Tesla-teoria: Kuka voittaa kilpailun langattomalle virralle?

Mainos

Kun ajattelet langatonta virtaa, kuvia salamannopeista kilpa-autoista yksi Tesla-kela 10 parasta Tesla-kelan musiikkivideota YouTubessaNikola Teslaa pidetään perustellusti yhtenä kaikkien aikojen suurimmista tieteellisistä mielisistä. Hänen edelläkävijäinsinöörinsä insinöörinä etenkin sähkön ja sähkömagneettisuuden alalla tarkoittaa, että hänen nimensä on synonyymi ... Lue lisää toiselle todennäköisesti tulee mieleen, tai ehkä kuvia siitä hetkestä, kun Frankensteinin hirviö heräsi eloon.

Vaikka idea tuntuu naurettavalta ja melkein mahdottomalta, saatat yllättyä oppiessasi, että langattomasta virrasta on nopeasti tulossa todellisuutta.

On olemassa useita teorioita ja ehdotuksia, joiden avulla saavutetaan futuristinen tehtävä siirtää sähköä ilman kautta kodin laitteita - joihin pääsemme tässä artikkelissa -, mutta ensinnäkin on tärkeää ymmärtää sekä potentiaali että rajoitukset of Tiede 10 Science YouTube -kanavaa, jota et voi ohittaaSana tiede tarkoittaa pohjimmiltaan tietoa, ja juuri tämä oppimisen ja ymmärtämisen pyrkimys on ajautanut ihmiskunnan voimansa korkeudelle. Web tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia levittää tätä tietoa ...

Lue lisää näiden yritysten takana.

Mikä on langaton virta?

Kun suurin osa ihmisistä ajattelee sähköä, he ajattelevat perinteistä yhden tai kahden johtimen pistoketta, jolla on positiivinen napa, negatiivinen napa ja joskus maadoitusjohdin. Positiiviset ja negatiiviset navat muodostavat olennaisesti sähköpiirin, kuten alla olevassa kaaviossa esitetään.

Tämä on yksinkertaisin esimerkki sähköpiiristä. No, kytkimen poistaminen todellakin olisi yksinkertaisempaa, mutta saat pisteen.

Akun “+” - ja “-” -navat ovat punaisessa ja mustassa johdossa virtapistokkeessa riippumatta siitä, kytketkö lampun, tietokoneen tai muun.

Perustasollaan sähköä voidaan kuvata ”virran” virtauksena positiivisesta negatiiviseen napaan. Aion välttää teoreettisen keskustelun todellisten varautuneiden hiukkasten liikkeistä. Ymmärrä vain, että sähkölaitteen virran saamiseksi se tarvitsee jänniteeron näiden kahden päätteen välillä.

Joten kuinka on mahdollista kääntää järjestelmä, joka ilmeisesti riippuu johtimesta, kuten sähköjohdin, varauksen virtausta varten? Mitä sinun pitäisi tehdä, ampua veloitus langan kärjestä toiseen? No... .sorta.

Annan esitellä teille muuntajan.

Tämä on itse asiassa käsite, joka on ollut olemassa Teslan itsensä ajoista lähtien. Otat yhden johtimen, jolla on lähdejännite (kytketty esimerkiksi 60 Hz: n kotitalouspistorasiaan), ja kiertäkää se ympäri monia silmukoita. Voi helvetti, käytä silitysrautaa helpottaaksesi silmukoiden käärettä.

Kierrä sitten toinen lanka lyhyen matkan päässä ensimmäisestä kelasta. Indusoit virran toisessa kelassa, kuten taikuuttakin.

Okei, ei aivan taikuutta, mutta melko lähellä. Periaatteessa jokainen johdin, jolla on vaihtojännite, indusoi sähkömagneettisen kentän, jota kutsutaan vuoksi. Kun kelaat lankaa, voit vahvistaa sen kentän. Liu'uta magneettinen materiaali, kuten rauta, siihen kelaan, ja parannat kykyäsi siirtää energiaa toiseen kelaan. Mutta - tässä on kicker - sama asia voi tapahtua suoraan ilman läpi.

Käytätkö koskaan induktiouunia?

Jos sinulla on mahdollisuus nähdä sellainen, käännä se täyteen kuumuuteen ja aseta käsi polttimen päälle. Ei, vakavasti - kosketa sitä mitä haluat. Et polta. Näiden kelattujen johtimien on tarkoitus indusoida pyörrevirtoja liesiin asetettuihin valurautaisiin astioihin. Tämä puolestaan ​​lämmittää ruuan, joka lämmittää ruuan.

Tämä sähköenergian siirto ilman kautta on tapa, jolla generaattorit, moottorit ja jopa sähköinen hammasharjalaturi toimii. Näissä tapauksissa se on raudasydämen sijaan ”ilmaydin”. Sähkövirta siirtää vuon.

Läpimurtoja langattomassa virtalähteessä

Joten miksi tutkijat eivät ole pystyneet langattomasti siirtämään virtaa induktiota käyttämällä? No, ymmärtääksesi sitä, sinun on todellakin mentävä ihmisille, jotka aloittivat kaiken - tai ainakin poimivat Nikola Teslan taskulampun.

Jonkin sisällä Vuoden 2006 paperi julkaisussa Annals of Physics, MIT: n tutkijat kuvasivat, kuinka he aikoivat todistaa, että näitä kenttiä voidaan käyttää virran langattomaan siirtoon.

Tutkimme onko ja missä määrin fysikaalisia ilmiöitä pitkäaikaisissa resonanssisähkömagneettisissa tiloissa paikallisilla hitaasti heijastavia kenttäkuvioita voidaan käyttää energian siirtämiseen tehokkaasti huomattavien etäisyyksien sisällä, jopa vieraiden läsnäollessa ympäristökohteet.

Selkeästi englanniksi tutkijat sanoivat uskovansa, että oikean kokoonpanon avulla näitä induktiokenttiä voitaisiin käyttää siirtämään valtaa etäisyydeltä, jopa tiellä olevien esineiden kanssa.

Ja arvaa, mitä he ovat todistaneet vuoteen 2007 mennessä, ja julkaisivat tuloksensa Science-lehdessä julkaistussa kokeellisessa lehdessä.

Käyttämällä itseresonoivia kelaja voimakkaasti kytketyssä tilassa, osoitimme kokeellisesti tehokasta ei-säteilyttävää tehonsiirtoa etäisyyksillä, jotka ovat jopa 8-kertaiset kelajen säteen kanssa. Pystyimme siirtämään 60 wattia hyötysuhteella ~ 40% yli 2 metrin etäisyyksillä.

Tämä oli uskomaton saavutus. Niille teistä, jotka eivät ole vielä hyvin viritetty metrijärjestelmään, 2 metriä on hiukan yli kuusi ja puoli jalkaa. Periaatteessa he voisivat siirtää voimaa kelasta toiseen, erittäin korkean ihmisen etäisyyteen.

Mikä oli heidän salaisuutensa? Sitä he kutsuivat ”resonanssikelaiksi”. He hienosäättivät kelat - lukumäärän, säteen ja muut tekijät saadakseen aikaan eräänlaisen ”resonanssin” näiden kahden kelan välillä.

On välttämätöntä, että kelat ovat resonanssissa, jotta tehonsiirto olisi käytännöllinen (6). Kokeellisesti havaitsemme, että kuormaan siirretty teho putoaa voimakkaasti, kun jompikumpi käämeistä häviää resonanssista.

Siitä huolimatta tämä saavutus herätti langattomien sähkösovellusten nopeaa kehitystä. Kilpailu oli käynnissä.

Kilpailu vallan käyttämiseen

He kilpailivat.

Yksi ensimmäisistä aloittelijoista, joka hyppäsi tähän tekniikkaan kaupallisiin tarkoituksiin, oli WiTricity. Jo vuonna 2009 toimitusjohtaja Eric Giler esitteli langattoman sähkötekniikan TEDGlobal 2009 -tapahtumassa.

Hän ei ollut ainoa. Monet yritykset hyppäsivät tämän tekniikan heti sovelluksiin, jotka olivat käytännöllisiä ja helppoja lyhyillä matkoilla. Langattomasti ladattavat kannettavat laitteet olivat ilmeinen ensimmäinen valinta ja vuonna 2009 ensimmäinen induktiiviset latauspatjat Lataako Duracell myGrid todellakin yhtä hyvin kuin virtajohto?Virtajohdot ovat yhä vanhennettu käsite nykypäivän langattomassa maailmassa, mutta toistaiseksi ne ovat edelleen välttämättömyys. Kukaan ei halua pakottaa sitomaan elektroniikkaansa rotan pistorasiaan ... Lue lisää osui markkinoille.

Nyt voit sijoittaa mobiililaitteesi näihin tyyppeihin, ja ne latautuvat. Puhelimen virtapistoketta ei tarvitse enää taistella ympäri.

Jos luulet olevan hienoa keksintöä, ota huomioon, kuinka pitkälle teollisuus on mennyt MIT: n löytämisen päivien jälkeen. Vuoteen 2011 mennessä yritys nimeltään Evatran loi “Plugless Power” -järjestelmän sähköautoille, joissa käytetään induktiotekniikkaa sähköajoneuvojen lataamiseen ilman kaapeleita.

Induktiivinen lataus ei ole sähköautojen tulevaisuus, se on jo täällä.

Langattoman virran tulevaisuus

Nyt kun tiedät, missä teollisuus on langattomalla voimalla, katsotaanpa mihin se menee.

Vuoden 2014 alussa tutkijat Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ilmoitti kehittäneensä "Dipoli-kelaresonanssijärjestelmän", missä he pystyvät perustaa ”laajennettu induktiivisen tehonsiirron alue, jopa 5 metriä lähettimen ja vastaanottimen välillä kelat.”

He myös pystyivät pienentämään kelakoot MIT-ryhmän käyttämistä, mikä teki kokonaisuudesta käytännöllisemmän (vaikka silti kallista) kaupallisiin tarkoituksiin.

Chun T. Tutkimushankkeen johtaja Rim, kertoi Science Daily: lle että hän kuvasi tällaista järjestelmää käytettäväksi "langattoman virran hot-spot-pisteiden" tarjoamisessa, aivan kuten ihmiset käyttävät Internet-yhteyspisteitä.

Aivan kuten näemme Wi-Fi-vyöhykkeet kaikkialla tänään, meillä on lopulta monia Wi-Power-vyöhykkeitä esimerkiksi ravintoloissa ja kaduilla, jotka toimittavat sähköä langattomasti elektronisille laitteille.

Viisi metriä on melkein kuusitoista ja puoli jalkaa. Nyt puhut talon tyypillisen huoneen pituudesta.

Koko tämän vuoden aikana Ossia-niminen yritys on käynyt kierroksia konseptinsa nimeltä Cota, jonka lupaama teknologia sallii langaton lataus Mikä on langaton lataus ja kuinka tarkalleen se toimii? [MakeUseOf selittää]Elämme langattomassa maailmassa. Paitsi että emme. Toki, voimme lähettää valtavia määriä tietoa radioaaltojen kautta, mutta sen lähettämiseen ja vastaanottamiseen kykenevät laitteet on sidottu virtajohtoihin ... Lue lisää enintään 30 metrin etäisyydellä tukiasemasta.

Mutta tietysti Apple-faneilla ei ole pelkoa, yrityksesi on myös tämän pelin eturintamassa.

Elokuussa Apple sai kaksi patenttia, jotka liittyivät heidän suunnittelemaansa resonanssin induktion langattoman virran lataamiseen.

Yksi patentti kuvaa kuinka käyttäjät voivat kytkeä virtalähteen - kuten donglin tai uuden laitteen sisäisen laitteen tietokonejärjestelmä - ja sitten tämä virtalähde lataa langattomasti kaikki ”oikein viritetyt” laitteet lähistöllä.

Patentti kuuluu seuraavasti:

… Asianmukaisesti viritettyä oheislaitetta voidaan pitää osana resonanssipiiriä, joka voi sisältää NFMR-teholähteen ja kaikki muut viritetyt oheislaitteet.

Patentti paljastaa koko elektroniikkateollisuuden, joka kilpailee hyödyntämään tekniikkaa, joka voisi täysin muuttaa nykyajan kotitalouden ulkonäköä.

Ensin tulevat pienemmät laitteet, joita on helpompi ladata, ja joiden virrankulutus on alhaisempi. Jos muilla induktioteollisuuden toimijoilla on kuitenkin jotain sanottavaa siitä, kaikki kotitalouslaitteet - mikroaaltouunistasi suureen näyttötaulutelevisioon - saavat virtaa ilman virtajohtoja lainkaan.

Eräänä päivänä ihmiset voivat katsoa talon pistorasioita suunnilleen samalla tavalla kuin nykyään lapset katsovat näitä vanhoja, typeräjä verkkoliittimiä. Valmis tai ei, langaton virta on tulevaisuus - ja lyön vetoa, että Nikola Tesla nauraa haudallaan.

Mitä mieltä olet langattomasta virrasta? Aiotteko omaksua tekniikan vai onko sinulla huolenaiheita? Jaa ajatuksesi alla olevassa kommenttiosassa!

Kuvahyvitykset: plasma Shutterstockin kautta, Designua / Shutterstock, photoiconix / ikkunaluukutMIT / resonanssikelat, Apple-patentti / USPO.gov, Evikka / Shutterstock