Η θεωρία Tesla: Ποιος θα κερδίσει τον αγώνα για ασύρματη ισχύ;

Διαφήμιση

Όταν σκέφτεστε την ασύρματη ισχύ, εικόνες από αστραπές που αγωνίζονται από ένα πηνίο Tesla 10 από τις καλύτερες ταινίες Tesla Music Videos στο YouTubeΟ Nikola Tesla ορθώς θεωρείται ως ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά μυαλά όλων των εποχών. Η πρωτοποριακή εργασία του ως μηχανικός, ειδικά στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας και του ηλεκτρομαγνητισμού, σημαίνει ότι το όνομά του είναι συνώνυμο με ... Διαβάστε περισσότερα σε ένα άλλο πιθανώς έρχονται στο μυαλό, ή ίσως εικόνες της στιγμής τέρας Frankenstein ήταν ζωντανός.

Ενώ η ιδέα φαίνεται γελοία και σχεδόν αδύνατη, μπορεί να εκπλαγείτε να μάθετε ότι η ασύρματη ισχύς γίνεται γρήγορα πραγματικότητα.

Υπάρχουν διάφορες θεωρίες και προτάσεις που εκπονήθηκαν για να επιτύχουν το φουτουριστικό κατόρθωμα της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του αέρα συσκευές στο σπίτι σας - τις οποίες θα φτάσουμε σε αυτό το άρθρο - αλλά καταρχάς, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τόσο τις δυνατότητες όσο και τους περιορισμούς του η επιστήμη 10 επιστημονικά κανάλια YouTube που δεν μπορείτε να χάσετε

Η λέξη επιστήμη ουσιαστικά σημαίνει γνώση και αυτή η αναζήτηση για μάθηση και κατανόηση έχει οδηγήσει την ανθρωπότητα στο ύψος της εξουσίας της. Ο Παγκόσμιος Ιστός προσφέρει άφθονες ευκαιρίες να διασκορπιστεί αυτή η γνώση ... Διαβάστε περισσότερα πίσω από αυτές τις προσπάθειες.

Τι είναι η ασύρματη ισχύς;

Όταν οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται την ηλεκτρική ενέργεια, σκέφτονται την παραδοσιακή βύσμα ενός ή δύο καλωδίων που έχει ένα θετικό τερματικό, ένα αρνητικό τερματικό, και μερικές φορές ένα καλώδιο γείωσης. Οι θετικοί και αρνητικοί ακροδέκτες αποτελούν το ουσιαστικά ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Αυτό είναι το απλούστερο παράδειγμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Λοιπόν, στην πραγματικότητα η αφαίρεση του διακόπτη θα ήταν απλούστερη, αλλά έχετε το σημείο.

Οι ακροδέκτες "+" και "-" της μπαταρίας είναι τα κόκκινα και μαύρα σύρματα στο βύσμα τροφοδοσίας, είτε συνδέετε μια λάμπα, έναν υπολογιστή ή οτιδήποτε άλλο.

Στο θεμελιώδες επίπεδο, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να περιγραφεί ως η ροή ενός "ρεύματος" από τα θετικά προς τα αρνητικά τερματικά. Πρόκειται να αποφύγω μια θεωρητική συζήτηση για την κίνηση των πραγματικών φορτισμένων σωματιδίων. Απλά καταλάβετε ότι για την τροφοδοσία μιας ηλεκτρικής συσκευής, χρειάζεται μια διαφορά τάσης μεταξύ αυτών των δύο ακροδεκτών.

Έτσι πώς είναι δυνατό να μετατραπεί ένα σύστημα που εξαρτάται προφανώς από έναν αγωγό σαν ένα ηλεκτρικό καλώδιο για τη ροή του φορτίου; Τι πρέπει να κάνετε, βλαστός το φορτίο από την άκρη ενός καλωδίου στο άλλο; Λοιπόν ...

Επιτρέψτε μου να σας συστήσω, τον μετασχηματιστή.

Αυτή είναι στην πραγματικότητα μια ιδέα που υπήρχε από την εποχή του ίδιου του Tesla. Παίρνετε ένα καλώδιο που μεταφέρει την πηγή τροφοδοσίας (που είναι συνδεδεμένο σε μια οικιακή έξοδο AC 60 Hz, για παράδειγμα) και την περιστρέφεται σε πολλούς βρόχους. Ω heck, χρησιμοποιήστε ένα κομμάτι σίδερο για να είναι εύκολο να τυλίξετε τους βρόχους.

Στη συνέχεια, τυλίξτε ένα δεύτερο σύρμα σε μικρή απόσταση από το πρώτο πηνίο. Θα προκαλέσετε ρεύμα στο δεύτερο πηνίο, όπως ακριβώς και η μαγεία.

Εντάξει, όχι πολύ μαγικό, αλλά πολύ κοντά. Βασικά, κάθε σύρμα που έχει εναλλασσόμενη τάση προκαλεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω του, που ονομάζεται ροή. Όταν σύρνατε το καλώδιο, ενισχύετε αυτό το πεδίο. Στερεώστε μαγνητικό υλικό όπως το σίδερο σε αυτό το πηνίο και βελτιώστε την ικανότητά σας να μεταφέρετε την ενέργεια σε αυτό το δεύτερο πηνίο. Αλλά - εδώ είναι ο kicker - το ίδιο πράγμα μπορεί να συμβεί κατευθείαν στον αέρα.

Πάντα χρησιμοποιείτε φούρνο επαγωγής;

Αν έχετε την ευκαιρία να δείτε ένα, γυρίστε το σε πλήρη ζέστη και τοποθετήστε το χέρι σας πάνω από τον καυστήρα. Όχι, σοβαρά - αγγίξτε το ό, τι θέλετε. Δεν θα καείτε. Αυτά τα συρμάτινα καλώδια προορίζονται να προκαλέσουν φουσκωτά ρεύματα στα μαγειρικά σκεύη από χυτοσίδηρο που τοποθετούνται στη σόμπα. Αυτό με τη σειρά του θερμαίνει το δοχείο, το οποίο θερμαίνει το φαγητό.

Αυτή η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του αέρα είναι το πώς οι γεννήτριες, οι κινητήρες και ακόμη και ο ηλεκτρικός φορτιστής οδοντόβουρτσας σας λειτουργεί. Σε αυτές τις περιπτώσεις, αντί για έναν πυρήνα σιδήρου, είναι ένας «αέρας-πυρήνας». Είναι η ροή που μεταφέρει την ηλεκτρική ενέργεια.

Ανακαλύψεις στην Ασύρματη Ισχύ

Λοιπόν, γιατί οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να μεταφέρουν ασύρματα τη δύναμη χρησιμοποιώντας επαγωγή πριν; Λοιπόν, για να καταλάβετε αυτό, πρέπει πραγματικά να πάτε στους ανθρώπους που ξεκίνησαν όλα - ή, τουλάχιστον, πήρε το φακό του Νίκολα Τέσλα.

Σε ένα 2006 χαρτί που δημοσιεύτηκαν στα Annals of Physics, οι ερευνητές του MIT περιέγραψαν τον τρόπο με τον οποίο σκόπευαν να αποδείξουν ότι αυτά τα πεδία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ασύρματη μετάδοση ισχύος.

Εξετάζουμε αν και σε ποιο βαθμό το φυσικό φαινόμενο των ηλεκτρομαγνητικών καταστάσεων συντονισμού με μακρά διάρκεια ζωής με εντοπισμένο τα ελαφρώς ευαίσθητα μοτίβα πεδίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε μη αμελητέες αποστάσεις, ακόμη και παρουσία ξένων περιβαλλοντικών αντικειμένων.

Σε απλά αγγλικά, οι ερευνητές λέγονταν ότι πίστευαν ότι χρησιμοποιώντας τη σωστή διαμόρφωση, αυτά τα πεδία επαγωγής θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά ισχύος σε απόσταση, ακόμα και με αντικείμενα στο δρόμο.

Και μαντέψτε τι, μέχρι το 2007, το απέδειξαν και δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους σε ένα πειραματικό έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.

Χρησιμοποιώντας αυτοσυντονιστικά πηνία σε ένα ισχυρά συζευγμένο καθεστώς, επιδείξαμε πειραματικά αποτελεσματική μη ραδιενεργή μεταφορά ισχύος σε αποστάσεις μέχρι και 8 φορές την ακτίνα των πηνίων. Ήμασταν σε θέση να μεταφέρουμε 60 watt με απόδοση ~ 40% σε αποστάσεις άνω των 2 μέτρων.

Αυτό ήταν ένα καταπληκτικό επίτευγμα. Για όσους από εσάς δεν είστε ακόμη καλά συντονισμένοι στο μετρικό σύστημα, τα 2 μέτρα είναι ελαφρώς πάνω από έξι και μισό πόδια. Βασικά θα μπορούσαν να μεταφέρουν ενέργεια από το ένα πηνίο στο άλλο, την απόσταση ενός πολύ ψηλού προσώπου.

Ποιο ήταν το μυστικό τους; Ήταν αυτό που ονόμαζαν "συντονισμένα πηνία". Ρυθμίζουν καλά τα πηνία - τον αριθμό, την ακτίνα και άλλους παράγοντες, προκειμένου να επιτευχθεί ένα είδος "συντονισμού" μεταξύ των δύο πηνίων.

Είναι σημαντικό τα πηνία να είναι σε συντονισμό για να είναι πρακτική η μεταφορά ισχύος (6). Βρήκαμε πειραματικά ότι η ισχύς που μεταδίδεται στο φορτίο πέφτει απότομα καθώς κάθε ένα από τα πηνία είναι απενεργοποιημένο από τον συντονισμό.

Ανεξάρτητα από αυτό, το επίτευγμα αυτό προκάλεσε την ταχεία ανάπτυξη εφαρμογών ασύρματης ισχύος. Ο αγώνας συνεχίστηκε.

Η φυλή για να αξιοποιήσει τη δύναμη

Η φυλή έκαναν.

Ένα από τα πρώτα ξεκινήματα που πήδησαν σε αυτή την τεχνολογία για εμπορικούς σκοπούς ήταν WiTricity. Από το 2009, ο CEO Eric Giler έδωσε ένα demo της ασύρματης τεχνολογίας ισχύος στο TEDGlobal 2009.

Δεν ήταν ο μόνος. Πολλές εταιρείες αμέσως πήγαν σε αυτή την τεχνολογία για εφαρμογές που ήταν πρακτικές και εύκολες σε μικρές αποστάσεις. Η ασύρματη χρέωση φορητών συσκευών ήταν μια προφανής πρώτη επιλογή, και το 2009 το πρώτο επαγωγικά μαξιλάρια φόρτισης Μήπως το Duracell myGrid πραγματικά φορτίζει όσο και ένα καλώδιο ρεύματος;Τα καλώδια ρεύματος είναι μια ολοένα και πιο απαρχαιωμένη αντίληψη στον σημερινό ασύρματο κόσμο, αλλά μέχρι στιγμής παραμένουν αναγκαιότητα. Κανείς δεν θέλει να αναγκαστεί να δεσμεύσει τα ηλεκτρονικά τους με μια φωλιά από κορδόνια αρουραίων ... Διαβάστε περισσότερα στην αγορά.

Τώρα μπορείτε να τοποθετήσετε τις κινητές συσκευές σας σε αυτά τα μαξιλάρια και θα χρεώσουν. Δεν χρειάζεται να γλιστράτε πια για το πρίζα του τηλεφώνου σας πια.

Αν νομίζετε ότι ήταν μια δροσερή εφεύρεση, τότε εξετάστε πόσο μακριά έχει έρθει η βιομηχανία από τις ημέρες της ανακάλυψης του MIT. Μέχρι το 2011, μια εταιρεία που ονομάζεται Evatran δημιούργησε ένα σύστημα "Plugless Power" για ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επαγωγής για τη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων χωρίς καλώδια.

Η επαγωγική φόρτιση δεν είναι το μέλλον των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, είναι ήδη εδώ.

Το μέλλον της ασύρματης ισχύος

Τώρα που ξέρετε πού είναι η βιομηχανία με ασύρματη ισχύ, ας ρίξουμε μια ματιά στο πού πηγαίνει.

Στις αρχές του 2014, οι ερευνητές του Κορέα Σύνθετο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας (KAIST) ανακοίνωσαν ότι είχαν αναπτύξει ένα "Σύστημα συντονισμού πηνίων διπλωμάτων" όπου μπορούν να το κάνουν δημιουργεί ένα "ευρύ φάσμα επαγωγικής μεταφοράς ισχύος, έως 5 μέτρα μεταξύ του πομπού και του δέκτη πηνία ".

Είχαν επίσης τη δυνατότητα να συρρικνώσουν τα μεγέθη των πηνίων από αυτό που είχε χρησιμοποιήσει η ομάδα του MIT, καθιστώντας το όλο το πράγμα πιο πρακτικό (αν και ακόμα ακριβό) για εμπορικούς σκοπούς.

Chun T. Ο Rim, ο επικεφαλής του ερευνητικού έργου, είπε στην Science Daily ότι οραματίστηκε ότι ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται για την παροχή "ασύρματων καυτών σημείων εξουσίας" ακριβώς όπως οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα διαδικτυακά hotspots.

Ακριβώς όπως βλέπουμε τις ζώνες Wi-Fi παντού σήμερα, τελικά θα έχουμε πολλές ζώνες Wi-Power σε χώρους όπως εστιατόρια και δρόμους που παρέχουν ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρονικές συσκευές.

Πέντε μέτρα είναι σχεδόν δεκαέξι και μισά πόδια. Τώρα μιλάτε για το μήκος ενός τυπικού δωματίου σε ένα σπίτι.

Καθ 'όλη τη διάρκεια αυτής της χρονιάς, μια εταιρεία που ονομάζεται Ossia έχει κάνει τους γύρους με την έννοια της Cota, μια τεχνολογία που υπόσχεται η εταιρεία θα επιτρέψει την ασύρματη φόρτιση Τι είναι η ασύρματη φόρτιση και πώς ακριβώς λειτουργεί; [Επεξηγήσεις MakeUseOf]Ζούμε σε έναν ασύρματο κόσμο. Εκτός από εμάς. Σίγουρα, μπορούμε να στείλουμε τεράστιες ποσότητες πληροφοριών σε όλα τα ερτζιανά κύματα, αλλά οι συσκευές που είναι ικανές να τις στέλνουν και να δέχονται είναι συνδεδεμένες με καλώδια ρεύματος ... Διαβάστε περισσότερα των συσκευών που βρίσκονται έως και 30 πόδια μακριά από το σταθμό βάσης.

Αλλά φυσικά, fanboys της Apple δεν έχουν κανένα φόβο, η εταιρεία σας βρίσκεται στην πρώτη γραμμή αυτού του παιχνιδιού επίσης.

Τον Αύγουστο, η Apple έλαβε δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονταν με την προγραμματισμένη εφαρμογή της χρέωσης συντονισμού ασύρματης επαγωγής.

Ένα ευρεσιτεχνια περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο οι χρήστες θα μπορούν να συνδέουν ένα τροφοδοτικό ρεύματος - όπως ένα dongle ή μια συσκευή μέσα σε ένα νεότερο σύστημα υπολογιστών - και στη συνέχεια το τροφοδοτικό θα φορτίσει ασύρματα όλες τις "κατάλληλα συντονισμένες" συσκευές πλησίον.

Η ευρεσιτεχνία αναφέρει:

... η κατάλληλα συντονισμένη περιφερειακή συσκευή μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελεί μέρος ενός κυκλώματος συντονισμού που μπορεί να περιλαμβάνει την παροχή ρεύματος NFMR και οποιεσδήποτε άλλες περιφερειακές συσκευές που συντονίζονται έτσι.

Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αποκαλύπτει μια ολόκληρη βιομηχανία ηλεκτρονικών αγώνων που αγωνίζεται να εκμεταλλευτεί μια τεχνολογία που θα μπορούσε να μεταμορφώσει εντελώς αυτό που ένα σύγχρονο νοικοκυριό μοιάζει

Πρώτα θα έρθουν οι μικρότερες συσκευές που είναι πιο εύκολο να φορτιστούν, με χαμηλότερες απαιτήσεις ισχύος. Ωστόσο, αν οι άλλοι παίκτες στην βιομηχανία επαγωγικής ενέργειας έχουν να πουν κάτι για αυτό, όλα οι οικιακές συσκευές - από το φούρνο μικροκυμάτων σας έως την τηλεόραση μεγάλης οθόνης - θα τροφοδοτούνται χωρίς καλώδια ρεύματος απολύτως.

Μια μέρα, οι άνθρωποι μπορούν να κοιτάξουν τις πρίζες σε ένα σπίτι με τον ίδιο τρόπο που τα παιδιά βλέπουν σήμερα τα παλιά, ανόητα δικτυακά βύσματα. Έτοιμο ή όχι, η ασύρματη δύναμη είναι το μέλλον - και ποντάρω ότι ο Νικόλα Τέσλα γελάνε στον τάφο του.

Πώς αισθάνεστε για την ασύρματη ισχύ; Θα αγκαλιάσετε την τεχνολογία ή έχετε κάποιες ανησυχίες; Μοιραστείτε τις σκέψεις σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων!

Πιστωτικές κάρτες: Πλάσμα αίματος Μέσω Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / συντονισμένα πηνία, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock