Teoria Tesli Kto wygra wyścig o bezprzewodową moc?

Kiedy myślisz o mocy bezprzewodowej, obrazy błyskawic ścigających się z jednej cewki Tesli 10 najlepszych teledysków cewki Tesli na YouTube 10 najlepszych teledysków cewki Tesli na YouTube Nikola Tesla słusznie jest uważana za jedną z największych naukowych umysłów wszystkich czas. Jego pionierska praca jako inżynier, szczególnie w dziedzinie elektryczności i elektromagnetyzmu, oznacza, że ​​jego imię jest synonimem… do innego, który prawdopodobnie przyjdzie na myśl, a może zdjęcia chwili, w której potwór Frankensteina ożył.

Chociaż pomysł wydaje się śmieszny i prawie niemożliwy, możesz być zaskoczony, gdy dowiesz się, że moc bezprzewodowa szybko staje się rzeczywistością.

Istnieje wiele teorii i propozycji dotyczących realizacji futurystycznego wyczynu przesyłania elektryczności drogą powietrzną do urządzeń w domu - do czego przejdziemy w tym artykule - ale najpierw ważne jest, aby zrozumieć zarówno potencjał, jak i ograniczenia nauki 10 kanałów nauki w YouTube, których nie możesz przegapić 10 kanałów nauki w YouTube, których nie możesz przegapić Słowo nauka zasadniczo oznacza wiedzę, a to poszukiwanie wiedzy i zrozumienia doprowadziło ludzkość do szczytu potęgi. Sieć oferuje szerokie możliwości rozproszenia tej wiedzy, aby… za tymi próbami.

Co to jest moc bezprzewodowa?

Kiedy większość ludzi myśli o elektryczności, myśli o tradycyjnej wtyczce z jednym lub dwoma przewodami, która ma zacisk dodatni, zacisk ujemny, a czasem przewód uziemiający. Zaciski dodatni i ujemny tworzą zasadniczo obwód elektryczny, jak pokazano na poniższym schemacie.

To najprostszy przykład obwodu elektrycznego. Właściwie usunięcie przełącznika byłoby prostsze, ale masz rację.

Bateria “+” i “-” Zaciski to czerwone i czarne przewody we wtyczce, niezależnie od tego, czy podłączasz lampę, komputer, czy cokolwiek innego.

Na podstawowym poziomie elektryczność można opisać jako przepływ prądu “obecny” od dodatnich do ujemnych zacisków. Unikam teoretycznej dyskusji na temat ruchu faktycznie naładowanych cząstek. Wystarczy zrozumieć, że do zasilania urządzenia elektrycznego potrzebna jest różnica napięcia między tymi dwoma zaciskami.

Jak więc można obrócić układ, który oczywiście zależy od przewodnika takiego jak drut elektryczny do przepływu ładunku? Co powinieneś zrobić, strzelać ładunek od końca jednego drutu do drugiego? Cóż… .sorta.

Pozwól, że przedstawię ci transformator.

To właściwie koncepcja, która istnieje od czasów samej Tesli. Bierzesz jeden przewód przenoszący napięcie źródła (na przykład do domowego gniazdka prądu przemiennego o częstotliwości 60 Hz) i nawijasz go w wielu pętlach. O rany, użyj kawałka żelaza, aby łatwo owinąć pętle.

Następnie owinąć drugi drut w niewielkiej odległości od pierwszej cewki. Będziesz indukował prąd w drugiej cewce, tak jak magia.

Dobra, niezupełnie magiczne, ale całkiem blisko. Zasadniczo każdy drut o napięciu przemiennym indukuje wokół niego pole elektromagnetyczne, zwane strumieniem. Kiedy cewka jest zwijana, wzmacnia się to pole. Wsuń materiał magnetyczny, taki jak żelazo, do tej cewki, a poprawisz zdolność przenoszenia energii do drugiej cewki. Ale - oto kicker - to samo może się wydarzyć w powietrzu.

Zawsze korzystaj z piekarnika indukcyjnego?

Jeśli masz szansę go zobaczyć, podkręć go do pełnego ciepła i połóż dłoń na palniku. Nie, poważnie - dotknij tego, co lubisz. Nie poparzysz się. Te zwinięte druty mają indukować prądy wirowe w żeliwnych naczyniach kuchennych umieszczonych na kuchence. To z kolei podgrzewa garnek, który podgrzewa jedzenie.

Ta transmisja energii elektrycznej przez powietrze jest sposobem działania generatorów, silników, a nawet ładowarki elektrycznej szczoteczki do zębów. W takich przypadkach zamiast żelaznego rdzenia jest to “rdzeń powietrzny”. Jest to strumień, który przenosi energię elektryczną.

Przełomy w bezprzewodowym zasilaniu

Dlaczego więc naukowcy nie byli w stanie bezprzewodowo przenosić mocy za pomocą indukcji? Cóż, aby to zrozumieć, naprawdę musisz udać się do ludzi, którzy to wszystko rozpoczęli - lub przynajmniej podnieśli pochodnię Nikoli Tesli.

W artykule z 2006 r. Opublikowanym w Annals of Physics naukowcy z MIT opisali, w jaki sposób zamierzali udowodnić, że pola te można wykorzystać do bezprzewodowego przesyłania energii.

Badamy, czy i do jakiego stopnia zjawisko fizyczne rezonansowych stanów elektromagnetycznych o długim okresie życia ze zlokalizowanymi powoli zanikającymi wzorami pól może być wykorzystane do wydajnego przesyłania energii na nieistotnych odległościach, nawet w obecności obcych obiektów środowiskowych.

W prostym języku angielskim naukowcy twierdzili, że wierzą, że przy użyciu właściwej konfiguracji te pola indukcyjne można wykorzystać do przeniesienia mocy na odległość, nawet z obiektami na drodze.

I zgadnij, co do roku 2007 udowodnili i opublikowali swoje wyniki w artykule eksperymentalnym opublikowanym w czasopiśmie Science.

Używając cewek rezonansowych w silnie sprzężonym reżimie, eksperymentalnie wykazaliśmy efektywny nieradiacyjny transfer mocy na odległości do 8-krotności promienia cewek. Byliśmy w stanie przenieść 60 watów z ~ 40% wydajnością na odległości przekraczające 2 metry.

To było niesamowite osiągnięcie. Dla tych z Was, którzy nie są jeszcze dostrojeni do systemu metrycznego, 2 metry to nieco ponad sześć i pół stopy. Zasadniczo mogą przenosić moc z jednej cewki na drugą, w odległości bardzo wysokiej osoby.

Jaki był ich sekret? Tak nazywali “cewki rezonansowe”. Dokładnie dostroili cewki - liczbę, promień i inne czynniki, aby osiągnąć pewien rodzaj “rezonans” między dwiema cewkami.

Istotne jest, aby cewki były w rezonansie, aby przekazywanie mocy było praktyczne (6). Stwierdzamy eksperymentalnie, że moc przenoszona na ładunek gwałtownie spada, gdy jedna z cewek jest odrywana od rezonansu.

Niezależnie od tego osiągnięcie to spowodowało szybki rozwój aplikacji bezprzewodowych. Wyścig trwał.

Wyścig o władzę

Wyścig zrobili.

Jednym z pierwszych startupów, które wykorzystały tę technologię do celów komercyjnych, była WiTricity. Już w 2009 roku CEO Eric Giler przedstawił wersję demonstracyjną technologii zasilania bezprzewodowego na TEDGlobal 2009.

Nie był jedyny. Wiele firm natychmiast skorzystało z tej technologii, aby uzyskać praktyczne i łatwe aplikacje na krótkich dystansach. Bezprzewodowe ładowanie urządzeń przenośnych było oczywistym pierwszym wyborem, aw 2009 r. Pierwsze indukcyjne podkładki ładujące Czy Duracell myGrid naprawdę ładuje się równie dobrze jak przewód zasilający? Czy Duracell myGrid naprawdę ładuje się tak samo jak przewód zasilający? Kable zasilające są coraz bardziej przestarzałą koncepcją w dzisiejszym świecie bezprzewodowym, ale jak dotąd pozostają koniecznością. Nikt nie chce być zmuszany do wiązania swojej elektroniki z gniazdem szczurów… trafił na rynek.

Teraz możesz umieścić swoje urządzenia mobilne na tych padów, a one się naładują. Nie musisz już szukać wtyczki w telefonie.

Jeśli uważasz, że to był fajny wynalazek, zastanów się, jak daleko zaszedł przemysł od czasów odkrycia MIT. Do 2011 roku firma o nazwie Evatran utworzyła “Zasilanie bez wtyczki” system do samochodów elektrycznych wykorzystujący technologię indukcyjną do ładowania pojazdów elektrycznych bez kabli.

Ładowanie indukcyjne nie jest przyszłością samochodów elektrycznych, jest już tutaj.

Przyszłość bezprzewodowego zasilania

Teraz, gdy wiesz już, gdzie jest przemysł z bezprzewodową mocą, przyjrzyjmy się, dokąd zmierza.

Na początku 2014 r. Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ogłosili, że opracowali “Układ rezonansowy cewki dipolowej” gdzie mogą założyć “rozszerzony zasięg indukcyjnego przenoszenia mocy, do 5 metrów między cewkami nadajnika i odbiornika.”

Byli także w stanie zmniejszyć rozmiary cewek w porównaniu z tym, co zastosował zespół MIT, dzięki czemu całość była bardziej praktyczna (choć nadal droga) do celów komercyjnych.

Chun T. Rim, szef projektu badawczego, powiedział Science Daily, że przewidywał taki system, który zostanie zastosowany “hotspoty zasilania bezprzewodowego” tak jak ludzie używają internetowych hotspotów.

Tak jak dziś wszędzie widzimy strefy Wi-Fi, w końcu będziemy mieć wiele stref Wi-Power w takich miejscach jak restauracje i ulice, które bezprzewodowo dostarczają energię elektryczną do urządzeń elektronicznych.

Pięć metrów to prawie szesnaście i pół stopy. Teraz mówisz o długości typowego pokoju w domu.

Przez cały rok firma o nazwie Ossia obchodziła swoją koncepcję o nazwie Cota. Obiecana przez nią technologia pozwoli na bezprzewodowe ładowanie. Co to jest ładowanie bezprzewodowe i jak dokładnie działa? [MakeUseOf wyjaśnia] Co to jest ładowanie bezprzewodowe i jak dokładnie działa? [MakeUseOf wyjaśnia] Żyjemy w bezprzewodowym świecie. Tyle że nie. Jasne, możemy przesyłać ogromne ilości informacji przez fale radiowe, ale urządzenia zdolne do wysyłania i odbierania są powiązane z przewodami zasilającymi… urządzeń znajdujących się w odległości do 30 stóp od stacji bazowej.

Ale, oczywiście, fani Apple nie boją się, twoja firma jest również na czele tej gry.

W sierpniu Apple otrzymał dwa patenty związane z planowanym zastosowaniem bezprzewodowego ładowania mocy indukcyjnej rezonansowej.

Jeden patent opisuje, w jaki sposób użytkownicy będą mogli podłączyć zasilacz - taki jak klucz sprzętowy lub urządzenie w nowszym systemie komputerowym - a następnie ten zasilacz bezprzewodowo naładuje wszystkie “odpowiednio dostrojony” urządzenia w pobliżu.

Patent brzmi:

… Odpowiednio dostrojone urządzenie peryferyjne można uznać za część obwodu rezonansowego, który może obejmować zasilacz NFMR i dowolne inne dostrojone urządzenia peryferyjne.

Patent ujawnia, że ​​cały przemysł elektroniczny ściga się, aby wykorzystać technologię, która może całkowicie zmienić wygląd współczesnego gospodarstwa domowego.

Najpierw pojawią się mniejsze urządzenia, które są łatwiejsze do ładowania i mają mniejsze zapotrzebowanie na energię. Jeśli jednak inni gracze z branży indukcyjnej mają coś do powiedzenia na ten temat, wszystkie urządzenia domowe - od kuchenki mikrofalowej po telewizor z dużym ekranem - będą zasilane bez żadnych kabli zasilających.

Pewnego dnia ludzie mogą patrzeć na gniazdka w domu w taki sam sposób, jak dziś dzieci patrzą na te stare, głupie gniazdka sieciowe. Gotowe czy nie, bezprzewodowa moc to przyszłość - i założę się, że Nikola Tesla śmieje się w grobie.

Co sądzisz o zasilaniu bezprzewodowym?? Czy skorzystasz z tej technologii, czy masz jakieś obawy? Podziel się swoimi przemyśleniami w sekcji komentarzy poniżej!

Zdjęcia: Plazma za pośrednictwem Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Resonant Coils, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock