Elektrina bez drôtov. Smerom k novému svetu bezdrôtovej elektrickej energie

Koncom 19. storočia objav objavu, že by sa elektrina mohla použiť na žiaru žiarovky, spôsobil explóziu výskumu zameraného na nájdenie najlepšieho spôsobu prenosu elektriny.

Na čele závodu bol slávny fyzik a vynálezca Nikola Tesla, ktorý vyvinul veľkolepý projekt. Keďže spoločnosť Tesla nemohla uveriť v realitu vytvorenia kolosálnej siete vodičov pokrývajúcich všetky mestá, ulice, budovy a izby, dospela k záveru, že jedinou realizovateľnou metódou prenosu je bezdrôtová sieť. Navrhol vežu asi 57 metrov vysokú, ktorá mala prenášať energiu na vzdialenosť mnohých kilometrov, a dokonca ju začala budovať aj na Long Islande. Uskutočnilo sa niekoľko experimentov, ale nedostatok peňazí nedovolil dokončenie veže. Myšlienka prenosu energie vzduchom bola rozptýlená, len čo sa ukázalo, že priemysel bol schopný vyvinúť a implementovať káblovú infraštruktúru.

A teraz, pred niekoľkými rokmi, bol docentom fyziky na Massachusettsovom technologickom ústave (MIT), Marin Soljačić, prebudený zo sladkého sna naliehavým výkrikom mobilného telefónu. „Telefón sa nezastavil a požadoval, aby som ho nabil,“ hovorí Soljacic. Unavený a už sa skoro nevstal, začal snívať o tom, že sa telefón, ako doma, začne nabíjať sám.
Soljacic začal výskum spôsobov prenosu energie bez drôtov. Zanechal projekty diaľkového prenosu energie, ako je projekt Tesla, a zameriaval sa na metódy prenosu energie na krátke vzdialenosti, ktoré by nabíjali alebo dokonca zapínali prenosné zariadenia - mobilné telefóny, PDA, notebooky.
Najprv zvážil možnosť použitia rádiových vĺn, ktoré prenášajú informácie tak efektívne na diaľku, ale zistil, že v tomto prípade by sa väčšina energie rozptýlila vo vesmíre. Použitie lasera si vyžadovalo, aby zdroj energie a nabíjateľné zariadenie boli v zornom poli navzájom bez akýchkoľvek prekážok medzi nimi. Tento spôsob bol navyše poškodený predmetmi zachytenými v prenosovom vedení. Preto Soljacic začal hľadať spôsob prenosu, ktorý by bol efektívny, to znamená schopný prenášať energiu bez toho, aby ju rozptyľoval, a bezpečný.
Nakoniec sa vysporiadal s javom rezonančnej väzby, keď dva objekty naladené na rovnakú frekvenciu si navzájom intenzívne vymieňajú energiu, zatiaľ čo s ostatnými objektmi interagujú iba slabo. Klasickým príkladom tohto účinku je skúsenosť s niekoľkými pohármi naplnenými vínom, každá do inej úrovne ako ostatné. Výsledkom je, že pre každé sklo existuje jedinečná frekvencia zvuku, ktorá spôsobuje vibrácie. Ak si spevák vezme na vedomie príslušnú frekvenciu, jedno z pohárov môže prijať takú dávku akustickej energie, že sa rozpadne, zatiaľ čo zostávajúce poháre zostanú nedotknuté.
Soljacic si uvedomil, že magnetická rezonancia je sľubný spôsob prenosu elektriny. Magnetické pole sa voľne šíri vo vesmíre a pri správnych frekvenciách neškodí živým veciam. V spolupráci s profesormi fyziky MIT Johnom Joannopoulosom a Peterom Fisherom a tromi študentmi vyvinul jednoduché zariadenie, ktoré bezdrôtovo svieti 60-wattovú žiarovku.
Zariadenie sa skladalo z dvoch medených cievok rezonančných ladených zavesených od stropu vo vzdialenosti asi dva metre. Jedna cievka bola pripojená na zdroj striedavého prúdu a vytvorila magnetické pole. Druhá cievka naladená na rovnakú frekvenciu a pripojená k žiarovke, rezonujúca v magnetickom poli, generovala prúd zapaľujúci žiarovku. Zariadenie fungovalo, aj keď bola medzi cievkami umiestnená tenká stena.

Je pozoruhodné, že inštalácia nevyžaduje ani priamu viditeľnosť medzi prijímačom a vysielačom. Ako experiment boli medzi nimi umiestnené kartónové a železné plechy, ale to neovplyvnilo dodávku prúdu.
Najúčinnejšie zariadenia vytvorené týmto okamihom pozostávajú z medených cievok 60 centimetrov a magnetického poľa s frekvenciou 10 megahertzov. Umožňuje vám prenášať energiu na vzdialenosť dvoch metrov s 50% účinnosťou. Výskum striebra a iných materiálov sa uskutočňuje s cieľom zmenšiť veľkosť cievok a zvýšiť účinnosť. Soldacic dúfa, že dosiahne 70 až 80 percent efektívnosti prenosu.

Fyzici z Massachusetts vysvetľujú, že princíp inštalácie je založený na rezonančnom mechanizme, čo je jav, ktorý spôsobuje vibrácie objektu, keď je vystavený energii určitej frekvencie. Ak však majú dva objekty rovnaké indexy rezonancie, môžu si vymieňať energiu a nijakým spôsobom neovplyvňujú okolité objekty.

V prírode existuje veľa príkladov rezonancie. Najznámejším príkladom rezonancie je, keď je niekoľko rovnakých sklenených pohárov naplnených rôznymi množstvami vody, ak je každé poháre poklepané kovovou lyžičkou, potom každé poháre vydajú jedinečný zvuk.

Namiesto akustickej rezonancie fyzici vo WiTricity používali frekvenčnú rezonanciu elektromagnetických vĺn. Pri inštalácii rezonujú obe cievky vo frekvenčnom rozsahu 10 MHz a vymieňajú elektrinu a čím je interakcia medzi prvkami vyššia, tým viac prúdu prichádza do prijímača. Ďalej, čím nižší je rezonančný rozsah, tým sa získa väčší rozsah vlnových dĺžok a tým väčšia môže byť vzdialenosť medzi prijímačom a vysielačom.

Ďalším dôležitým faktorom je, že toto usporiadanie nepoškodzuje ľudské zdravie, pretože pracuje pri nízkych frekvenciách hlavne v magnetickom spektre.

"Pokiaľ vieme, ľudské organizmy nereagujú na magnetickú interakciu. Keby bola vaša frekvencia viditeľná, napríklad 2 GHz, potom by ste dostali efekt mikrovlnnej rúry a to by bol úplne iný efekt," hovorí jeden z vývojárov zariadenia, Marine Soladzic.

V súčasnosti sa skúma množstvo ďalších spôsobov bezdrôtového nabíjania batérií. Začínajúce podniky ako Powercast, Fulton Innovation a WildCharge začali uvádzať na trh adaptéry, ktoré umožňujú bezdrôtové nabíjanie mobilných telefónov, MP3 prehrávačov a ďalších zariadení doma alebo v aute. Prístup spoločnosti Soljacic je však odlišný v tom, že umožňuje automatické nabíjanie zariadení, hneď ako spadnú do oblasti pôsobenia bezdrôtového vysielača.
Práca skupiny Soljacic pritiahla pozornosť spoločností vyrábajúcich elektronické zariadenia, ako aj automobilového priemyslu. Výskum financovalo Ministerstvo obrany USA, ktoré dúfalo, že získa technológiu bezdrôtového automatického dobíjania batérií. Soldjacic však radšej nerozširuje možné priemyselné využitie svojej technológie.
V dnešnom svete s batériou je toľko potenciálnych aplikácií, v ktorých je možné využiť našu technológiu, “hovorí.„ Je to veľmi výkonná metóda. “

Comments

[#1]

Zaujímalo by ma, aké sú hodnoty počítadla pred a po experimente?

[#2]

Ďakujem veľmi zaujímavo.

[#3]

Kompletné nezmysly! "... magnetické pole s frekvenciou 10 megahertzov ...". Magnetické pole s frekvenciou 10 megahertz neexistuje. Existuje elektromagnetické pole s frekvenciou 10 megahertzov - a to zďaleka nie je to isté. Autor nemá ani potuchy o elektrodynamike, ani o Maxwellových rovniciach, ani o teórii RRV - to znamená, že nepozná tie základné základy, ktoré pozná každý rádiotechnik. "Problém je, pretože obuvník spustí koláče a topánky sa použijú na zošívanie koláča," I.A. Krylov.

[#4]

Niekde na ukrajinskom kanáli „gama“ existovala informácia o vynáleze dvoma fyzikmi zariadenia, ktoré má formu žiariča a rezonátora v tvare pórov, ktoré majú vzorce pórov, ale iba vo forme cievky alebo len v tvare vodiča určuje vytvorenie poľa. Na tento vynález sa vydáva patent.