Теорията на Тесла: Кой ще спечели надпреварата за безжично захранване?

реклама

Когато мислите за безжично захранване, изображения от мълнии се състезават от една бобина Tesla 10 от най-добрите Tesla Coils Музикални видеоклипове в YouTubeНикола Тесла с право се счита за един от най-великите научни умове на всички времена. Пионерската му работа като инженер, особено в областта на електричеството и електромагнетизма, означава, че името му е синоним на ... Прочетете още на друг, който вероятно идва на ум, или може би изображения на момента, в който чудовището на Франкенщайн оживя.

Въпреки че идеята изглежда смешна и почти невъзможна, може да се изненадате да научите, че безжичното захранване бързо се превръща в реалност.

Съществуват редица теории и предложения за осъществяване на футуристичния подвиг на прехвърляне на електричество през въздуха към устройства в дома ви - до които ще стигнем в тази статия - но първо, важно е да разберете както потенциала, така и ограниченията на науката 10 научни YouTube канала, които не можете да пропуснетеДумата наука по същество означава знание и именно този стремеж към учене и разбиране е подкарал човечеството до висотата на неговата сила. Мрежата предлага широка възможност за разпространение на тези знания, за да ...

Прочетете още зад тези опити.

Какво е безжично захранване?

Когато повечето хора мислят за електричество, те се сещат за традиционния един или два проводника, който има положителен терминал, отрицателен терминал и понякога заземен проводник. Положителните и отрицателните клеми съставляват това, което по същество е електрическа верига, както е показано на схемата по-долу.

Това е най-простият пример за електрическа верига. Е, всъщност премахването на превключвателя би било по-просто, но разбирате.

Клемите "+" и "-" на батерията са червените и черните проводници в захранващия ви кабел, независимо дали включвате лампа, компютър или нещо друго.

На своето основно ниво електричеството може да се опише като поток на „ток“ от положителни към отрицателни терминали. Ще избегна теоретично обсъждане на движението на действително заредените частици. Просто разберете, че за да захранвате електрическо устройство, се нуждае от разлика в напрежението между тези два терминала.

И така, как е възможно да се превърне система, която очевидно зависи от проводник като електрически проводник за потока на заряда? Какво трябва да правиш, фотосесия таксата от върха на една жица до друга? Ами... .sorta.

Нека ви запозная с трансформатора.

Това всъщност е концепция, която съществува от времето на самия Тесла. Вземете един проводник, носещ източника на напрежение (включен в 60 Hz променлив ток за домакинство например), и го навийте в много контури. О, по дяволите, използвайте парче желязо, за да улесните навиването на бримките.

След това увийте втори проводник на малко разстояние от първата намотка. Ще предизвикате ток във втората намотка, точно като магия.

Добре, не съвсем магически, но доста близо. По принцип всеки проводник, който има променливо напрежение, индуцира електромагнитно поле около него, наречено поток. Когато навиете жицата, вие усилвате това поле. Плъзнете магнитен материал като желязо в тази намотка и подобрите способността си да прехвърляте енергията към тази втора намотка. Но - тук е ритникът - същото може да се случи и във въздуха.

Използвате ли някога индукционна фурна?

Ако имате възможност да го видите, обърнете го до пълна топлина и поставете ръката си върху горелката. Не, сериозно - докоснете всичко, което харесвате. Няма да се изгорите. Тези навити проводници са предназначени да индуцират вихрови токове в чугунените съдове за готвене, поставени на печката. Това от своя страна загрява съда, който загрява храната.

Това предаване на електрическа енергия през въздуха е как работят генераторите, двигателите и дори вашето електрическо зарядно за четка за зъби. В тези случаи, вместо желязна сърцевина, тя е „въздушна сърцевина“. Токът предава електрическата енергия.

Пробив в безжичната мощност

Така че, защо досега учените не са успели да прехвърлят безжично захранване чрез индукция? Е, за да разберете това, наистина трябва да отидете при хората, които са започнали всичко - или поне са взели факлата на Никола Тесла.

В 2006 г. хартия публикувана в Annals of Physics, изследователите на MIT описаха как възнамеряват да докажат, че тези полета могат да бъдат използвани за безжично предаване на мощност.

Ние изследваме дали и до каква степен физическото явление на дълготрайни резонансни електромагнитни състояния с локализирани бавно извиващи се модели на полето могат да се използват за ефективно прехвърляне на енергия на незначителни разстояния, дори при наличие на външни екологични обекти.

На обикновен английски език изследователите твърдят, че вярват, че с помощта на правилната конфигурация тези индукционни полета могат да бъдат използвани за предаване на мощност на разстояние, дори и с обекти в пътя.

И познайте какво до 2007 г. те го доказаха и публикуваха резултатите си в експериментална книга, публикувана в списание Science.

Използвайки саморезонансни намотки в силно свързан режим, ние експериментално демонстрирахме ефективен нерадиационен пренос на мощност на разстояния до 8 пъти по-голям от радиуса на намотките. Успяхме да прехвърлим 60 вата с ~ 40% ефективност на разстояния над 2 метра.

Това беше невероятно постижение. За тези от вас, които все още не са добре настроени на метричната система, 2 метра са малко над шест и половина фута. По принцип те можеха да прехвърлят мощност от една бобина към другата, разстоянието на много висок човек.

Каква беше тяхната тайна? Това беше, което те нарекоха „резонансни бобини“. Те прецизират намотките - числото, радиусът и други фактори, за да постигнат своеобразен „резонанс“ между двете намотки.

От съществено значение е бобините да са в резонанс, за да бъде практически преносът на енергия (6). Експериментално установяваме, че мощността, предавана на товара, рязко пада, тъй като една от намотките се отнема от резонанса.

Независимо от това, това постижение предизвика бързото развитие на безжичните приложения за захранване. Състезанието беше на.

Състезанието за използване на силата

Състезание те направиха.

Един от първите стартъпи, които скочиха върху тази технология с търговска цел, беше WiTricity. Още през 2009 г. изпълнителният директор Ерик Гилер представи демонстрация на безжичните технологии за захранване на TEDGlobal 2009.

Той не беше единственият Много компании веднага прескочиха тази технология за приложения, които бяха практични и лесни на къси разстояния. Безжичното зареждане на портативни устройства беше очевиден първи избор, а през 2009 г. - първи индуктивни подложки за зареждане Дали Duracell myGrid наистина зарежда ли се толкова добре, колкото захранващ кабел?Захранващите кабели са все по-старата концепция в днешния безжичен свят, но засега те остават необходимост. Никой не иска да бъде принуждаван да привързва електрониката си към гнездото на плъхове ... Прочетете още удари на пазара.

Сега можете да поставите мобилните си устройства на тези подложки и те ще се таксуват. Вече няма нужда да се мъчите за захранващия кабел на телефона си.

Ако смятате, че това е страхотно изобретение, тогава помислете колко далеч е достигнала индустрията от дните на откриването на MIT. До 2011 г. компания с име Evatran създаде система „Plugless Power“ за електрически автомобили, използвайки индукционната технология за зареждане на електрически превозни средства без никакви кабели.

Индуктивното зареждане не е бъдещето на електрическите автомобили, то вече е тук.

Бъдещето на безжичната енергия

Сега, когато знаете къде е индустрията с безжично захранване, нека да разгледаме къде отива.

В началото на 2014 г. изследователи от Корейски Институт за наука и технологии (KAIST) обявиха, че са разработили „Диполна намотка за резонанс“, където могат, където могат установете „разширен обхват на индуктивен пренос на енергия до 5 метра между предавател и приемник бобини. "

Те също така успяха да намалят размерите на намотките от това, което екипът на MIT използва, правейки цялото нещо по-практично (макар и все още скъпо) за търговски цели.

Чун Т. Рим, ръководител на изследователския проект, каза пред Science Daily че той предвижда такава система да се използва за осигуряване на „безжични горещи точки за захранване“, точно както хората използват интернет горещи точки.

Точно както днес виждаме Wi-Fi зони навсякъде, в крайна сметка ще имаме много Wi-Power зони на такива места като ресторанти и улици, които осигуряват електрическа енергия безжично на електронни устройства.

Пет метра е близо шестнадесет и половина фута. Сега говорите за дължината на типичната стая в къща.

През цялата тази година компания, наречена Ossia, прави кръговете със своята концепция, наречена Cota, технология, която обещава компанията, ще позволи на безжично зареждане Какво е безжично зареждане и колко точно работи? [MakeUseOf обяснява]Живеем в безжичен свят. Само че не го правим Разбира се, можем да изпращаме огромни количества информация по ефирните вълни, но устройствата, способни да го изпращат и получават, са свързани към захранващи кабели ... Прочетете още на устройства на разстояние до 30 фута от базовата станция.

Но разбира се, фенбоите на Apple нямат страх, вашата компания също е начело на тази игра.

През август Apple получи два патента, които бяха свързани с планираното им прилагане на резонансно индукционно безжично зареждане.

Един патент описва как потребителите ще могат да включат захранване - например донгъл или устройство вътре в по-ново компютърна система - и тогава това захранване ще зарежда безжично всички „подходящо настроени“ устройства наблизо.

Патентът гласи:

... подходящо настроеното периферно устройство може да се счита за част от резонансна верига, която може да включва NFMR захранване и всякакви други периферни устройства, така настроени.

Патентът разкрива цяла електронна индустрия, която се състезава, за да се възползва от технология, която би могла напълно да преобрази как изглежда съвременното домакинство.

Първо ще дойдат по-малките устройства, които се зареждат по-лесно, с по-ниски изисквания за мощност. Ако обаче останалите участници в индукционната индустрия имат какво да кажат за това, всички домакинските устройства - от микровълновата до телевизора с голям екран - ще се захранват без никакви захранващи кабели каквато.

Един ден хората могат да гледат на електрическите контакти в къща по същия начин, по който децата днес гледат на тези стари, глупави мрежови жакове. Готово или не, безжичното захранване е бъдещето - и ще се обзаложа, че Никола Тесла се смее в гроба му.

Какво мислите за безжичното захранване? Ще приемете ли технологията или имате някакви притеснения? Споделете мислите си в секцията за коментари по-долу!

Кредитни изображения: плазма Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / резонансни намотки, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock