Điện không có dây. Hướng tới một thế giới mới của điện không dây

Vào cuối thế kỷ 19, việc phát hiện ra rằng điện có thể được sử dụng để tạo ra bóng đèn phát sáng gây ra vụ nổ trong nghiên cứu nhằm tìm ra cách tốt nhất để truyền tải điện.

Đứng đầu cuộc đua là nhà vật lý và nhà phát minh nổi tiếng Nikola Tesla, người đã phát triển một dự án hoành tráng. Không thể tin vào thực tế tạo ra một mạng lưới dây khổng lồ bao trùm tất cả các thành phố, đường phố, tòa nhà và phòng, Tesla đã đi đến kết luận rằng phương thức truyền dẫn khả thi duy nhất là không dây. Ông đã thiết kế một tòa tháp cao khoảng 57 mét, được cho là truyền năng lượng trên một khoảng cách nhiều km, và thậm chí bắt đầu xây dựng nó trên Long Island. Một số thí nghiệm đã được thực hiện, nhưng việc thiếu tiền không cho phép hoàn thành tòa tháp. Ý tưởng truyền năng lượng bằng không khí đã bị phân tán ngay khi hóa ra ngành công nghiệp có thể phát triển và thực hiện cơ sở hạ tầng có dây.

Và bây giờ, vài năm trước, phó giáo sư của Khoa Vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Marin Soljačić, đã thức dậy từ một giấc mơ ngọt ngào bởi tiếng khóc khăng khăng của điện thoại di động. Điện thoại đã không dừng lại, yêu cầu tôi cài đặt tính phí, Soljacic nói. Mệt mỏi và không dậy, anh bắt đầu mơ thấy điện thoại, ở nhà, bắt đầu tự sạc.
Soljacic bắt đầu nghiên cứu về cách truyền năng lượng mà không cần dây dẫn. Ông từ bỏ các dự án truyền năng lượng tầm xa như dự án Tesla và tập trung vào các phương thức truyền năng lượng tầm ngắn cho phép sạc hoặc thậm chí bật các thiết bị cầm tay - điện thoại di động, PDA, máy tính xách tay.
Lúc đầu, anh ta xem xét khả năng sử dụng sóng vô tuyến truyền thông tin rất hiệu quả ở khoảng cách xa, nhưng thấy rằng trong trường hợp này, phần lớn năng lượng sẽ bị tiêu tán trong không gian. Việc sử dụng tia laser đòi hỏi nguồn năng lượng và thiết bị có thể sạc lại phải nằm trong tầm nhìn của nhau mà không có bất kỳ trở ngại nào giữa chúng. Ngoài ra, phương pháp này còn gây thiệt hại cho các vật thể bị kẹt trong đường truyền. Do đó, Soljacic bắt đầu tìm kiếm một phương pháp truyền dẫn vừa hiệu quả, đó là có khả năng truyền năng lượng mà không phân tán nó, và an toàn.
Cuối cùng, anh ta đã giải quyết được hiện tượng ghép cộng hưởng, khi hai vật thể điều chỉnh cùng tần số trao đổi năng lượng với nhau, trong khi chỉ tương tác yếu với các vật thể khác. Một minh họa cổ điển về hiệu ứng này là trải nghiệm với một vài ly chứa đầy rượu vang đến một mức độ khác với phần còn lại. Kết quả là, đối với mỗi kính có một tần số âm thanh duy nhất gây ra rung động. Nếu một ca sĩ ghi chú tần số thích hợp, một trong những chiếc kính có thể nhận được một lượng năng lượng âm thanh đến mức nó sẽ vỡ vụn, trong khi những chiếc kính còn lại sẽ vẫn còn nguyên vẹn.
Soljacic nhận ra rằng cộng hưởng từ là một cách đầy hứa hẹn để truyền điện. Từ trường lan truyền tự do trong không gian và, ở tần số phù hợp, vô hại với các sinh vật sống. Làm việc cùng với các giáo sư vật lý của MIT John Joannopoulos và Peter Fisher và ba sinh viên, ông đã phát triển một thiết bị đơn giản chiếu sáng bóng đèn 60 watt không dây.
Thiết bị này bao gồm hai cuộn dây đồng được điều chỉnh cộng hưởng treo trên trần nhà ở khoảng cách khoảng hai mét. Một cuộn dây được kết nối với nguồn AC và tạo ra từ trường. Một cuộn dây thứ hai được điều chỉnh cùng tần số và được kết nối với bóng đèn, cộng hưởng trong từ trường, tạo ra dòng điện đốt cháy bóng đèn. Thiết bị hoạt động ngay cả khi một bức tường mỏng được đặt giữa các cuộn dây.

Đáng chú ý là việc cài đặt thậm chí không yêu cầu đường ngắm trực tiếp giữa máy thu và máy phát. Như một thí nghiệm, các tấm bìa cứng và sắt được đặt giữa chúng, nhưng điều này không ảnh hưởng đến việc cung cấp dòng điện.
Hiệu quả nhất của các thiết bị được tạo ra tại thời điểm này bao gồm các cuộn dây đồng 60 cm và từ trường có tần số 10 megahertz. Nó cho phép bạn truyền năng lượng trong khoảng cách hai mét với hiệu suất 50 phần trăm. Nghiên cứu đang được tiến hành với bạc và các vật liệu khác để giảm kích thước cuộn dây và tăng hiệu quả. Soldacic hy vọng sẽ đạt được hiệu quả truyền 70-80 phần trăm.

Các nhà vật lý từ Massachusetts giải thích rằng nguyên tắc lắp đặt dựa trên cơ chế cộng hưởng, đó là hiện tượng gây ra rung động trong một vật thể khi nó tiếp xúc với năng lượng ở một tần số nhất định. Tuy nhiên, khi hai vật thể có giá trị cộng hưởng bằng nhau, chúng có thể trao đổi năng lượng và hoàn toàn không ảnh hưởng đến các vật thể xung quanh.

Trong tự nhiên, có nhiều ví dụ về sự cộng hưởng. Ví dụ nổi tiếng nhất về sự cộng hưởng là khi một vài ly thủy tinh giống hệt nhau chứa đầy lượng nước khác nhau, nếu mỗi ly được gõ bằng một thìa kim loại, thì mỗi ly sẽ tạo ra âm thanh độc đáo.

Thay vì cộng hưởng âm thanh, các nhà vật lý đã sử dụng cộng hưởng tần số của sóng điện từ trong WiTricity. Trong quá trình cài đặt, cả hai cuộn dây cộng hưởng trong dải tần số 10 MHz và trao đổi điện và thời gian tương tác giữa các phần tử càng dài thì dòng điện đến máy thu càng nhiều. Hơn nữa, phạm vi cộng hưởng càng thấp, kết quả là bước sóng càng dài và khoảng cách giữa máy thu và máy phát càng lớn.

Một yếu tố quan trọng khác là thiết lập này không mang lại tác hại cho sức khỏe con người, vì nó hoạt động ở tần số thấp, chủ yếu ở phổ từ.

Theo như chúng tôi biết, các sinh vật của con người không có phản ứng với tương tác từ tính. Nếu tần số của bạn là đáng chú ý, ví dụ, 2 GHz, thì bạn sẽ có được hiệu ứng của lò vi sóng và đó sẽ là một hiệu ứng hoàn toàn khác.

Một số cách khác để sạc pin không dây hiện đang được điều tra. Các công ty khởi nghiệp như Powercast, Fulton Đổi mới và WildCharge đã bắt đầu tiếp thị các bộ điều hợp cho phép sạc không dây cho điện thoại di động, máy nghe nhạc MP3 và các thiết bị khác ở nhà hoặc trong xe hơi. Nhưng cách tiếp cận Soljacic, khác ở chỗ nó cho phép sạc tự động các thiết bị ngay khi chúng rơi vào trường hoạt động của một máy phát không dây.
Công việc của nhóm Soljacic thu hút sự chú ý của các công ty sản xuất thiết bị điện tử, cũng như ngành công nghiệp ô tô. Nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nơi hy vọng có được công nghệ sạc pin tự động không dây. Tuy nhiên, Soldjacic không muốn lan truyền về ứng dụng công nghiệp có thể có của công nghệ của mình.
Có rất nhiều ứng dụng tiềm năng trong thế giới chạy bằng pin ngày nay, nơi công nghệ của chúng ta có thể được sử dụng, "ông nói." Đó là một phương pháp rất mạnh mẽ. "

Comments

[#1]

Tôi tự hỏi các bài đọc truy cập trước và sau thí nghiệm là gì?

[#2]

Cảm ơn bạn rất thú vị.

[#3]

Hoàn toàn vô nghĩa! "... một từ trường có tần số 10 megahertz ...". Một từ trường có tần số 10 megahertz không tồn tại. Có một trường điện từ có tần số 10 megahertz - và điều này khác xa với điều tương tự. Tác giả không biết gì về điện động lực, hoặc về phương trình Maxwell, hay về lý thuyết RRV - nghĩa là, anh ta không biết những điều cơ bản cơ bản mà bất kỳ kỹ sư vô tuyến nào cũng biết. Vấn đề khó khăn là, vì người thợ đóng giày sẽ bắt đầu những chiếc bánh, và đôi giày sẽ được sử dụng để khâu chiếc bánh, tên là I K. Krylov.

[#4]

Ở đâu đó, trên kênh "Gamma" của Ucraina có một thông tin về phát minh của hai nhà vật lý của một thiết bị có dạng phát và lỗ cộng hưởng hình dạng lỗ rỗng có công thức lỗ rỗng, nhưng chỉ ở dạng cuộn dây hoặc chỉ hình dạng của dây dẫn xác định việc tạo ra trường. Một bằng sáng chế được cấp cho sáng chế.