una terza bobina che chiamò bobina extra.

                                     

7. Costruzione e teoria doperazione

Nella classica bobina di Tesla vi sono due avvolgimenti di rame. Il primario, pilota la parte più bassa del secondario formando la portante che risuona nellintera seconda bobina del trasformatore. Nel trasmettitore damplificazione, le due parti, portante del primario e risonante del secondario, sono distinte in due bobine separate. Dal punto di vista dellanalisi del circuito, cè una sottile differenza tra la bobina di Tesla classica e il trasmettitore damplificazione.

La bobina extra a toroide di forma toroidale o risonatore elicoidale può essere fisicamente separata dalle due strettamente accoppiate che comprendono loscillatore principale o la sezione guida. La potenza è alimentata dalloscillatore principale al terminale più basso della bobina risonante extra attraverso un conduttore elettrico di grande diametro o tubo per minimizzare le scariche.

La base guida della bobina extra del trasmettitore si comporta come un risonatore elicoidale a onda lenta, la disturbanza assiale che si propaga ad una velocità compresa tra l1 % e il 10 % della velocità della luce nello spazio libero. La velocità assiale del campo elettromagnetico del trasmettitore damplificazione è stabilita dal punto della bobina e la velocità di propagazione della carica elettrica attraverso il circuito.



                                     

8. Operazione

Tesla tentò di sviluppare onde stazionarie di frequenza molto bassa nel circuito elettromagnetico della terra. Basato su osservazioni fatte con questo apparecchio, riportò che un tipo di risonanza terrestre - coinvolgente lenergia tellurica della terra - potrebbe essere eccitata col trasmettitore damplificazione. Egli scoprì che la frequenza di risonanza della terra è di circa 8 Hz. Nel 1950 ricercatori confermarono che la frequenza risonante della cavità ionosferica della terra era in quella portata. In operazione normale lapparecchio è relativamente silenzioso, generando un campo elettrico di grande potenza, ma se la tensione eccede un certo valore, lapparecchio diventa piuttosto rumoroso.

                                     

9. Brevetti di Tesla coinvolti

  • "Apparatus for Utilizing Effects Transmitted from a Distance to a Receiving Device through Natural Media," U.S. Patent 685.953, Nov. 5, 1901
  • "System of Transmission of Electrical Energy," U.S. Patent 645.576, 20 March 1900
  • "System of Signaling," U.S. Patent 725.605, Apr. 14, 1903
  • Electrical Transformer, U.S. Patent 593.138, 2 November 1897
  • "Method Of Utilizing Radiant Energy," U.S. Patent 685.958, 5 November 1901
  • "Apparatus for Utilizing Effects Transmitted From A Distance To A Receiving Device Through Natural Media," U.S. Patent 685.955, Nov. 5, 1901
  • "Apparatus for Transmission of Electrical Energy," U.S. Patent 649.621, 15 May 1900
  • "Apparatus for Utilizing Effects Transmitted through Natural Media," U.S. Patent 685.956, Nov. 5, 1901
  • "Art of Transmitting Electrical Energy through the Natural Mediums," U.S. Patent 787.412, Apr. 18, 1905
  • "Apparatus for Transmitting Electrical Energy," Jan. 18, 1902, U.S. Patent 1.119.732, Dec. 1, 1914
  • Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles, U.S. Patent 613.809, 8 November 1898
  • "Method of Signaling," U.S. Patent 723.188, Mar. 17, 1903
  • "Method of Utilizing Effects Transmitted through Natural Media," U.S. Patent 685.954, Nov. 5, 1901
  • "System of Transmission of Electrical Energy," U.S. Patent 645.576, Mar. 20, 1900
  • Means for Generating Electric Currents, U.S. Patent 514.168, 6 February 1894
  • System of Electric Lighting, U.S. Patent 454.622, 23 June 1891
                                     

10. Il Sistema mondiale di trasmissione senza fili

Già nel 1900 Nikola Tesla annunciò linvenzione di un "Sistema mondiale di trasmissione senza fili" World Wireless System che avrebbe sfruttato il trasmettitore di ingrandimento insieme ad altre sue invenzioni per la creazione di una rete mondiale di energia libera e senza fili:

Il "Sistema mondiale di trasmissione senza fili" progettato da Tesla era basato sullo sfruttamento delle seguenti "importanti invenzioni e scoperte":

  • Il Trasmettitore dingrandimento
  • Il Sistema senza fili di Tesla
  • Le onde stazionarie terrestri.
  • Il Trasformatore di Tesla
  • L Arte dellindividualizzazione