Peter Schmalkoke
Erstfassung 05.04.2001, Überarbeitung 06.04.2002Der Mythos um die N Maschine
Inhalt:
Einleitung
Das Prinzip der N Maschine
Das Problem mit der N Maschine
Experimente:
1. Induktion bei linearer Bewegung
2. Induktion bei Rotation
3. Wo entsteht die Spannung?
4. Kraft und Strom
Die N Maschine und das Induktionsgesetz
Weitere Quellen im Internet
Schlußwort
Haftungsausschluß
Einleitung
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Unter den Anhängern der Idee einer freien Energie (eine Definition
von Marco Bischof) wird viel über die N Maschine spekuliert. Dabei
handelt es sich um eine Erfindung von Bruce dePalma, bei der ein
gewöhnlicher Elektromotor einen stromerzeugenden Homopolargenerator
antreibt. Sein Generator hat einen anderen Aufbau, als bei den in-
dustriell eingesetzten Geräten. Er soll angeblich mehr Energie lie-
fern können, als für seinen mechanischen Antrieb zur Stromerzeugung
aufzubringen ist."This model produced 6.7 Horsepower but only took 1 Horsepower
to run itself"
Quellen: http://www.borderlands.de/files/nmachine.zip):Depalma.asc
www.newphys.se/elektromagnum/physics/KeelyNet/energy/depalma.ascDaher soll es möglich sein, den erzeugten Strom für den Antrieb des
Motors zu verwenden und darüber hinaus zusätzliche elektrische En-
ergie zu erhalten.
Das Geheimnis der N Maschine bezieht sich im Wesentlichen auf den
Homopolargenerator in der Maschine von dePalma, der hier vorgestellt
und diskutiert werden soll. Dieser Artikel soll auch anhand einiger
Experimente helfen, etwas Licht ins Dunkel zu bringen.
Das Prinzip des Homopolargenerators
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Entsprechend dem Faradayschen Gesetz wird in einem elektrischen
Leiter eine Spannung zwischen seinen Enden induziert, wenn er sich
relativ zu einem Magnetfeld so bewegt, daß er dabei Feldlinien
durchkreuzt. Die Spanung ist proportional zu dem magnetische Fluß,
der pro Zeiteinheit durchkreuzt wird.Dieses Gesetz scheint dem Homopolargenerator zugrunde zu liegen.
Im Gegensatz zu den traditionell benutzten Stromgeneratoren bewegt
sich beim Homopolargenerator der Leiter durch ein Magnetfeld, das
für jeden Punkt des Rotors zu jedem Zeitpunkt die gleiche Stärke
aufweist. Das wird ermöglicht, indem der Leiter in einem drehsym-
metrischen Magnetfeld eines Dipolmagneten um dessen Symmetrieachse
rotiert. Es handelt sich also um einen echten unterbrechungslosen
Gleichstromgenerator.Als Magnete mit großem Gesamtfluß sind axial polarisierte Ringmag-
nete gut erhältlich, wie sie auch in Lautsprechern eingesetzt wer-
den. Mit ihrer Hilfe sind N Maschinen gebaut worden und sie können
gut für eigene Experimente benutzt werden.Oft werden N Maschinen so gebaut, daß sich eine Metallscheibe vor
der Polfläche des Magneten befindet, die um die gemeinsame Achse
rotiert. Zur Verstärkung des Flusses wird gerne ein zweiter Ring-
magnet mit gleicher Flußrichtung auf der anderen Seite der Scheibe
angebracht. Bei Rotation der Scheibe entsteht dann zwischen ihrer
Achse und dem Rand eine elektrische Spannung, die über Schleifkon-
takte abgenommen werden kann.Der Aufbau wird vereinfacht, wenn der Magnet zusammen mit der
Scheibe rotiert. Dann ist auch die induzierte Spannung maximal,
weil sich kein Luftspalt zwischen Magnet und Scheibe befinden muß,
der den magnetischen Fluß behindert. In der Zone zwischen den Mag-
neten ist die Scheibe am stärksten durchflutet und dort entsteht
die größte elekrische Spannung.Alternativ zum Fluß in axialer Richtung kann auch mit radial ge-
richtetem Fluß durch die Scheibe gearbeitet werden. Dann entsteht
die Spannung zwischen den einander gegenüber liegenden beiden Sei-
ten der Scheibe. Maximal ist sie dort, wo das Produkt aus Flußdich-
te und Umfangsgeschwindigkeit sein Maximum hat. Die Spannung ist an
diesen Stellen mit Schleifern abzunehmen. Diese Variante wird aber
kaum benutzt.Die Metallscheibe wird nicht nur vom abgenommenen Strom durchflos-
sen, sondern muß auch einen starken magnetischen Fluß ermöglichen.
Daher sind sowohl ihre elektrische als auch die magnetische Leit-
fähigkeit für die Wirksamkeit der Maschine von Bedeutung. Eisen
stellt hier einen guten Kompromiß dar. Seine elektrische Leitfähig-
keit ist zwar im Vergleich mit anderen Metallen nicht besonders
hoch, aber die magnetische Leitfähigkeit ist hervorragend.Beispiele für N Maschinen mit Abbildungen habe ich auf diesen
deutschsprachigen Internetseiten gefunden:
http://www.borderlands.de/projects.n-machine.php3
http://www.hcrs.at/NMASCH.HTMEine Beschreibung des Homopolargenerators (auf englisch):
http://www.tinaja.com/glib/muse117.pdfFür Homopolargeneratoren höchster Leistung werden stärkere Magnet-
felder benötigt, als Permanentmagnete liefern können. Das Feld muß
dann mittels Spulen oder Supraleitern erzeugt werden. Da mit den so
erzeugten Feldstärken leicht die Grenze der magnetischen Sättigung
für Eisen überschritten werden kann, verliert es seinen Vorteil in
Bezug auf die magnetische Leitfähigkeit. Unter solchen Bedingungen
können für die rotierende Scheibe solche Metalle besser geeignet
sein, die einen besonders kleinen elektrischen Verlustwiderstand
bieten. Hier ist vorzugsweise Kupfer zu verwenden, dessen elektri-
sche Leitfähigkeit nur noch von Silber übertroffen wird.Das Problem mit der N Maschine
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Häufig wird beim Homopolargenerator das Vorhandensein eines Stators
nicht erkannt (z.B. www.borderlands.de/energy.n-machine.php3). Da-
raus wird dann gefolgert, daß gegen eine von außen wirkende Drehung
keine Gegenkraft auftreten kann. Weiter ergibt sich daraus, daß die
Maschine Energie liefern kann, ohne daß eine entsprechende Energie
für die Drehung aufzubringen ist. Messungen an einer Maschine von
dePalma (Sunburst Maschine) lassen diesen Schluß zu.
Robert Kincheloe, Professor of Electrical Engineering (Emeritus)
von der Stanford University hat im Jahre 1986 diese Maschine unter-
sucht. Er hat für die Erzeugung des Stromes in der Maschine weniger
Energieaufwand festgestellt, als es der (rechnerisch bestimmten)
erzeugten elektrischen Leistung entsprach. Meßfehler konnten nicht
identifiziert werden. Siehe auch
www.newphys.se/elektromagnum/physics/KeelyNet/energy/dpalma5.asc
oder http://www.borderlands.de/files/nmachine.zip: Dpalma5.ascEin anderes Wunder betrifft die Abhängigkeit des Wirkungsgrades von
der Rotationsgeschwindigkeit. Ich fand die Behauptung, daß er ab
einer bestimmten Drehzahl größer als 100% werden soll. Hier wird
zwar die Notwendigkeit einer aufzuwendenden Energie angenommen,
aber die Implikationen sind die gleichen. Für diese Aussage habe
ich allerdings noch keine zuverlässige Quelle ermitteln können.
Ein linearer Zusammenhang zwischen Drehzahl und abgegebener Span-
nung ist auf den oben genannten Beispielseiten dokumentiert. Zwar
kann man ein Anwachsen des Wirkungsgrades annehmen, wenn die me-
chanischen Reibungsverluste nicht linear mit der erzeugten Lei-
stung steigen, jedoch ergibt sich dadurch kein Wirkungsgrad von
über 100%.Experimente zur Funktion der N Maschine
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An diesem Punkt ist auch mein Interesse an dem Gerät entstanden und
ich habe angefangen, selber daran zu experimentieren, um die Zusam-
menhänge richtig zu verstehen. Diese Experimente erforderten nicht
viel mehr, als einen alten Lautsprechermagneten mit Polscheibe,
eine Bohrmaschine als Antriebsmotor, ein Oszilloskop zum Messen der
Spannungen und etwas Geschick und Phantasie zur Gestaltung der Ver-
suche. Schließlich konnte ich eine mir schlüssig erscheinende Theo-
rie daraus ableiten, die ich hier vorstellen möchte.Ich möchte mich und den Leser im Folgenden nicht zu sehr mit den
Einzelheiten der Aufbauten und Messungen aufhalten, die ich selber
zur Erforschung der N Maschine durchgeführt habe. Bei Bedarf bin
ich aber gerne bereit, diese im Einzelnen vorzustellen und zu dis-
kutieren.Ich hoffe, daß ich die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form
mit Worten vermitteln kann, ohne dabei zu sehr auf Einzelheiten
eher zufälliger Anordnungen eingehen zu müssen. Das sollte die
Allgemeingültigkeit der Aussagen unterstützen.Sinnvoller erscheinen mir dagegen prinzipielle Beschreibungen von
selber nachvollziehbaren Versuchsanordnungen.
1. Induktion bei linearer Bewegung
Bewegt man eine Drahtspule auf einem Eisenkern mit einem ihren Pole
an einem Pol eines Magneten vorbei bewegt, wird zwischen den Draht-
enden eine elektrische Spannung erzeugt. Am angeschlossenen Oszil-
loskop erkennt man, daß mit der Annäherung ein Spannungsimpuls er-
zeugt wird, dem bei der Entfernung ein weiterer mit umgekehrter
Polarität folgt. (Dieser Effekt ist leicht zu erkennen, da eine
Spule durch die Anzahl ihrer Windungen diese Spannung verstärkt.)Ganz anders sieht das Ergebnis aus, wenn nur ein Draht an dem Mag-
netpol vorbei geführt wird. (Um einen stärkeren Effekt zu erzielen,
kann man auch eine Spule aus mehreren Windungen benutzen, die dann
aber im Vergleich zum Windungsdurchmesser eng beieinander liegen-
müssen. So erhält man eine Reihenschaltung aus mehreren Drähten.)
Man kann beobachten, daß so lange, wie sich der Draht im Einfuß
des Magnetfeldes befindet und nur in eine Richtung bewegt wird,
eine Spannung mit nur einer Polarität erzeugt wird. Erst mit einer
Umkehr der Bewegungsrichtung ändert auch die induzierte Spannung
ihre Polarität.Im Gegensatz zum ersten Versuch kann hierbei auch ein Zeigerinstru-
ment benutzt werden (das viel träger arbeitet als ein Oszilloskop)
denn der Ausschlag erfolgt jeweils nur in eine Richtung.Bei beiden Versuchen spielt es keine Rolle, ob der Magnet oder der
Leiter bewegt wird, in dem die induzierte Spannung entsteht. Man
erhält jeweils die gleichen Ergebnisse.
2. Induktion bei Rotation
Für diese Versuche benötigt man einen Ringmagnet, eine Metallschei-
be mit ungefähr gleichem Durchmesser (Eisen ist gut geeignet), eine
Drehvorrichtung und ein Meßgerät für Spannungen im Millivolt-
Bereich.- Beginnen wir mit dem N-Effekt: Der Magnet wird zusammen mit der
zentrisch aufliegenden Metallscheibe um seine Achse rotiert.
Nun kann man mit Schleifkontakten (z.B. dicke Graphitminen aus
Druckbleistiften) zwischen der Mitte der Scheibe und ihrem Rand
eine Gleichspannung abnehmen. Diese Spannung wächst proportional
mit der Drehzahl.Was passiert nun, wenn nicht beide Teile rotieren?
- Drehen wir nur die Scheibe und lassen den Magnet ruhen, finden
wir wieder eine Gleichspannung zwischen Mitte und Rand der Schei-
be. Sie wird allerdings kleiner ausfallen, da es nun einen Luft-
spalt zum Magneten gibt, der den magnetischen Fluß in der Scheibe
verringert.- Drehen wir dagegen den Magneten und lassen die Scheibe ruhen,
dann können wir an der Scheibe keine Spannung mehr feststellen.- Wenn wir schließlich keinen der beiden Teile drehen, entsteht
ebenfalls keine Spannung.Es ist hiermit klar zu erkennen, daß nur eine Bewegung des Leiters
im magnetischen Feld in diesem eine Spannung erzeugt. Wie das Mag-
netfeld erzeugt wird, ist unwichtig, nur seine drehsymmetrische
Form ist wesentlich. Dann allerdings hat das Magnetfeld kein Merk-
mal, um von einer Relativbewegung zum Feld sprechen zu können.Man kann nicht sinnvoll von einer Rotation des Magnetfeldes oder
einer Drehbewegung relativ dazu sprechen. Da es vollkommen drehsym-
metrisch ist, besitzt es kein erkennbares Merkmal einer Rotation
und eine Rotationsgeschwindigkeit kann nicht gemessen werden. Zudem
ist es für die Funktion des Generators vollkommen ohne Bedeutung,
ob sich der Magnet dreht oder nicht. Vielmehr scheint das Magnet-
feld das notwendige, aber unbeteiligte Medium zu sein, in dem die
Induktionseffekte auftreten.Dies haben bereits auch andere festgestellt, siehe z.B.:
http://www.eskimo.com/~billb/freenrg/n-mach.html
http://www.tinaja.com/glib/muse121.pdfDemnach ist auch das Faradaysche Gesetz anders zu formulieren:
In einem elektrischen Leiter wird eine Spannung zwischen seinen
Enden induziert, wenn er sich in einem Magnetfeld relativ zu einem
zweiten Leiter in einer Meßanordnung so bewegt, daß er dabei Feld-
linien durchkreuzt und sich der magnetische Fluß in der Meßschleife
ändert. Die Spannung ist proportional zu der Änderung des magneti-
schen Flusses in der Schleife pro Zeiteinheit.Eine Beschreibung, die von einer Relativbewegung zu einem Magnet-
feld spricht, ist vereinfacht und genau gesehen falsch. Sie ist
allerdings sehr verbreitet und hat deshalb bereits zu viel Ver-
wirrung und unnötigen wissenschaftlichen Diskussionen geführt.
z.B. http://www.iei.ie/papers/faraday/faraday1.html
bzw. http://www.iei.ie/papers/faraday/KellyFa3.pdf
Diese Formulierung sollte deshalb unbedingt vermieden werden.Einzig wesentlich sind dagegen die Bewegungen von Rotor und Stator
relativ zu einander sowie die Stärke und Verteilung des magneti-
schen Flusses. Der Stator setzt sich dabei aus allen nicht rotie-
renden Teilen des elektrischen Stromkreises zusammen, die sich im
Einflußbereich des Magneten finden. Die Äquivalenz von Rotor und
Stator wird in dieser Abbildung deutlich:
Bildquellen: http://www.eskimo.com/~billb/freenrg/N_MACH2.gif
http://www.borderlands.de/files/nmachine.zip: N_mach2.gif3. Wo entsteht die Spannung?
Diese Frage zur N Maschine ist schwierig zu beantwortenden, denn
die klärenden Experimente sind nicht mehr ganz einfach in ihrem
Aufbau. Im vorigen Abschnitt wurde eine Spannung zwischen den
Schleifkontakten nachgewiesen, die sich an der Achse und am Rand
der Scheibe befanden.Man kann daher vermuten, daß die entsprechenden Orte auf der Schei-
be selbst die nutzbare Spannung liefern. Alle Versuche, eine Span-
nung zwischen den rotierenden Punkten ohne Schleifer direkt an der
Scheibe nachzuweisen, haben regelmäßig ein negatives Resultat.Daher wurde die Vermutung geäußert, die Spannung entstehe mögli-
cherweise in den Schleifkontakten. Dies ist relativ einfach nach-
zuprüfen.
