Teorie Tesla Kdo vyhraje závod o bezdrátové napájení?

Když přemýšlíte o bezdrátovém napájení, obrazy blesků, které závodí z jedné Tesla cívky 10 z nejlepších Tesla Coils hudebních videí na YouTube 10 z nejlepších Tesla Coils hudebních videí na YouTube Nikola Tesla je právem považováno za jednu z největších vědeckých myslí všech čas. Jeho průkopnická práce jako inženýra, zejména v oblasti elektřiny a elektromagnetismu, znamená, že jeho jméno je synonymem ... k jinému pravděpodobně přijde na mysl, nebo možná obrazy momentu, kdy Frankensteinovo monstrum ožilo.

I když se tento nápad jeví jako směšný a téměř nemožný, můžete být překvapeni, když zjistíte, že bezdrátové napájení se rychle stává skutečností.

Existuje řada teorií a návrhů, jak dosáhnout futuristického výkonu přenosu elektřiny vzduchem do zařízení ve vaší domácnosti - k čemu se v tomto článku dostaneme - ale nejprve je důležité pochopit potenciál i omezení vědy 10 vědeckých kanálů YouTube, které nemůžete minout 10 vědeckých kanálů YouTube, které nemůžete minout Slovo věda v podstatě znamená znalosti, a to je právě tato snaha o učení a porozumění, která dovedla lidstvo k výšce jeho síly. Web nabízí dostatek příležitostí k rozptýlení těchto znalostí… za tyto pokusy.

Co je bezdrátové napájení?

Když většina lidí myslí na elektřinu, myslí na tradiční jeden nebo dva vodiče, které mají kladný terminál, záporný terminál a někdy i zemnící vodič. Kladné a záporné svorky tvoří to, co je v podstatě elektrický obvod, jak je znázorněno na obrázku níže.

Toto je nejjednodušší příklad elektrického obvodu. Vlastně, odstranění spínače by bylo jednodušší, ale pochopíte.

Baterie “+” a “-” terminály jsou červené a černé vodiče v zástrčce, ať už zapojujete lampu, počítač nebo cokoli jiného.

Na své základní úrovni lze elektřinu charakterizovat jako tok a “proud” z pozitivních na negativní terminály. Vyhnu se teoretické diskusi o pohybu skutečných nabitých částic. Jen pochopte, že k napájení elektrického zařízení potřebuje rozdíl napětí mezi těmito dvěma terminály.

Jak je tedy možné pro tok náboje otočit systém, který zjevně závisí na vodiči, jako je elektrický vodič? Co máte dělat?, střílet poplatek od špičky jednoho drátu k druhému? No… .sorta.

Dovolte mi představit vám, transformátor.

Toto je vlastně koncept, který existuje už od dob samotného Tesly. Berete jeden drát, který nese vaše zdrojové napětí (například připojený k elektrické zásuvce pro 60 Hz AC), a navíjíte jej v mnoha smyčkách. Ach, sakra, použijte kus železa, aby bylo snadné ovinout smyčky.

Poté zabalte druhý drát kousek od první cívky. Vyvoláte proud ve druhé cívce, stejně jako magie.

Dobře, ne docela magie, ale docela blízko. V podstatě každý drát, který má střídavé napětí, indukuje kolem sebe elektromagnetické pole zvané tok. Když stočíte drát, zesílíte toto pole. Zasuňte do této cívky magnetický materiál, jako je železo, a vy zlepšíte schopnost přenosu energie na tuto druhou cívku. Ale - tady je kicker - to samé se může stát přímo vzduchem.

Vždy používejte indukční troubu?

Pokud máte šanci jeden vidět, otočte ho na plné teplo a položte ruku na hořák. Ne, vážně - dotkněte se všeho, co se vám líbí. Nebudete spálen. Tyto stočené dráty jsou určeny k indukci vířivých proudů do litinového nádobí umístěného na sporáku. To zase zahřívá hrnec, který ohřívá jídlo.

Tento přenos elektrické energie vzduchem je způsob, jakým fungují generátory, motory a dokonce i vaše nabíječka elektrických zubních kartáčků. V těchto případech je to místo železného jádra “vzduchové jádro”. Je to tok, který přenáší elektrickou energii.

Průlom v bezdrátovém napájení

Proč tedy dosud vědci nebyli schopni bezdrátově přenášet energii pomocí indukce? Abychom tomu porozuměli, musíte opravdu jít k lidem, kteří to všechno začali - nebo alespoň zvednout pochodeň Nikola Tesly.

V dokumentu z roku 2006 zveřejněném v Annals of Physics vědci MIT popsali, jak mají v úmyslu dokázat, že tato pole by mohla být použita k bezdrátovému přenosu energie..

Zkoumáme, zda a do jaké míry lze fyzický fenomén rezonančních elektromagnetických stavů s dlouhou životností s lokalizovanými pomalu evanescentními polními vzory využít k efektivnímu přenosu energie na nezanedbatelné vzdálenosti, a to i v přítomnosti cizích environmentálních objektů..

V prosté angličtině vědci říkali, že věří, že při použití správné konfigurace mohou být tato indukční pole použita k přenosu energie na dálku, dokonce i s objekty v cestě.

A hádejte, co to do roku 2007 dokázali, a své výsledky zveřejnili v experimentálním článku publikovaném v časopise Science.

Při použití rezonančních cívek v silně spřaženém režimu jsme experimentálně demonstrovali účinný neagresivní přenos energie na vzdálenosti až osminásobku poloměru cívek. Podařilo se nám přenést 60 wattů s ~ 40% účinností na vzdálenosti větší než 2 metry.

To byl úžasný úspěch. Pro ty z vás, kteří ještě nejsou naladěni na metrický systém, jsou 2 metry mírně nad šesti a půl metry. V podstatě dokázali přenést sílu z jedné cívky na druhou, vzdálenost velmi vysokého člověka.

Jaké bylo jejich tajemství? To bylo to, čemu říkali “rezonanční cívky”. Vyladili cívky - počet, poloměr a další faktory, aby dosáhli jakéhokoli druhu “rezonance” mezi oběma cívkami.

Aby byl přenos energie praktický, musí být cívky rezonanční (6). Experimentálně zjišťujeme, že energie přenášená na zátěž prudce klesá, protože jedna z cívek je oddělena od rezonance.

Bez ohledu na to tento úspěch vyvolal rychlý vývoj aplikací pro bezdrátové napájení. Závod pokračoval.

Závod využít sílu

Závod dělali.

Jedním z prvních startupů, které na tuto technologii skočily pro komerční účely, byla WiTricity. Již v roce 2009 předal generální ředitel Eric Giler na TEDGlobal 2009 demo technologie bezdrátového napájení.

Nebyl jediný. Mnoho společností okamžitě skočilo na tuto technologii pro aplikace, které byly praktické a snadné na krátké vzdálenosti. Bezdrátové nabíjení přenosných zařízení bylo zřejmou první volbou a v roce 2009 byly první indukční nabíjecí podložky opravdu nabíjeny Duracell myGrid a také napájecí kabel? Opravdu se Duracell myGrid opravdu nabíjí a napájecí kabel? Napájecí kabely jsou v dnešním bezdrátovém světě stále více zastaralým konceptem, ale zatím zůstávají nezbytností. Nikdo nechce být nucen svázat elektroniku s krysím hnízdem kabelů ... narazil na trh.

Nyní můžete na tyto podložky umístit vaše mobilní zařízení a budou se nabíjet. Už není třeba se hádat, aby se váš telefon zapojil do elektrické zásuvky.

Pokud si myslíte, že to byl skvělý vynález, pak zvažte, jak daleko se průmysl dostal od dob objevu MIT. Do roku 2011 společnost Evatran vytvořila “Zásuvka bez napájení” systém pro elektromobily využívající indukční technologii k nabíjení elektrických vozidel bez kabelů.

Induktivní nabíjení není budoucnost elektrických automobilů, je to již tady.

Budoucnost bezdrátového napájení

Nyní, když víte, kde je odvětví s bezdrátovým napájením, pojďme se podívat, kam to jde.

Na začátku roku 2014 vědci z Korejského institutu pro vědu a technologii (KAIST) oznámili, že vyvinuli “Rezonanční systém dipólové cívky” tam, kde byli schopni zřídit “rozšířený rozsah indukčního přenosu energie, až 5 metrů mezi cívkami vysílače a přijímače.”

Mohli také zmenšit velikost cívek z toho, co tým MIT použil, čímž se celá věc stala praktičtější (i když stále drahou) pro komerční účely..

Chun T. Rim, vedoucí výzkumného projektu, řekl Science Daily, že si představil, že takový systém se používá “hot-spoty bezdrátového napájení” stejně jako lidé používají internetové hotspoty.

Stejně jako dnes všude vidíme zóny Wi-Fi, nakonec budeme mít mnoho zón Wi-Power na takových místech, jako jsou restaurace a ulice, které bezdrátově dodávají elektrickou energii elektronickým zařízením.

Pět metrů je téměř šestnáct a půl stopy. Nyní mluvíte o délce typické místnosti v domě.

V průběhu letošního roku se společnost Ossia obrací na koncepci s názvem Cota, což je technologie, kterou společnost slibuje, umožní bezdrátové nabíjení. Co je bezdrátové nabíjení a jak přesně to funguje? [MakeUseOf vysvětluje] Co je bezdrátové nabíjení a jak přesně to funguje? [MakeUseOf vysvětluje] Žijeme v bezdrátovém světě. Až na to, že ne. Jistě, můžeme vysílat obrovské množství informací přes vlnové vlny, ale zařízení, která jsou schopna posílat a přijímat je, jsou svázána s napájecími kabely… zařízení do vzdálenosti 30 metrů od základní stanice.

Ale samozřejmě se fanoušci Apple nebojí, vaše společnost je také v popředí této hry.

V srpnu Apple obdržel dva patenty, které se týkaly jejich plánované aplikace rezonančního indukčního bezdrátového nabíjení energie.

Jeden patent popisuje, jak budou uživatelé moci připojit napájecí zdroj - například dongle nebo zařízení uvnitř novějšího počítačového systému - a poté tento napájecí zdroj bezdrátově nabije všechny “správně naladěn” zařízení v okolí.

Patent zní:

… Vhodně naladěné periferní zařízení lze považovat za součást rezonančního obvodu, který může zahrnovat napájení NFMR a jakákoli jiná takto naladěná periferní zařízení.

Patent odhaluje celý elektronický průmysl, který závodí s využitím technologie, která by mohla zcela proměnit vzhled moderní domácnosti.

Nejprve přijdou menší zařízení, která se snáze nabíjejí, s nižšími nároky na energii. Pokud však mají ostatní hráči v odvětví indukční energie co říci, všechna domácí zařízení - od vaší mikrovlnné trouby po televizi s velkou obrazovkou - budou napájena bez jakýchkoli napájecích kabelů.

Jednoho dne se lidé mohou podívat na elektrické zásuvky v domě stejným způsobem, jakým se dnes děti dívají na ty staré, hloupé síťové konektory. Připraven či ne, bezdrátová energie je budoucnost - a vsadím se, že se Nikola Tesla ve svém hrobě směje.

Jak se cítíte o bezdrátovém napájení? Přijmete technologii, nebo máte nějaké obavy? Sdílejte své myšlenky v sekci komentářů níže!

Obrazové kredity: Plazma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Resonant Coils, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock