C-Generator ist auch kein Perpetuum Mobile

A. Einstein 1905: Zur Elektrodynamik bewegter Körper. /1/, /2/ "Das die Elektrodynamik Maxwells - wie dieselbe gegenwärtig aufgefasst zu werden pflegt - in ihrer Anwendung auf bewegte Körper zu Asymmetrien führt, welche dem Phänomene nicht anzuhaften scheinen, ist bekannt. Man denke z. B. an die elektrodynamische Wechselwirkung zwischen einem Magneten und einem Leiter. Das beobachtbare Phänomen hängt hier nur ab von der Relativbewegung von Leiter und Magnet, während nach der üblichen Auffassung die beiden Fälle, dass der eine oder der andere dieser Körper der bewegte sei, streng voneinander zu trennen sind. Bewegt sich nämlich der Magnet und ruht der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten ein elektrisches Feld von gewissem Energiewerte, welches an den Orten, wo sich Teile des Leiters befinden, einen Strom erzeugt. Ruht aber der Magnet und bewegt sich der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten kein elektrisches Feld, dagegen im Leiter eine elektromotorische Kraft, welcher an sich keiner Energie (1) entspricht, die aber - in Gleichheit der Relativbewegung bei den beiden ins Auge gefassten Fällen vorausgesetzt- zu elektrischen Strömen (2) von derselben Grösse und demselben Verlaufe Veranlassung gibt, wie im ersten Falle die elektrischen Kräfte" (1), (2) Anmerkung des Autors: Die Worte "an sich keiner Energie" und "elektrischen Strömen" sind nach meinem Verständnis der theoretischen Elektrotechnik widersprüchlich und verlangen einigen Aufwand an Geistesarbeit. Besonders delikat wird die Sache nach dem Studium der Artikel unter dem Titel "N Maschinen und ähnliche Generatoren" /3/ Ein durchmagnetisierter Leiter rotiert OHNE Relativbewegung zum Magneten in einem homogenen axialen Magnetfeld hoher Feldstärke. Zwischen Regionen hoher (Aussenrand) und niedriger (Achse) Umfangsgeschwindigkeit kann mit feststehenden Schleifkontakten eine Spannung abgegriffen werden. Verschiedene Forscher, ganz besonders Bruce de Palma hat diesen von ihm sogenannten N-Generator in mehreren Modellen aufgebaut und publiziert. Der N-Generator soll einen Wirkungsgrad von bis zu 2000% aufweisen und Leistungen bis Megawatt produzieren. Was liegt in der heutigen Zeit der Energieknappheit und Umweltproblemen n"her, als sich mit diesen oben genannten physikalischen Effekten zu befassen? Der N-Generator von Bruce de Palma hat drei wesentliche konstruktiv beeinflussbare Parameter. Nämlich die magnetische Induktion B, die Drehzahl bzw. die Drehfrequenz f und der Scheibenradius r der nicht ferromagnetischen Leiterscheibe. Insbesondere ist der Radius r begrenzt auf Grund der endlichen Masse und hohen Preise kommerzieller Permanentmagnete. Die elektrische Spannung des N-Generator kann berechnet werden zu:

U = 2 pi f B (ra^2 - ri^2) / 2 = circa ½ omega B r^2 für ri << ra

Die abgegebene Leistung wird nur begrenzt durch den inneren ohmschen Widerstand der rotierenden Leiterscheibe, sowie den ohmschen Widerstand der Stromabnehmer. Ausgehend von diesem N-Konzept habe ich seit einem Jahr intensiv geforscht und den von mir sogenannten C-Generator entwickelt, welcher in Bezug auf den Dreiervektor (B,r,v) ein orthogonales Derivat des N-Generators ist.

Auf einer Welle aus rostfreiem und daher nicht magnetisierbarem Stahl sind symmetrisch zwei Pakete Permanentmagnete (Ferrit) fest aufgepresst. Es gibt also auch hier keine Relativbewegung zwischen Leiter und Magneten! Die Magnete sollten nach meinen Ideen radial magnetisiert sein um optimale elektrische Ausgangsleistung zu erzielen. Aus Kostengründen wurden im vorliegenden Modell jedoch axial magnetisierte Lagertypen verwendet, bei denen die radiale Komponente des magnetischen Flusses wirksam wird. Die beiden Magnetpackete sind polmässig gegeneinander geschaltet, damit die Feldlinien möglichst radial nach aussen gedrängt werden ohne sich gegenseitig allzustark zu schwächen. Konzentrisch über dieser "Magnethantel" ist ein elektrisch gut leitendes, aber nicht magnetisierbares Rohr aus 5mm starkem Aluminium montiert. Auf diesem Aluminiumrohr sind an der Stelle, wo die radiale magnetische Flussdichte null ist, bzw. die Polarität wechselt je ein Schleifring aus Kupfer aufgeschrumpft. Dieser auf der Drehbank abgedrehte und teilweise ausgewuchtete Rotor wird beidseitig in Kugellagern gehalten. Auf einer Seite wird über ein Uebergangsstück bestehend aus Gartenschlauch und Schlauchbriden der Gleichstrom-Antriebsmotor angeschlossen. Dieser versetzt den Rotor in Rotation mit einer Drehzahl von bis zu 3600 Umdrehungen pro Minute (Drehfrequenz = 60Hz).

Ausserhalb der beiden Schleifringe ist je eine Kollektorplatte aus dickem Aluminiumblech montiert mit jeweils acht Messing-Haltern für Kohlebürsten. Nach langen Versuchen habe ich herausgefunden, dass für diese Applikation Silbergraphitkohlebürsten optimal geeignet sind. Es sind je nach Versuch ein bis acht Kohlen pro Seite bestückbar, wobei die Anpresskraft mittels Druckfeder eingestellt werden kann im Bereich von 0,1N bis 5N. Auf Grund des geringen Reibungskoeffizienten der Silbergraphitelektroden beträgt die tangentiale Reibkraft nur etwa 10% der radialen Normalkraft. An jeder Kollektorplatte ist ein Loch für den Anschluss eines Verbrauchers vorgesehen. Für automatisierte Messungen mit einem Personal Computer sind alle interessanten elektrischen Potentiale auf eine Klemmenleiste geführt. Zangenampermeter, Millivoltmeter, Milliohmshunt, Dynamometer, Stopuhr etc. ergänzen den Messpark je nach Versuchsaufbau. Eine Analyse der geometrischen und magnetischen Verhältnisse am Generator erlaubt die exakte Berechnung der elektrischen Spannung welche am Rohrende via Schleifringe abgenommen werden kann. Die Spannung kann hergeleitet werden aus der Lorentzkraft /4/, welche im Rohr die Feldstärke E erzeugt.

E = -v*B, wobei v = 2*Pi*f*R

Das Linienintegral der Feldstärke über der Rohrlänge L führt zum Potential

Gemäss Definition des elektrischen Potentials im elektrischen- und Strömungsfeld ist U = - phi. Somit ist:

U = 2 * Pi * f * B * R * L, wobei R = Rohrradius Leiterrohr,

L = Kollektordistanz (Rohrlänge)

B = Integrale magnetische Flussdichte in radialer Richtung!

f = Rotationsfrequenz in Hz

Pi= Kreiszahl

2*Pi*f = Kreisfrequenz Omega

Im Modell ist der innere Widerstand bzw. der innere Leitwert, welcher den maximalen Strom bestimmt folgendermassen aufgeteilt:

Rohrwiderstand zwischen den Schleifringen berechnet: circa 20 mOhm

Frittwiderstand und Kohlen zusammen gemessen : circa 0,3 mOhm

Kollektorplatten zusammen gemessen : circa 0,3 mOhm

Gesamtwiderstand des Generators aufgerundet also : circa 0,7 mOhm,

Der kleinste bei meinen Verhältnissen überhaupt realisierbare Lastwiderstand Ra (Shunt) beträgt circa 0,3mOhm (Kupferkabel mit 12mm Durchmesser). Bei den vorliegenden Gegebenheiten beträgt die Leerlaufspannung bei 50Hz etwa 120mV. Der maximale fliessende Strom beträgt gemäss Ohmschem Gesetz somit:

Ik = U/(Ri + Ra) = 120mV / (0,7mOhm + 0,3mOhm) = 120A, was auch gemessen wurde mit einem Gleichstrom-Zangenampermeter. Die Messung des dabei entstehenden konzentrischen Magnetfeldes von 10 Mikrotesla pro Ampere um das Leiterrohr bzw. um den Leiter mit einer Hallsonde bestätigt den Stromwert gemäss den Gesetzen der Herren Oersted, Maxwell und anderer Kapazitäten. Das interessante an diesem Generator ist einerseits, dass anders als beim N-Generator von Bruce de Palme die Spannung und damit die Leistung konstruktiv über zwei Geometrieparameter steuerbar ist. Nämlich über den Rohrradius R wie beim N-Generator und aber zusätzlich über die Rohrlänge L. Genauso wie der N-Generator sollte dieser C-Generator rückwirkungsfrei sein, d.h. durch den Strom der durch das Rohr fliesst entsteht zwar ein konzentrisches Magnetfeld, welches wechselwirkt mit dem radialem Magnetfeld der Permanentmagnete. Dieses kann jedoch nach den bisherigen Ueberlegungen kein Bremsmoment erzeugen, weil ja die Magnete fest im Rotor verankert sind! Genauso wie beim N-Generator können hier auch keine Kräfte bremsend wirken, weil es keinen Stator gibt, an dem die Feldkräfte wirksam werden könnten. Wirbelstromverluste kann es sowieso nicht geben, da das System vollkommen rotations-symmetrisch und das Feld selbst homogen ist. Der Rest des Generators ist magnetisch nicht wirksam, so dass das Feld nirgends angreifen kann und der Antriebsmotor somit nur die Reibungsverluste der Kugellager, der Silbergraphitkohlen und der Luft aufbringen muss. Diese Verluste sind aber i. A. konstant und bekannt, so dass bei diesem Generator Systemparameter bestimmbar sind, bei denen die abgegebene elektrische Leistung grösser oder mindestens gleich der zugeführten mechanischen Leistung sein sollten!

Also wieder ein System, welches die Hauptsätze der Thermodynamik verletzt und als Perpetuum mobile bezeichnet werden kann? Aus Kostengründen (radial magnetisierte Permanentmagnete, Silbergraphitelektroden etc.) kann die Autonomie (noch) nicht erzeugt und somit auch nicht bewiesen werden. Die aufgezeichneten Diagramme zeigen allerdings einen interessanten, vielversprechenden Trend. Weitere Untersuchungen und Investitionen sind m. E. nötig zum besseren Verständnis der Problematik dieser Unipolarmaschinen. Neueste, differenziertere Untersuchungen mit geeigneten Instrumenten zeigen, dass dies möglicherweise eine Fehlinterpretation ist, weil ein Drehmoment bzw. ein Drehmomentstoss nicht zwingend feste Materie zum abstossen benötigt! (Vergleiche Raketenantrieb im Vakuum des Weltraums). Sobald im Leiterrohr (C-Generator) bzw. in der Leiterscheibe (N-Generator) ein nennenswerter Stromfluss zustande kommt, d.h. wenn der Generator belastet wird, so erreichen die Elektronen im Leiterrohr/Leiterscheibe eine von null verschiedene Driftgeschwindigkeit vd in Richtung des negativen Schleifringes in der Grössenordnung von etwa 6mm/sec. Der Vektor dieser Driftgeschwindigkeit vd steht senkrecht auf dem Vektor der magnetischen Flussdichte B der erregenden Magneten. Gemäss den Gesetzen des Herrn Lorentz entsteht nun eine Kraft, die vektoriell sowohl senkrecht auf B, als auch senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen zu liegen kommt. Diese, nennen wir sie sekundäre Lorentzkraft FLs zeigt nun leider und unerwünschterweise genau in die entgegengesetzte Richtung des Drehsinns des Leiterrohrs/Leiterscheibe! Das Linienintegral des Vektorproduktes FLs mal Leiterradius R entspricht für jeden Stromfaden einem Drehmomentstoss in die entgegengesetzte (falsche) Richtung. Die Multiplikation des Drehmomentstosses delta M mit der Kreisfrequenz omega ergibt direkt die zusätzlich aufzubringende mechanische Leistung Pmech. Diese entspricht (leider) exakt und wiederholt gemessen der abgegebenen elektrischen Leistung Pel.... Das Drehmoment wird nicht unmittelbar bei Stromentnahme am Generator wirksam, weil eben die Kräfte nicht direkt am Stator angreifen, sondern hinterlistig und sehr langsam wird die Rotationsenergie des Rotors angezapft. Wenn man als Experimentator nun mit Freuden einige 100 Ampere während 1 bis 10 Sekunden aus dem Generator zieht, merkt niemand etwas, weil eben das Massenträgheitsmoment die Drehzahl in dieser kurzen Zeit nicht verändern kann. Sobald aber über längere Zeit Energie abgezogen wird, geht die Drehzahl langsam aber konstant zurück. Somit ist der Impulserhaltungssatz von Herrn Newton voll und gänzlich gültig!

Konkretes Beispiel:

Generatorstrom : I = 45A

Leerlaufspannung: U = 100mV

Drehfrequenz : f1 = 50Hz (ohne Laststrom)

Drehfrequenz : f2 = 48Hz (mit Stromentnahme)

Zeitdauer : dt = 25sec

Massenträgheitsmoment berechnet und gemessen : J = 0,029 kgm^2

Elektrische Leistung total: Pel = I * U = 4,5W

Drehmoment M = J * delta omega / dt = 0,015Nm

mechanisch aufzubringende Leistung Pmech = M*omega = M*2*pi*f = 4,6W

Genaueste Messungen zeigten, dass während der Zeit dt der Antriebsstrom von 2,6A auf 2,8A gestiegen ist. Bei einer Antriebsspannung von 23V entspricht dies einer elektrischen Antriebsleistung Delta Pein = delta I * U = 4,6W

Damit ist das Perpetuum mobile auf der Basis N-Generator oder C-Generator leider bis auf weiteres gestorben.

 

Literaturnachweise:

/1/ Cremer Thomas : Interpretationsprobleme der speziellen Relativitätstheorie. Verlag Harri Deutsch

/2/ Sexl Roman,

Schmidt Herbert: Raum-Zeit-Relativität. Verlag Vieweg

/3/ Mielordt Sven : Tachyonenenergie Hyperenergie Antigravitation.

Verlag Raum&Zeit

/4/ Philippow Eugen: Grundlagen der Elektrotechnik. Akademische

Verlagsgesellschaft Leipzig

Weitere Publikationen zu obigem Thema:

/5/ Hilscher Gottfried: Energie im Ueberfluss, Ergebnisse unkonventionellen

Denkens. Verlag Sponholtz

/6/ Gülzow Heinz : Die N-Maschine: Umwandlung von magnetischer in

elektrische Energie: Verlag Raum&Zeit Nr. 35/88

/7/ Hansper Gerret : Newmann-Maschine. Verlag Raum&Zeit Nr. 36/88

/8/ Volkrodt Wolfgang: Die N-Maschine. Verlag Raum&Zeit Nr. 36/88