نکولا ٹیسلا کا ورلڈ وائرلیس سسٹم

جون 1899 میں، سربیائی نژاد سائنسدان، نکولا ٹیسلا، کولوراڈو اسپرنگس (USA) میں اپنی لیبارٹری میں تجرباتی کام شروع کرتا ہے۔ اس وقت ٹیسلا کا مقصد قدرتی ماحول کے ذریعے برقی توانائی کی ترسیل کے امکان کا عملی مطالعہ تھا۔

ٹیسلا کی لیبارٹری ایک بہت بڑی سطح مرتفع پر بنائی گئی ہے، جو سطح سمندر سے دو ہزار میٹر کی بلندی پر ہے، اور اردگرد کے سینکڑوں کلومیٹر کا علاقہ بہت تیز بجلی کے ساتھ اکثر گرج چمک کے لیے جانا جاتا ہے۔

ٹیسلا نے کہا کہ ایک باریک ٹیون والے آلے کی مدد سے وہ اپنی لیبارٹری سے سات یا آٹھ سو کلومیٹر کے فاصلے پر ہونے والی بجلی کے جھٹکوں کا پتہ لگانے میں کامیاب رہا۔ بعض اوقات وہ بجلی کے اگلے گرج سے گرجنے کی آواز کے لیے تقریباً ایک گھنٹہ انتظار کرتا تھا، جب کہ اس کا آلہ درست طریقے سے اس فاصلے کا تعین کرتا تھا جہاں سے خارج ہوا تھا، اور ساتھ ہی اس کے بعد آواز اس کی تجربہ گاہ تک پہنچنے کا وقت بھی طے کرتی تھی۔

دنیا میں برقی وائبریشنز کا مطالعہ کرنے کے خواہشمند، سائنسدان نے وصول کرنے والا ٹرانسفارمر نصب کیا تاکہ اس کا بنیادی وائنڈنگ اس کے ایک ٹرمینل کے ساتھ گراؤنڈ ہو جائے، جب کہ اس کا دوسرا ٹرمینل ایک کنڈکٹیو ایئر ٹرمینل سے منسلک تھا، جس کی اونچائی کو ایڈجسٹ کیا جا سکے۔

ٹرانسفارمر کی ثانوی وائنڈنگ ایک حساس سیلف ریگولیٹنگ ڈیوائس سے منسلک ہے۔ پرائمری وائنڈنگ میں دوغلوں کی وجہ سے موجودہ دالیں سیکنڈری وائنڈنگ میں نمودار ہوئیں، جس کے نتیجے میں ریکارڈر چل گیا۔

ایک دن، ٹیسلا نے اپنی لیبارٹری سے 50 کلومیٹر سے بھی کم کے دائرے میں گرج چمک کے طوفان سے بجلی گرنے کا مشاہدہ کیا، اور پھر اپنے آلے کی مدد سے وہ صرف دو گھنٹوں میں تقریباً 12,000 بجلی گرنے کو ریکارڈ کرنے میں کامیاب ہو گیا۔

مشاہدات کے دوران، سائنس دان کو ابتدائی طور پر اس بات پر حیرت ہوئی کہ اس کی لیبارٹری سے زیادہ دور بجلی گرنے کا اثر اکثر اس کے ریکارڈنگ ڈیوائس پر پڑنے والے آلات کے مقابلے میں زیادہ ہوتا ہے۔ ٹیسلا نے واضح طور پر قائم کیا کہ اخراج کی طاقت میں فرق اختلافات کی وجہ نہیں ہے۔ لیکن پھر کیا؟

تیسری جولائی کو، ٹیسلا نے اپنی دریافت کی۔ اس دن گرج چمک کے ساتھ طوفان کا مشاہدہ کرتے ہوئے، سائنسدان نے نوٹ کیا کہ اس کی تجربہ گاہ سے تیز رفتاری سے آنے والے طوفانی بادلوں نے تقریباً باقاعدہ (تقریباً باقاعدہ وقفوں سے بار بار آنے والی) بجلی کی چمک پیدا کی۔ وہ اپنا ٹیپ ریکارڈر دیکھنے لگا۔

جیسے جیسے طوفان تجربہ گاہ سے دور ہوا، وصول کرنے والے ٹرانسفارمر میں موجودہ دالیں شروع میں کمزور ہوئیں، لیکن پھر بڑھ گئیں، ایک چوٹی آئی، پھر گزر گئی اور شدت میں کمی سے اس کی جگہ لے لی گئی، لیکن پھر ایک چوٹی دوبارہ آئی، پھر کمی آئی۔ .

اس نے اس الگ پیٹرن کا مشاہدہ کیا یہاں تک کہ جب گرج چمک اپنی تجربہ گاہ سے تقریباً 300 کلومیٹر آگے بڑھ چکی تھی، اس کے نتیجے میں پیدا ہونے والے خلل کی شدت کافی نمایاں رہی۔

سائنس دان کو اس میں کوئی شک نہیں تھا کہ یہ ان جگہوں سے پھیلنے والی لہریں ہیں جہاں بجلی گرتی ہے، گویا ایک عام تار کے ساتھ، اور اس نے ان کی کرسٹوں اور گرتوں کو عین اسی لمحے دیکھا جب وصول کنڈلی کی جگہ ان سے ٹکرائی۔

ٹیسلا پھر ایک ایسا آلہ بنانے کے لیے نکلا جو اسی طرح کی لہریں پیدا کرے۔ یہ ایک سرکٹ ہونا چاہئے جس میں بہت زیادہ انڈکٹنس اور جتنا ممکن ہو کم مزاحمت ہو۔

اس قسم کا ٹرانسمیٹر توانائی (اور معلومات) کو منتقل کر سکتا ہے، لیکن بنیادی طور پر اس طرح نہیں جیسا کہ ہرٹز ڈیوائسز میں لاگو ہوتا ہے، یعنی اس کے ذریعے نہیں۔ برقناطیسی تابکاری… یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ وہ کھڑی لہریں ہیں جو زمین کے ساتھ ایک موصل کے طور پر اور برقی طور پر چلنے والے ماحول کے ذریعے پھیلتی ہیں۔

جیسا کہ سائنس دان نے تصور کیا ہے، اس کے توانائی کی منتقلی کے نظام میں فریکوئنسی کو اس حد تک کم کیا جانا چاہیے تاکہ شکل میں توانائی کے اخراج (!) کو کم سے کم کیا جا سکے۔ برقی مقناطیسی لہریں.

پھر، اگر گونج کی شرائط پوری ہو جائیں، تو سرکٹ کئی بنیادی دالوں کی برقی توانائی کو جمع کرنے کے قابل ہو جائے گا جیسے پینڈولم۔ اور گونج کے مطابق موصول ہونے والے اسٹیشنوں پر اثر ہارمونک دوغلے ہوں گے، جن کی شدت اصولی طور پر قدرتی بجلی کے مظاہر سے زیادہ ہو سکتی ہے جسے ٹیسلا نے کولوراڈو میں گرج چمک کے دوران دیکھا تھا۔

اس طرح کے ٹرانسمیشن کے ساتھ، سائنس دان فرض کرتا ہے کہ وہ قدرتی میڈیم کی ترسیل کی خصوصیات کو استعمال کرے گا، جیسا کہ تابکاری کے ساتھ ہرٹز کے طریقہ کار کے برخلاف، جہاں بہت ساری توانائی آسانی سے ضائع ہو جاتی ہے اور منتقل ہونے والی توانائی کا صرف ایک بہت چھوٹا حصہ وصول کرنے والے تک پہنچتا ہے۔

اگر آپ ٹیسلا کے ریسیور کو اس کے ٹرانسمیٹر کے ساتھ ہم آہنگ کرتے ہیں، تو توانائی 99.5% تک کی کارکردگی کے ساتھ حاصل کی جا سکتی ہے (نیکولا ٹیسلا، آرٹیکلز، صفحہ 356)، گویا کم مزاحمت والے تار کے ذریعے کرنٹ کی منتقلی سے، حالانکہ عملی طور پر منتقلی بجلی وائرلیس طور پر حاصل کی جاتی ہے۔ زمین ایسے نظام میں واحد موصل کے طور پر کام کرتی ہے۔ Tesla کا خیال ہے کہ یہ ٹیکنالوجی برقی توانائی کی وائرلیس ترسیل کے لیے دنیا بھر میں نظام کی تعمیر کو ممکن بناتی ہے۔

ٹیسلا نے توانائی (یا معلومات) کی ترسیل کی کارکردگی کے لحاظ سے اپنے نظام کو ہرٹزئین نظام سے متضاد دیا ہے۔

تصور کریں کہ سیارہ زمین پانی سے بھری ہوئی ربڑ کی گیند ہے۔ ٹرانسمیٹر ایک باہمی پمپ ہے جو گیند کی سطح پر کسی مقام پر کام کرتا ہے — گیند سے پانی نکالا جاتا ہے اور ایک خاص فریکوئنسی پر اس کی طرف لوٹا جاتا ہے، لیکن یہ مدت اتنی لمبی ہونی چاہیے کہ گیند مجموعی طور پر پھیلے اور سکڑ سکے۔ وہ تعدد

پھر گیند کی سطح پر دباؤ کے سینسر (رسیور) کو حرکت کے بارے میں آگاہ کیا جائے گا، قطع نظر اس کے کہ وہ پمپ سے کتنی ہی دور ہیں، اور اسی شدت کے ساتھ۔اگر فریکوئنسی تھوڑی زیادہ ہے، لیکن بہت زیادہ نہیں ہے، تو دوغلے گیند کے مخالف سمت سے منعکس ہوں گے اور نوڈس اور اینٹی نوڈس بنائیں گے، جب کہ اگر ریسیورز میں سے کسی ایک میں کام کیا جائے تو توانائی خرچ ہو جائے گی، لیکن اس کی ٹرانسمیشن بہت کفایتی ثابت ہوگی…

ہرٹزئین نظام میں، اگر ہم تشبیہ کو جاری رکھیں تو پمپ ایک بہت زیادہ فریکوئنسی پر گھومتا ہے، اور وہ سوراخ جس کے ذریعے پانی متعارف کرایا جاتا ہے اور واپس آتا ہے بہت چھوٹا ہوتا ہے۔ توانائی کا ایک بہت بڑا حصہ انفراریڈ گرمی کی لہروں کی شکل میں خرچ ہوتا ہے، اور توانائی کا ایک چھوٹا سا حصہ گیند میں منتقل ہوتا ہے، اس لیے ریسیورز بہت کم کام کر سکتے ہیں۔

عملی طور پر، Tesla مندرجہ ذیل طور پر دنیا کے وائرلیس نظام میں گونج والے حالات کو حاصل کرنے کی تجویز پیش کرتا ہے۔ ٹرانسمیٹر اور ریسیور عمودی طور پر گراؤنڈڈ ملٹی ٹرن کوائلز ہیں جن کے اوپری لیڈز سے منسلک ٹرمینلز پر اعلی سطحی چالکتا ہے۔

ٹرانسمیٹر ایک پرائمری وائنڈنگ سے چلتا ہے، جس میں ثانوی کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم موڑ ہوتے ہیں، اور یہ ایک گراؤنڈ ملٹی ٹرن سیکنڈری کوائل کے نچلے حصے سے مضبوط انڈکٹو کنکشن میں ہوتا ہے۔

پرائمری وائنڈنگ میں متبادل کرنٹ ایک کپیسیٹر کی مدد سے حاصل کیا جاتا ہے۔ کیپسیٹر کو ذریعہ سے چارج کیا جاتا ہے اور ٹرانسمیٹر کے پرائمری وائنڈنگ کے ذریعے خارج کیا جاتا ہے۔ اس طرح بننے والے پرائمری دوغلی سرکٹ کے دوغلے پن کی فریکوئنسی کو ثانوی سرکٹ کے فری دولن کی فریکوئنسی کے برابر بنایا جاتا ہے، اور زمین سے ٹرمینل تک ثانوی سمیٹنے والے تار کی لمبائی کے ایک چوتھائی کے برابر ہوتی ہے۔ اس کے ساتھ پھیلنے والی دولن کی طول موج۔

بشرطیکہ ثانوی سرکٹ کی تقریباً تمام خود برقی صلاحیت ٹرمینل پر پڑتی ہے، پھر یہ ٹرمینل پر ہے کہ وولٹیج کا اینٹی نوڈ (ہمیشہ زیادہ سے زیادہ جھول) اور کرنٹ کا نوڈ (ہمیشہ صفر) حاصل کیا جاتا ہے، اور گراؤنڈنگ پوائنٹ پر - کرنٹ کا اینٹی نوڈ اور وولٹیج کا نوڈ۔ ریسیور کا ڈیزائن ٹرانسمیٹر سے ملتا جلتا ہے، فرق صرف اتنا ہے کہ اس کا مین کنڈلی ملٹی ٹرن ہے، اور نیچے والا چھوٹا ایک ہے ثانوی

ریسیور سرکٹ کو بہتر بناتے ہوئے، ٹیسلا اس نتیجے پر پہنچا کہ اس کے انتہائی موثر آپریشن کے لیے سیکنڈری وائنڈنگ سے وولٹیج کو درست کرنا ضروری ہے۔ اس کے لیے، سائنسدان نے ایک مکینیکل ریکٹیفائر تیار کیا، جو نہ صرف وولٹیج کو درست کرنے کی اجازت دیتا ہے، بلکہ صرف ان لمحات میں جب وصول کرنے والے سرکٹ کے ثانوی وائنڈنگ کا وولٹیج طول و عرض کی قدر کے قریب ہوتا ہے تو لوڈ میں توانائی کی منتقلی بھی کرتا ہے۔