Teslina teorija Tko će pobijediti u utrci za bežičnu snagu?

Kada razmišljate o bežičnoj snazi, snimke gromobrana trče s jednog Teslinog zavojnice 10 najboljih glazbenih zavojnica Tesle Glazbeni videozapisi na YouTubeu 10 najboljih Teslina zavojnica Glazbeni videozapisi na YouTubeu Nikola Tesla s pravom se smatra jednim od najvećih znanstvenih umova svih vrijeme. Njegov pionirski rad kao inženjera, posebno na polju električne energije i elektromagnetizma, znači da je njegovo ime sinonim za ... drugom koji mu vjerojatno pada na pamet, ili možda slike trenutka kada je Frankensteinovo čudovište oživelo.

Iako se ideja čini smiješnom i gotovo nemogućom, možda ćete biti iznenađeni kada saznate da bežična energija brzo postaje stvarnost.

Postoji niz teorija i prijedloga da se postigne futuristički podvig prijenosa električne energije putem zraka na uređaje u vašem domu - o čemu ćemo doći u ovom članku - ali prvo, važno je razumjeti i potencijal i ograničenja. znanosti 10 kanala YouTube znanosti ne smijete propustiti 10 kanala YouTube znanosti koje ne smijete propustiti Riječ znanost u osnovi znači znanje, a upravo je ova potraga za učenjem i razumijevanjem dovela čovječanstvo do vrhunca svoje moći. Web nudi obilnu priliku za širenje tog znanja ... iza ovih pokušaja.

Što je bežično napajanje?

Kada većina ljudi misli na električnu energiju, oni razmišljaju o tradicionalnom utikaču s jednom ili dvije žice koji ima pozitivan terminal, negativni terminal, a ponekad i uzemljenu žicu. Pozitivni i negativni terminali čine ono što je u biti električni krug, kao što je prikazano na donjem dijagramu.

Ovo je najjednostavniji primjer električnog kruga. Pa, zapravo uklanjanje prekidača bilo bi jednostavnije, ali shvatili ste poantu.

Baterija “+” i “-” terminali su crvena i crna žica na vašem utikaču, bilo da priključite svjetiljku, računalo ili bilo što drugo.

Na svojoj temeljnoj razini, električna energija može se opisati kao protok “Trenutno” od pozitivnih do negativnih terminala. Izbjeći ću teoretsku raspravu o kretanju stvarnih nabijenih čestica. Samo shvatite da je za napajanje električnog uređaja potrebna razlika napona između ta dva terminala.

Pa kako je moguće okrenuti sustav koji očito ovisi o vodiču poput električne žice za protok naboja? Što bi trebao raditi, pucati naboj od vrha jedne žice do druge? Pa ... .sorta.

Dopustite da vas upoznam, transformatora.

To je zapravo koncept koji postoji još od vremena samog Tesle. Uzmete jednu žicu koja nosi vaš izvor napona (priključite se na primjer u 60 Hz AC utičnicu za domaćinstvo) i namotate je u mnogo petlji. O, kvragu, upotrijebite komad željeza kako biste lakše umotali petlje.

Zatim zamotajte drugu žicu na maloj udaljenosti od prve zavojnice. Potaknut ćete struju u drugoj zavojnici, baš poput magije.

Ok, ne baš čarobno, ali prilično blizu. U osnovi, svaka žica koja ima naizmjenični napon inducira elektromagnetsko polje oko sebe, koje se naziva fluks. Kad zavojite žicu, pojačaćete to polje. Umetnite magnetski materijal poput željeza u tu zavojnicu i poboljšavate svoju sposobnost prenošenja energije na tu drugu zavojnicu. Ali - evo udaraca - ista stvar može se dogoditi i kroz zrak.

Ikad koristite indukcijsku pećnicu?

Ako dobijete priliku da je vidite, podignite je na punu toplinu i stavite ruku iznad plamenika. Ne, ozbiljno - dodirnite to sve što želite. Nećete izgorjeti. Te namotane žice trebale su inducirati vrtložne struje u posuđu od lijevanog željeza postavljenom na štednjak. To zauzvrat zagrijava lonac, koji zagrijava hranu.

Taj prijenos električne energije putem zraka funkcionira na način da generatori, motori, pa čak i vaš električni punjač četkica za zube. U tim je slučajevima umjesto željezne jezgre riječ o an “klima jezgre”. Tok fluksa prenosi električnu energiju.

Proboj u bežičnoj snazi

Dakle, zašto znanstvenici nisu prije uspjeli bežično prenijeti snagu pomoću indukcije? Pa da biste to razumjeli, stvarno trebate otići do onih koji su sve započeli - ili barem uzeli baklje Nikole Tesle.

U radu iz 2006. objavljenom u časopisu Annals of Physics, istraživači MIT-a opisali su kako namjeravaju dokazati da se ta polja mogu koristiti za bežični prijenos energije.

Istražujemo može li se i u kojoj mjeri fizički fenomen dugotrajnih rezonantnih elektromagnetskih stanja s lokaliziranim polako-evanescentnim uzorcima polja koristiti učinkovito za prijenos energije na neznatnim udaljenostima, čak i u prisutnosti vanjskih okolišnih objekata.

Na običnom engleskom jeziku istraživači su govorili da vjeruju da se pomoću ispravne konfiguracije ta indukcijska polja mogu koristiti za prijenos snage na daljinu, čak i s objektima na putu.

I pogodite što su, do 2007. godine, to dokazali, pa su svoje rezultate objavili u eksperimentalnom radu objavljenom u časopisu Science.

Koristeći rezonantne zavojnice u režimu snažno spajanja, eksperimentalno smo pokazali učinkovit neradiativni prijenos energije na udaljenosti do 8 puta više od polumjera zavojnica. Uspjeli smo prenijeti 60 vata s ~ 40% učinkovitosti na udaljenosti većoj od 2 metra.

Bilo je to nevjerojatno postignuće. Za one od vas koji još nisu dobro prilagođeni metričkom sustavu, 2 metra su malo više od šest i pol metara. U osnovi su mogli prenositi snagu s jedne zavojnice na drugu, udaljenost vrlo visoke osobe.

Koja je bila njihova tajna? Bilo je kako su zvali “rezonantne zavojnice”. Oni su fino prilagodili zavojnice - broj, polumjer i drugi čimbenici kako bi postigli neku vrstu “rezonancija” između dviju zavojnica.

Bitno je da zavojnice budu na rezonanci kako bi prijenos snage bio praktičan (6). Eksperimentalno nalazimo da snaga prenesena na opterećenje naglo pada jer je bilo koji od zavojnica odvojen iz rezonancije.

Bez obzira na to, ovo je postignuće potaknulo brzi razvoj bežičnih aplikacija za napajanje. Utrka je bila u tijeku.

Utrka za iskorištavanje moći

Utrke su odradili.

Jedan od prvih startupa koji su skočili na ovu tehnologiju u komercijalne svrhe bio je WiTricity. Već 2009. godine izvršni direktor Eric Giler održao je demonstraciju tehnologije bežične napajanja na TEDGlobal 2009.

Nije bio jedini. Mnoge su tvrtke odmah skočile na ovu tehnologiju za aplikacije koje su bile praktične i jednostavne na kratkim udaljenostima. Prijenosni uređaji za bežično punjenje bili su očigledan prvi izbor, a 2009. godine prvi induktivni jastučići za punjenje Da li Duracell myGrid stvarno puni jednako napajački kabel? Da li se Duracell myGrid stvarno puni jednako dobro kao kabel napajanja? Kablovi za napajanje sve su više starinski koncept u današnjem bežičnom svijetu, ali zasad su oni nužnost. Nitko ne želi biti prisiljen vezati svoju elektroniku za štakora gnijezdo štapa ... pogoditi tržište.

Sada možete postaviti mobilne uređaje na ove jastučiće i oni će se naplatiti. Ne morate više tražiti utikač za telefon.

Ako mislite da je to bio sjajan izum, razmislite koliko je industrija daleko od dana otkrivanja MIT-a. Do 2011. godine tvrtka pod nazivom Evatran stvorila je “Napajanje bez napajanja” sustav za električne automobile koji koriste indukcijsku tehnologiju za punjenje električnih vozila bez ikakvih kablova.

Induktivno punjenje nije budućnost električnih automobila, već je tu.

Budućnost bežične moći

Sad kad znate gdje je industrija s bežičnim napajanjem, pogledajmo kamo ide.

Početkom 2014. godine, istraživači Korejskog naprednog instituta za znanost i tehnologiju (KAIST) najavili su da su razvili program “Rezonantni sustav zavojnice Dipole” tamo gdje mogu uspostaviti “prošireni raspon induktivnog prijenosa snage, do 5 metara između zavoja odašiljača i prijemnika.”

Oni su također mogli smanjiti veličine zavojnica u odnosu na ono što je koristio MIT tim, čineći cijelu stvar praktičnijom (iako još uvijek skupo) u komercijalne svrhe.

Chun T. Rim, voditelj istraživačkog projekta, rekao je za Science Daily da predviđa takav sustav koji će se koristiti “hot-spotovi bežične struje” baš kao što ljudi koriste internetske vruće točke.

Baš kao što danas vidimo Wi-Fi zone, na kraju ćemo imati mnogo Wi-Power zona na mjestima kao što su restorani i ulice koje pružaju električnu energiju bežično elektroničkim uređajima.

Pet metara je gotovo šesnaest i pol metara. Sada govorite o duljini tipične sobe u kući.

Kroz ovu godinu, tvrtka pod nazivom Ossia vršila je krugove svojim konceptom nazvanim Cota, tehnologija za koju tvrtka obećava da će omogućiti bežično punjenje Što je bežično punjenje i koliko tačno radi? [MakeUseOf objašnjava] Što je bežično punjenje i koliko to točno funkcionira? [MakeUseOf objašnjava] Živimo u bežičnom svijetu. Samo što nemamo. Naravno, možemo poslati ogromne količine informacija kroz zračne valove, ali uređaji koji ih mogu slati i primati vezani su za kabele napajanja ... uređaja udaljenih 30 metara od bazne stanice.

Ali naravno, Apple-ovi obožavatelji nemaju straha, i vaša je kompanija na prvom mjestu ove igre.

Apple je u kolovozu dobio dva patenta koji su se odnosili na njihovu planiranu primjenu rezonantnog indukcijskog bežičnog punjenja.

Jedan patent opisuje kako će korisnici moći priključiti napajanje - poput ključa ili uređaja unutar novijeg računalnog sustava - i tada će to napajanje bežično napuniti sve “prikladno podešen” uređaji u blizini.

Patent glasi:

… Odgovarajuće podešeni periferni uređaj može se smatrati dijelom rezonantnog kruga koji može uključivati ​​NFMR napajanje i sve ostale periferne uređaje tako podešene.

Patent otkriva čitavu elektroničku industriju koja se utrkuje kako bi iskoristila tehnologiju koja bi mogla potpuno transformirati kako izgleda moderno kućanstvo.

Prvo će doći manji uređaji koji se lakše pune, s manjim zahtjevima za napajanje. Međutim, ako ostali igrači u industriji indukcijske struje imaju što reći o tome, svi kućanski uređaji - od mikrovalne do TV-a s velikim ekranom - napajat će se bez ikakvih strujnih kabela..

Jednog dana ljudi mogu gledati utičnice u kući na isti način na koji djeca danas gledaju te stare, glupe mrežne utičnice. Spremni ili ne, bežična energija je budućnost - i kladim se da se Nikola Tesla u grobu smije.

Što mislite o bežičnoj napajanju? Hoćete li prigrliti tehnologiju ili imate bilo kakvih nedoumica? Podijelite svoje misli u odjeljku s komentarima u nastavku!

Kreditne slike: Plazma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Resonant Coils, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock