Страница 125 из 150
Со всеми помехами можно успешно бороться лишь путем полной и совершенной изоляции ПД и всей измерительной аппаратуры от окружающей среды, в частности с помощью заземленной герметичной металлической камеры или даже целой комнаты. Но и комната не гарантирует полной изоляции, например, от таких полей, как хрональное; в последнем случае можно применить полиэтиленовую защиту. В наших опытах все соединительные провода, клеммы и приборы экранированы и заземлены, двигатель помещен в заземленную калориметрическую бомбу с толщиной стенок 20 мм, внутренним диаметром 70-90 мм и высотой 70-210 мм, бомба изготовлена из меди или стали, во втором случае исключается влияние магнитного поля, испытаны также экранирующие герметичные алюминиевые боксы и т.д. Этого, конечно, недостаточно для идеальной изоляции устройства, но полученные результаты позволяют сделать все необходимые качественные и количественные выводы. Это становится возможным благодаря применению целого комплекса различных ПД, при этом удается даже получить представление о величине посторонних наводок.
Проведены тысячи опытов, в них изучены самые различные материалы во всевозможных условиях, состояниях и сочетаниях - металлы, полупроводники и диэлектрики. Металлы использованы в виде кристаллов, пластин, фольги разной толщины, проволоки, напыленных в вакууме слоев и порошка, спеченного и свободно насыпанного; полупроводники - в виде кристаллов, пластин, выращенных слоев, порошка и тех многочисленных модификаций, которые предусмотрены технологией электронной промышленности; диэлектрики - в виде конденсаторов. Условия всех опытов изотермические, температура комнатная или повышенная с помощью термостата, давление атмосферное или пониженное до значений (2-5)·10-5 мм рт. ст. Во всех случаях обнаружен предсказанный ОТ эффект возникновения нескомпенсированной ЭДС, которая вызывает незатухающую круговую циркуляцию электрического заряда и тем самым нарушает закон Вольта и второй закон термодинамики Клаузиуса. Результаты многих опытов кратко описаны в работе [10], но, к сожалению, в этих опытах не всегда удавалось должным образом избавиться от детекторного эффекта.
Здесь я ограничусь обсуждением лишь экспериментов с тщательно изолированными двигателями ПД-14, специально спланированными для подтверждения основных теоретических выводов гл. XXIII. Испытанные двигатели состоят из трех и более металлов, образцам которых придана форма пластин толщиной около 3 мм, контакт между ними осуществляется с помощью особых зажимов, площадь контакта составляет 1-3 см2. Для возможности сравнения различных материалов в качестве двух неизменных проводников цепи использованы медь и алюминий, служащие эталонами. Пластины соединены между собой последовательно в соответствии со схемой
– Cu – X – Al – Cu –
где X - испытуемая или испытуемые пластины.
Из схемы видно, что медный проводник разорван, в разрыв включен измерительный прибор, который как бы играет роль звена 2, заключенного между звеньями 1 (рис. 38, в). Правая медная пластина, контактирующая с алюминием, присоединена к положительной клемме прибора, левая, контактирующая с испытуемым материалом, - к отрицательной. Температура испытаний комнатная, условия изотермические, давление понижено до значений (2-5)·10-5 мм рт. ст. Если используется атмосферное давление, то соответствующая ЭДС отмечается индексом «а» внизу. Помимо эталонных меди и алюминия в опытах фигурируют также теллур, висмут и никель.
В табл. 1-3 приведены значения нескомпенсированной ЭДС ? для цепи, составленной из двух и трех металлов, причем данные табл. 2 относятся к атмосферным условиям.
Таблица 1.
№
Схема соединения пластин
ЭДС ?2 , мкВ
1
Cu – Al – Cu
2
Cu – Ni – Cu
3
Cu – Bi – Cu
4
Cu – Te – Cu
- 0,70
Из табл. 1 видно, что два металла дают либо нулевую, либо сравнительно небольшую ЭДС. Наличие этой ЭДС при двух металлах противоречит теории и объясняется действием паразитного детекторного эффекта. Сопоставление данных табл. 1 и 3 говорит о том, что указанный штатив-эффект сравнительно невелик. Вместе с тем надо полагать, он в большей или меньшей степени присутствует во всех экспериментах.
Таблица 2.
№
Схема соединения пластин
ЭДС ?3а, мкВ
1
Cu – Ni – Al – Cu
2
Cu – Bi – Al – Cu
3
Cu – Te – Al – Cu
- 0,60
Обращает на себя внимание сильное влияние на величину ЭДС адсорбированных поверхностями металла газов. Эти газы образуют и сильно изменяют термодинамические свойства тех самых тончайших слоев х, в которых разыгрывается интересующая нас картина. В результате газы начинают играть роль проводников 1 на рис. 38, в, и вследствие этого основной металл 2 из рассмотрения выпадает. Это хорошо видно из сравнения табл. 2 и 3, где ЭДС на воздухе существенно ниже, чем в вакууме.
Таблица 3.
№
Схема соединения пластин
ЭДС ?3 , мкВ
1
Cu – Ni – Al – Cu
+ 0,03
2
Cu – Bi – Al – Cu
+ 0,16
3
Cu – Te – Al – Cu
- 4,15
После нескольких часов вакуумирования адсорбированные газы удаляются, срабатывает основной металл, ЭДС резко возрастает. Поэтому, чтобы избежать влияния газов, в опытах вакуумирование длится не менее двух суток. Согласно теории, симметричное соединение должно исключить из игры те проводники, которые соприкасаются с одноименными материалами. Это косвенно подтверждается характером влияния адсорбированных газов (табл. 2). Более сложные случаи симметричного соединения проводников представлены в табл. 4. Здесь позиции 1 и 2 соответствуют схеме в на рис. 38,
Таблица 4.
№
Схема соединения пластин
ЭДС, мкВ
1
Cu – Bi – Te – Bi – Al – Cu
?4 = - 3,97
2
Cu – Ni – Te – Ni - Al – Cu
?4 = - 2,17
3
Cu – Ni – Bi – Te – Bi – Ni – Al – Cu
?5 = - 2,99
4
Cu – Ni – Bi – Te – Ni – Al – Bi – Cu
?5 = + 1,71
а позиция 3 - схеме г на том же рисунке. В первых двух позициях из рассмотрения должен выпасть теллур, а в третьей - теллур и висмут. Но опыт не показывает ожидаемого полного выпадения указанных металлов и превращения четырех- и пятизвенной цепей в трехзвенную. Согласно опытным данным, ЭДС цепи, как и положено, несколько снижается по сравнению с ЭДС теллура, но не достигает тех значений, которые в табл. 3 соответствуют трехзвенной цепи для висмута и никеля. Наблюдаемое недостаточно точное следование теории тоже можно объяснить влиянием внешних помех. В этом смысле теллур обладает ярко выраженными детекторными свойствами.
Пять металлов, присутствующих в позиции 3 табл. 4, можно соединить по схеме рис. 38, д. В этом случае все они вносят свой посильный вклад в ЭДС (табл. 4, позиция 4). Отсюда видно, какое большое влияние на ЭДС оказывает конкретное сочетание и чередование проводников в цепи. Аналогичная картина наблюдается при перестановке любых двух металлов; например, соответствующие данные для четырехзвенной цепи приведены в табл. 5.
Таблица 5.
№
Схема соединения пластин
ЭДС ?4 , мкВ
1
Cu – Bi – Te – Al - Cu
- 2,10
2
Cu – Te – Bi - Al – Cu
- 0,65
Особый интерес представляют цепи, в которых последовательно, соединяются между собой целые блоки проводников (назовем их элементами) типа тех, которые приведены в табл. 3. Например, цепи табл. 6 содержат по два таких элемента. Из таблицы видно, что последовательное соединение двух
Таблица 6.
№
Схема соединения пластин
ЭДС ?3х2 , мкВ
1
Cu – Ni – Al – Cu – Ni – Al – Cu
+ 0,01
2
Cu – Bi – Al – Cu – Bi – Al – Cu
+ 0,10
3
Cu – Te – Al – Cu – Te – Al – Cu
- 1,90
одинаковых элементов не приводит к двухкратному увеличению ЭДС цепи. Наоборот, фактическая суммарная ЭДС цепи оказывается почти вдвое ниже, чем ЭДС каждого из элементов, входящих в цепь. Это объясняется тем, что контактная ЭДС зависит не только от температуры, но и от потенциала (заряда) (см. уравнение (336)). В результате соседние элементы гасят ЭДС друг друга. Таким образом, нельзя воспользоваться соблазнительной идеей без особых мудростей соединить между собой последовательно и параллельно большое множество - тысячи и миллионы - однотипных элементов и получить таким образом мощный термоэлектрический вечный двигатель второго рода, способный бесплатно питать различные полезные и бесполезные устройства.