Teslina teorija: Tko će pobijediti u utrci za bežičnu snagu?

Oglas

Kada mislite na bežičnu napajanje, slike munjevitih vijaka dolaze jedna Teslina zavojnica 10 najboljih Teslina zavojnica Glazbeni videozapisi na YouTubeuNikolu Teslu s pravom smatraju jednim od najvećih znanstvenih umova svih vremena. Njegov pionirski rad kao inženjera, posebno u području električne energije i elektromagnetizma, znače da je njegovo ime sinonim za ... Čitaj više nekom vjerojatno padaju na pamet ili možda slike trenutka kada je Frankensteinovo čudovište oživelo.

Iako se ideja čini smiješnom i gotovo nemogućom, možda ćete biti iznenađeni kada saznate da bežična energija brzo postaje stvarnost.

Postoje brojne teorije i prijedlozi da se postigne futuristički podvig prijenosa električne energije zrakom na uređajima u vašem domu - o kojima ćemo govoriti u ovom članku - no prvo je važno razumjeti i potencijale i ograničenja od znanost 10 znanstvenih YouTube kanala koje ne smijete propustitiRiječ znanost u osnovi znači znanje, a upravo je ta potraga za učenjem i razumijevanjem dovela čovječanstvo do vrhunca njegove moći. Web nudi obilje mogućnosti za širenje tog znanja kako bi ...

Čitaj više iza ovih pokušaja.

Što je bežično napajanje?

Kada većina ljudi misli na električnu energiju, oni razmišljaju o tradicionalnom utikaču s jednom ili dvije žice koji ima pozitivan terminal, negativni terminal, a ponekad i uzemljeni kabel. Pozitivni i negativni terminali čine ono što je u biti električni krug, kao što je prikazano na donjem dijagramu.

Ovo je najjednostavniji primjer električnog kruga. Pa, zapravo uklanjanje prekidača bilo bi jednostavnije, ali shvatili ste poantu.

Priključci "+" i "-" na bateriji crvene su i crne žice na vašem utikaču, bilo da priključite svjetiljku, računalo ili nešto drugo.

Na svojoj temeljnoj razini, električna energija može se opisati kao tok struje od pozitivnih do negativnih terminala. Izbjeći ću teorijsku raspravu o kretanju stvarnih nabijenih čestica. Samo shvatite da je za napajanje električnog uređaja potrebna razlika napona između ta dva terminala.

Pa kako je moguće okrenuti sustav koji očito ovisi o vodiču poput električne žice za protok naboja? Što bi trebao raditi, pucati naboj od vrha jedne žice do druge? Pa... .sorta.

Dopustite da vas upoznam, transformatora.

To je zapravo koncept koji postoji još od vremena samog Tesle. Uzmete jednu žicu koja nosi izvor napona (priključite se na primjer u 60 Hz izmjeničnu utičnicu) i namotate je u mnogo petlji. O, kvragu, upotrijebite komad željeza kako biste lakše umotali petlje.

Zatim zamotajte drugu žicu na maloj udaljenosti od prve zavojnice. Potaknut ćete struju u drugoj zavojnici, baš poput magije.

Ok, ne baš čarobno, ali prilično blizu. U osnovi, svaka žica koja ima naizmjenični napon inducira elektromagnetsko polje oko sebe, koje se naziva fluks. Kad zavojite žicu, pojačaćete to polje. Umetnite magnetski materijal poput željeza u tu zavojnicu i poboljšavate svoju sposobnost prenošenja energije na tu drugu zavojnicu. Ali - evo udarača - ista stvar može se dogoditi i kroz zrak.

Jeste li ikada koristili indukcijsku pećnicu?

Ako dobijete priliku da je vidite, podignite je na punu toplinu i stavite ruku iznad plamenika. Ne, ozbiljno - dodirnite sve što želite. Nećete se opeći. Te namotane žice su namijenjene da induciraju vrtložne struje u posuđu od lijevanog željeza postavljenom na štednjak. To zauzvrat zagrijava lonac, koji zagrijava hranu.

Taj prijenos električne energije putem zraka funkcionira na način da generatori, motori, pa čak i vaš električni punjač četkica za zube. U tim slučajevima, umjesto željezne jezgre, to je "zračna jezgra". To je tok koji prenosi električnu energiju.

Proboj u bežičnoj snazi

Dakle, zašto znanstvenici prije nisu uspjeli bežično prenijeti snagu pomoću indukcije? Pa da biste to razumjeli, stvarno trebate kontaktirati ljude koji su sve započeli - ili barem uzeli baklje Nikole Tesle.

U 2006. papir objavljeni u časopisu Annals of Physics, istraživači MIT-a opisali su kako namjeravaju dokazati da se ta polja mogu koristiti za bežični prijenos energije.

Istražujemo je li i u kojoj mjeri fizički fenomen dugotrajnih rezonantnih elektromagnetskih stanja s lokaliziranim sporo-nagibni uzorci polja mogu se koristiti za učinkovit prijenos energije na neznatnim udaljenostima, čak i u prisutnosti vanjskih ekološki objekti.

Na običnom engleskom jeziku istraživači su govorili da vjeruju da se pomoću ispravne konfiguracije ta indukcijska polja mogu upotrijebiti za prijenos snage s udaljenosti, čak i s objektima na putu.

I pogodite što su, do 2007. godine, to i dokazali, pa su svoje rezultate objavili u eksperimentalnom radu objavljenom u časopisu Science.

Koristeći rezonantne zavojnice u režimu snažnog spajanja, eksperimentalno smo pokazali učinkovit neradiativni prijenos energije na udaljenosti do 8 puta veće od polumjera zavojnica. Uspjeli smo prenijeti 60 vata s ~ 40% učinkovitosti na udaljenosti većoj od 2 metra.

Bilo je to nevjerojatno postignuće. Za one od vas koji još nisu dobro prilagođeni metričkom sustavu, 2 metra su malo više od šest i pol metara. U osnovi su mogli prenositi snagu s jedne zavojnice na drugu, udaljenost vrlo visoke osobe.

Koja je bila njihova tajna? Bilo je to što su nazvali "rezonantnim zavojnicama". Oni su fino prilagodili zavojnice - broj, polumjer i drugi čimbenici kako bi postigli neku vrstu "rezonancije" između dva svitka.

Bitno je da zavojnice budu na rezonanci kako bi prijenos snage bio praktičan (6). Eksperimentalno nalazimo da snaga koja se prenosi na opterećenje naglo pada jer je bilo koji od zavojnica oduzet od rezonancije.

Bez obzira na to, ovo je postignuće potaknulo brzi razvoj bežičnih aplikacija za napajanje. Utrka je bila u tijeku.

Utrka za iskorištavanje moći

Utrke su odradili.

Jedan od prvih startupa koji su skočili na ovu tehnologiju u komercijalne svrhe Witricity. Već 2009. godine izvršni direktor Eric Giler održao je demonstraciju tehnologije bežične napajanja na TEDGlobal 2009.

Nije bio jedini Mnoge su tvrtke odmah skočile na ovu tehnologiju za aplikacije koje su bile praktične i jednostavne na kratkim udaljenostima. Bežično punjenje prijenosnih uređaja bio je očigledan prvi izbor, a 2009. prvi induktivne jastučiće za punjenje Da li se Duracell myGrid stvarno puni jednako dobro kao kabel napajanja?Kablovi za napajanje sve su više starinski koncept u današnjem bežičnom svijetu, ali zasad su oni nužni. Nitko ne želi biti prisiljen vezati svoju elektroniku na štakora gnijezdu konopa ... Čitaj više udari na tržište.

Sada možete postaviti mobilne uređaje na ove jastučiće i oni će se naplatiti. Ne morate više tražiti utikač za telefon.

Ako mislite da je to bio sjajan izum, razmislite koliko je industrija dosla od dana otkrivanja MIT-a. Do 2011. godine tvrtka pod nazivom Evatran stvorio sustav „Plugless Power“ za električne automobile pomoću indukcijske tehnologije za punjenje električnih vozila bez ikakvih kablova.

Induktivno punjenje nije budućnost električnih automobila, već je tu.

Budućnost bežične moći

Sad kad znate gdje je industrija s bežičnim napajanjem, pogledajmo kamo ide.

Početkom 2014. istraživači u Korejski napredni institut za znanost i tehnologiju (KAIST) najavili su da su razvili „Dipole sustav zavojnice za zavojnice“ gdje su mogli uspostaviti "prošireni raspon induktivnog prijenosa snage do 5 metara između odašiljača i prijemnika svici „.

Oni su također mogli smanjiti veličine zavojnica u odnosu na ono što je koristio MIT tim, čineći cijelu stvar praktičnijom (iako još uvijek skupu) u komercijalne svrhe.

Chun T. Rim, voditeljica istraživačkog projekta, rekao je Science Daily da je zamislio da se takav sustav koristi za pružanje "bežičnih žarišta struje" baš kao što ljudi koriste internetske vruće točke.

Baš kao što danas vidimo Wi-Fi zone, s vremenom ćemo imati mnogo Wi-Power zona na mjestima kao što su restorani i ulice koje pružaju električnu energiju bežično elektroničkim uređajima.

Pet metara je gotovo šesnaest i pol metara. Sada govorite o duljini tipične sobe u kući.

Kroz ovu godinu, tvrtka pod nazivom Ossia vršila je krugove svojim konceptom nazvanim Cota, tehnologija za koju tvrtka obećava da će omogućiti bežično punjenje Što je bežično punjenje i koliko točno funkcionira? [MakeUseOf objašnjava]Živimo u bežičnom svijetu. Samo što nemamo. Svakako, možemo poslati ogromne količine informacija kroz zračne valove, ali uređaji koji su u stanju da ih šalju i primaju vezani su za kabele napajanja ... Čitaj više uređaja udaljenih 30 metara od bazne stanice.

Ali naravno, Apple-ovi obožavatelji nemaju straha, i vaša je kompanija na prvom mjestu ove igre.

Apple je u kolovozu dobio dva patenta koji su se odnosili na njihovu planiranu primjenu rezonantnog indukcijskog bežičnog punjenja.

Jedan patent opisuje kako će korisnici moći priključiti napajanje - kao što je dongle ili uređaj u novijoj verziji računalni sustav - i tada će napajanje bežično napuniti sve uređaje koji su "prikladno podešeni" u blizini.

Patent glasi:

… Odgovarajuće podešeni periferni uređaj može se smatrati dijelom rezonantnog kruga koji može uključivati ​​NFMR napajanje i sve ostale periferne uređaje tako podešene.

Patent otkriva čitavu elektroničku industriju koja se utrkuje kako bi iskoristila tehnologiju koja bi mogla potpuno transformirati kako izgleda moderno kućanstvo.

Prvo će doći manji uređaji koji se lakše pune, s manjim zahtjevima za napajanje. Međutim, ako ostali igrači u industriji snage indukcijske industrije imaju što reći o tome, svi kućanski uređaji - od mikrovalne do TV-a s velikim ekranom - napajat će se bez kabela za napajanje god.

Jednog dana ljudi mogu gledati utičnice u kući na isti način na koji djeca danas gledaju te stare, glupe mrežne utičnice. Spremni ili ne, bežična energija je budućnost - i kladim se da se Nikola Tesla u grobu smije.

Što mislite o bežičnoj napajanju? Hoćete li prigrliti tehnologiju ili imate bilo kakvih nedoumica? Podijelite svoje misli u odjeljku s komentarima u nastavku!

Broj kredita: Plazma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, fotoiconix / ShutterstockMIT / rezonantne zavojnice, Apple patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock