نظرية تسلا: من سيفوز في سباق الطاقة اللاسلكية؟

الإعلانات

عندما تفكر في الطاقة اللاسلكية ، تتسابق صور مسامير الصواعق لفائف تسلا 10 من أفضل مقاطع فيديو تسلا لفائف الموسيقى على موقع يوتيوبيعتبر نيكولا تيسلا بحق واحدًا من أعظم العقول العلمية في كل العصور. عمله الرائد كمهندس ، خاصة في مجال الكهرباء والكهرومغناطيسية ، يعني أن اسمه مرادف ... اقرأ أكثر لآخر ربما يتبادر إلى الذهن ، أو ربما صور اللحظة التي ظهر فيها وحش فرانكنشتاين على قيد الحياة.

في حين أن الفكرة تبدو سخيفة ومستحيلة تقريبًا ، فقد تفاجأ عندما تعلم أن الطاقة اللاسلكية تتحول بسرعة إلى حقيقة.

هناك عدد من النظريات والمقترحات المطروحة لإنجاز العمل المستقبلي لنقل الكهرباء عن طريق الهواء الأجهزة في منزلك - والتي سنتطرق إليها في هذه المقالة - ولكن أولاً ، من المهم فهم كل من الإمكانات والقيود من العلم 10 قنوات علمية على YouTube لا يمكنك تفويتهاإن كلمة العلم تعني في الأساس المعرفة ، وهذا السعي للتعلم والفهم هو الذي دفع البشرية إلى ذروة قوتها. يوفر الويب فرصة كبيرة لتفريق تلك المعرفة إلى ... اقرأ أكثر وراء هذه المحاولات.

ما هي الطاقة اللاسلكية؟

عندما يفكر معظم الناس في الكهرباء ، فإنهم يفكرون في قابس واحد أو اثنين من الأسلاك التقليدية التي تحتوي على طرف إيجابي ، وطرف سلبي ، وأحيانًا سلك أرضي. تشكل المحطات الموجبة والسالبة ما هو في الأساس دائرة كهربائية ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.

هذا هو أبسط مثال على دائرة كهربائية. حسنًا ، إزالة المفتاح في الواقع سيكون أبسط ، لكنك تفهم النقطة.

أطراف البطارية "+" و "-" هي الأسلاك الحمراء والسوداء في قابس الطاقة ، سواء كنت تقوم بتوصيل مصباح أو جهاز كمبيوتر أو أي شيء آخر.

يمكن وصف الكهرباء في مستواها الأساسي بأنها تدفق "تيار" من المحطات الموجبة إلى السالبة. سوف أتجنب مناقشة نظرية لحركة الجسيمات المشحونة الفعلية. فقط افهم أنه لتشغيل جهاز كهربائي ، فإنه يحتاج إلى فرق الجهد بين هذين المحطتين.

إذن كيف يمكن تحويل نظام يعتمد بوضوح على موصل مثل سلك كهربائي لتدفق الشحنة؟ ماذا من المفترض ان تفعل، أطلق النار الشحنة من طرف سلك لآخر؟ حسنًا. .orta.

اسمحوا لي أن أقدم لكم ، المحول.

هذا في الواقع مفهوم كان موجودًا منذ وقت تسلا نفسه. تأخذ سلكًا واحدًا يحمل جهد المصدر الخاص بك (موصلاً بمنفذ منزلي 60 هرتز AC على سبيل المثال) ، ولفه في العديد من الحلقات. أوه ، هيك ، استخدم قطعة من الحديد لتسهيل التفاف الحلقات.

ثم لف السلك الثاني على مسافة قصيرة من الملف الأول. سوف تحرض التيار في الملف الثاني ، تمامًا مثل السحر.

حسنًا ، ليس سحرًا تمامًا ، ولكنه قريب جدًا. بشكل أساسي ، كل سلك يحتوي على جهد متناوب يحفز مجالًا كهرومغناطيسيًا حوله ، يسمى التدفق. عندما تقوم بلف السلك ، فإنك تضخم هذا المجال. ضع المواد المغناطيسية مثل الحديد في هذا الملف ، وستحسن قدرتك على نقل الطاقة إلى هذا الملف الثاني. ولكن - ها هي الركلة - يمكن أن يحدث نفس الشيء في الهواء مباشرة.

هل سبق لك استخدام فرن تحريض؟

إذا سنحت لك فرصة رؤية واحدة ، ارفعها إلى درجة حرارة كاملة وضع يدك على الموقد. لا ، بجدية - المس كل ما تريد. لن تحترق. تهدف هذه الأسلاك الملتفة إلى تحفيز التيارات الدوامية في أواني الطهي المصنوعة من الحديد الزهر الموضوعة على الموقد. وهذا بدوره يسخن الوعاء الذي يسخن الطعام.

إن نقل الطاقة الكهربائية عبر الهواء هو كيف تعمل المولدات والمحركات وحتى شاحن فرشاة الأسنان الكهربائية. في هذه الحالات ، بدلاً من قلب الحديد ، هو "قلب هوائي". إنه التدفق الذي ينقل الطاقة الكهربائية.

اختراقات في الطاقة اللاسلكية

لذا ، لماذا لم يتمكن العلماء من نقل الطاقة لاسلكيًا باستخدام الحث من قبل؟ حسنًا ، لفهم هذا ، تحتاج حقًا إلى الذهاب إلى الأشخاص الذين بدأوا كل شيء - أو على الأقل ، التقطوا شعلة نيكولا تيسلا.

في ورقة 2006 نشر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الذي نشر في مجلة Annals of Physics ، كيف كانوا ينوون إثبات أن هذه الحقول يمكن استخدامها لنقل الطاقة لاسلكيًا.

نحن نستقصي ما إذا كانت الظاهرة الفيزيائية للحالات الكهرومغناطيسية الرنانة طويلة الأمد مع تحديد مكانها ، وإلى أي مدى يمكن استخدام أنماط المجال سريعة التلاشي لنقل الطاقة بكفاءة عبر مسافات لا تذكر ، حتى في وجود الأشياء البيئية.

في اللغة الإنجليزية البسيطة ، كان الباحثون يقولون إنهم يعتقدون أنه باستخدام التكوين الصحيح ، يمكن استخدام حقول الحث هذه لنقل الطاقة عبر مسافة ، حتى مع وجود أشياء في الطريق.

وخمنوا ما الذي أثبتوا ذلك بحلول عام 2007 ، ونشروا نتائجهم في ورقة تجريبية نشرت في مجلة ساينس.

باستخدام ملفات الرنين الذاتي في نظام مقرن بقوة ، أظهرنا تجريبيًا نقلًا فعالًا للطاقة غير الإشعاعية عبر مسافات تصل إلى 8 أضعاف نصف قطر الملفات. تمكنا من نقل 60 واط بكفاءة ~ 40٪ على مسافات تزيد عن 2 متر.

كان هذا إنجازًا رائعًا. بالنسبة لأولئك منكم الذين لم يتم ضبطهم بشكل جيد حتى الآن على النظام المتري ، فإن مترين يزيدون قليلاً عن ستة أقدام ونصف. في الأساس يمكنهم نقل السلطة من ملف إلى آخر ، مسافة شخص طويل جدًا.

ماذا كان سرهم؟ كان ما أطلقوا عليه "لفائف الرنين". قاموا بضبط الملفات - العدد ونصف القطر وعوامل أخرى ، من أجل تحقيق نوع من "الرنين" بين الملفين.

من الضروري أن تكون الملفات على الرنين حتى يكون نقل الطاقة عمليًا (6). نجد تجريبيا أن الطاقة المرسلة إلى الحمل تنخفض بشكل حاد عندما يتم فصل أحد الملفات من الرنين.

بغض النظر ، أثار هذا الإنجاز التطور السريع لتطبيقات الطاقة اللاسلكية. استمر السباق.

سباق لتسخير السلطة

سباق فعلوا.

واحدة من أولى الشركات الناشئة التي قفزت على هذه التكنولوجيا لأغراض تجارية كانت WiTricity. في وقت مبكر من عام 2009 ، قدم الرئيس التنفيذي إريك جيلر عرضًا توضيحيًا لتقنية الطاقة اللاسلكية في TEDGlobal 2009.

لم يكن الوحيد. قفزت العديد من الشركات على الفور على هذه التكنولوجيا للتطبيقات التي كانت عملية وسهلة على مسافات قصيرة. كان شحن الأجهزة المحمولة لاسلكيًا هو الخيار الأول الواضح ، وفي عام 2009 كان الخيار الأول منصات الشحن الاستقرائي هل جهاز دوراسيل myGrid يتقاضى تهمة حقيقية مثل سلك الطاقة؟تعد أسلاك الطاقة مفهومًا عتيقًا بشكل متزايد في عالم اللاسلكي الحالي ، لكنها تظل ضرورية حتى الآن. لا أحد يريد أن يجبر على ربط أجهزته الإلكترونية بعش حبال الجرذ ... اقرأ أكثر استهدف السوق.

الآن يمكنك وضع أجهزتك المحمولة على هذه الوسادات ، وسوف يتم شحنها. لا حاجة للتلعثم في قابس الطاقة في هاتفك بعد الآن.

إذا كنت تعتقد أن ذلك كان اختراعًا رائعًا ، فكر في مدى تقدم الصناعة منذ أيام اكتشاف MIT. بحلول عام 2011 ، شركة تسمى Evatran ابتكر نظامًا "بدون طاقة" للسيارات الكهربائية باستخدام تقنية الحث على شحن السيارات الكهربائية بدون أي كابلات.

الشحن الاستقرائي ليس مستقبل السيارات الكهربائية ، إنه موجود بالفعل هنا.

مستقبل الطاقة اللاسلكية

الآن بعد أن عرفت مكان الصناعة باستخدام الطاقة اللاسلكية ، فلنلقِ نظرة على وجهتها.

في أوائل عام 2014 ، باحثون في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا أعلن (KAIST) أنهم طوروا "نظام Dipole Coil Resonant System" حيث يمكنهم ذلك إنشاء "نطاق موسع لنقل الطاقة الحثية ، يصل إلى 5 أمتار بين المرسل والمستقبل لفائف ".

كانوا قادرين أيضًا على تقليص أحجام الملفات مما استخدمه فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، مما يجعل الأمر برمته أكثر عملية (على الرغم من أنه لا يزال باهظ الثمن) للأغراض التجارية.

تشون ت. ريم ، رئيس مشروع البحث ، قال لـ Science Daily أنه تصور أن يتم استخدام هذا النظام لتوفير "نقاط اتصال الطاقة اللاسلكية" تمامًا مثل الأشخاص الذين يستخدمون نقاط اتصال الإنترنت.

تمامًا كما نرى مناطق Wi-Fi في كل مكان اليوم ، سيكون لدينا في النهاية العديد من مناطق Wi-Power في أماكن مثل المطاعم والشوارع التي توفر الطاقة الكهربائية لاسلكيًا للأجهزة الإلكترونية.

خمسة أمتار تقريبًا ستة عشر ونصف قدم. أنت تتحدث الآن عن طول غرفة نموذجية في المنزل.

طوال هذا العام ، كانت شركة تدعى Ossia تقوم بجولات بمفهومها المسمى Cota ، وهي تقنية تعد الشركة بأنها ستسمح بها الشحن اللاسلكي ما هو الشحن اللاسلكي وكيف يعمل بالضبط؟ [MakeUseOf يوضح]نحن نعيش في عالم لاسلكي. إلا أننا لا نفعل ذلك. بالتأكيد ، يمكننا إرسال كميات هائلة من المعلومات عبر موجات الأثير ، ولكن الأجهزة القادرة على إرسالها واستقبالها مرتبطة بأسلاك الطاقة ... اقرأ أكثر من الأجهزة على بعد 30 قدمًا من المحطة الأساسية.

ولكن بالطبع ، لا يخشى عشاق Apple ، وشركتك في طليعة هذه اللعبة أيضًا.

في أغسطس ، تلقت شركة Apple براءتي اختراع مرتبطتين بالتطبيق المخطط لهما لشحن الطاقة اللاسلكية بالرنين التعريفي.

براءة اختراع واحدة يصف كيف سيتمكن المستخدمون من توصيل مصدر طاقة - مثل دونجل أو جهاز داخل أحدث نظام الكمبيوتر - ثم يقوم مزود الطاقة هذا بشحن جميع الأجهزة "المضبوطة بشكل مناسب" لاسلكيًا مجاور.

تقرأ البراءة:

… يمكن اعتبار الجهاز الطرفي الذي تم ضبطه بشكل مناسب جزءًا من دائرة رنين يمكن أن تتضمن مصدر طاقة NFMR وأي أجهزة طرفية أخرى مضبوطة على هذا النحو.

تكشف البراءة عن صناعة إلكترونيات كاملة تسابق للاستفادة من التكنولوجيا التي يمكن أن تغير تماما شكل الأسرة الحديثة.

أولاً ، ستأتي الأجهزة الصغيرة التي يسهل شحنها ، مع متطلبات طاقة أقل. ومع ذلك ، إذا كان لدى اللاعبين الآخرين في صناعة الطاقة التعريفي أي شيء ليقولوه عن ذلك ، كل شيء سيتم تشغيل الأجهزة المنزلية - من ميكروويفك إلى تلفزيون الشاشة الكبيرة - بدون أسلاك طاقة على الإطلاق.

في يوم من الأيام ، قد ينظر الناس إلى منافذ الطاقة في المنزل بنفس الطريقة التي ينظر بها الأطفال اليوم إلى مقابس الشبكة القديمة السخيفة. جاهزة أم لا ، الطاقة اللاسلكية هي المستقبل - وأراهن أن نيكولا تيسلا يضحك في قبره.

ما هو شعورك حيال الطاقة اللاسلكية؟ هل ستتبنى التكنولوجيا أم لديك أي مخاوف؟ شارك افكارك في قسم التعليقات في الاسفل!

حقوق الصورة: بلازما عبر Shutterstock ، Designua / Shutterstock, فوتونيكس / شترستوكMIT / لفائف الرنين, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock