Teoria Tesli: kto wygra wyścig o bezprzewodową moc?

Reklama

Kiedy myślisz o bezprzewodowym zasilaniu, obrazy błyskawic ścigają się jedna cewka Tesli 10 najlepszych teledysków cewki Tesli na YouTubeNikola Tesla jest słusznie uważany za jeden z największych umysłów naukowych wszechczasów. Jego pionierska praca jako inżynier, szczególnie w dziedzinie elektryczności i elektromagnetyzmu, oznacza, że ​​jego nazwisko jest synonimem ... Czytaj więcej innym przychodzi chyba na myśl, a może obrazy chwili, gdy potwór Frankensteina ożył.

Choć 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, aby osiągnąć futurystyczny wyczyn przesyłania elektryczności drogą powietrzną do urządzenia w twoim domu - do czego przejdziemy w tym artykule - ale najpierw ważne jest, aby zrozumieć zarówno potencjał, jak i ograniczenia z nauka 10 kanałów naukowych YouTube, których nie możesz przegapićSłowo nauka w istocie oznacza wiedzę, a to poszukiwanie wiedzy i zrozumienia doprowadziło ludzkość do szczytu potęgi. Sieć oferuje wiele okazji do rozproszenia tej wiedzy, aby ...

Czytaj więcej za tymi próbami.

Co to jest zasilanie bezprzewodowe?

Kiedy większość ludzi myśli o elektryczności, myśli o tradycyjnej wtyczce z jednym lub dwoma przewodami, która ma dodatni zacisk, ujemny zacisk, 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.

Zaciski „+” i „-” akumulatora 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” z zacisków dodatnich do ujemnych. Uniknę 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 z końcówki 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. Gdy 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.

Czy kiedykolwiek używałeś piekarnika indukcyjnego?

Jeśli masz szansę go zobaczyć, podkręć go do pełnego ciepła i połóż dłoń na palniku. Nie, poważnie - dotknij tego, co lubisz. Nie zostaniesz spalony. 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 Artykuł z 2006 r opublikowani 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 z lokalizacją wolno zanikające wzorce pól mogą być wykorzystane do efektywnego przesyłania energii na nieistotnych odległościach, nawet w obecności obcych obiekty środowiskowe.

W prostym języku angielskim naukowcy twierdzili, że wierzą, że przy użyciu właściwej konfiguracji te pola indukcyjne mogą zostać wykorzystane do przeniesienia mocy na odległość, nawet z przeszkodami 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 niepromieniujący transfer mocy na odległości do 8 razy większe niż promień cewek. Byliśmy w stanie przenieść 60 watów z wydajnością ~ 40% 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? To właśnie nazywali „cewkami rezonansowymi”. Dokładnie dostroili cewki - liczbę, promień i inne czynniki, aby osiągnąć rodzaj „rezonansu” 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 odstraszana od rezonansu.

Niezależnie od tego osiągnięcie to spowodowało szybki rozwój aplikacji do zasilania bezprzewodowego. Wyścig trwał.

Wyścig o władzę

Wyścig zrobili.

Jednym z pierwszych startupów, które wykorzystały tę technologię do celów komercyjnych, był WiTricity. Już w 2009 roku dyrektor generalny 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 roku pierwszym indukcyjne podkładki ładujące 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 elektroniki z gniazdem szczurów ... Czytaj więcej trafić na rynek.

Teraz możesz umieścić swoje urządzenia mobilne na tych padem, 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 stworzył system „Plugless Power” dla samochodów elektrycznych, wykorzystujący technologię indukcyjną do ładowania pojazdów elektrycznych bez kabli.

Ładowanie indukcyjne to nie przyszłość samochodów elektrycznych, już tu jest.

Przyszłość bezprzewodowego zasilania

Teraz, gdy wiesz, gdzie jest branża z bezprzewodową mocą, spójrzmy, dokąd zmierza.

Na początku 2014 r. Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ogłosili, że opracowali „system rezonansowy cewki dipolowej”, w którym mogli ustanowić „rozszerzony zasięg przekazywania mocy indukcyjnej, do 5 metrów między nadajnikiem a odbiornikiem cewki. ”

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

Chun T. Rim, szef projektu badawczego, powiedział Science Daily przewidywał, że taki system będzie wykorzystywany do zapewniania „hotspotów zasilania bezprzewodowego”, tak jak ludzie używają hotspotów internetowych.

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 ten rok firma o nazwie Ossia robiła obchód, wprowadzając koncepcję Cota, która, obiecana przez firmę, pozwoli na ładowanie bezprzewodowe 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 ... Czytaj więcej urządzeń 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 system komputerowy - a następnie ten zasilacz bezprzewodowo ładuje wszystkie „odpowiednio dostrojone” urządzenia blisko.

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, o niższym zapotrzebowaniu na energię. Jednak jeśli inni gracze w branży energii indukcyjnej mają coś do powiedzenia na ten temat, wszystko urządzenia gospodarstwa domowego - od kuchenki mikrofalowej po telewizor z dużym ekranem - będą zasilane bez żadnych kabli zasilających w ogóle.

Pewnego dnia ludzie mogą patrzeć na gniazdka elektryczne w domu w taki sam sposób, jak dziś dzieci patrzą na te stare, głupie gniazda 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!

Kredyty obrazkowe: Osocze Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockCewki MIT / rezonansowe, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock