Tesla-teorien: Hvem vil vinne kappløpet om trådløs strøm?

Annonse

Når du tenker på trådløs strøm, kommer bilder av lynbolter fra en Tesla-spole 10 av de beste Tesla Coils musikkvideoene på YouTubeNikola Tesla blir med rette sett på som en av de største vitenskapelige sinnene gjennom tidene. Hans pionerarbeid som ingeniør, spesielt innen elektrisitet og elektromagnetisme, betyr at navnet hans er synonymt med ... Les mer til en annen kommer sannsynligvis til tankene, eller kanskje bilder av det øyeblikket Frankensteens monster ble levende.

Selv om ideen virker latterlig og nesten umulig, kan du kanskje bli overrasket over å vite at trådløs strøm raskt blir en realitet.

Det er en rekke teorier og forslag fremsatt for å oppnå den futuristiske bragden med å overføre strøm gjennom luften til enheter i hjemmet ditt - som vi kommer til i denne artikkelen - men først er det viktig å forstå både potensialet og begrensningene av vitenskapen 10 YouTube-kanaler du ikke kan gå glipp avOrdet vitenskap betyr egentlig kunnskap, og det er denne søken etter læring og forståelse som har drevet menneskeheten til høyden av sin makt. Internett tilbyr god mulighet til å spre kunnskapen til ...

Les mer bak disse forsøkene.

Hva er trådløs strøm?

Når folk flest tenker på strøm, tenker de på den tradisjonelle en eller to ledningspluggen som har en positiv terminal, en negativ terminal, og noen ganger en jordledning. De positive og negative terminalene utgjør det som egentlig er en elektrisk krets, som vist i diagrammet nedenfor.

Dette er det enkleste eksemplet på en elektrisk krets. Vel, å fjerne bryteren ville være enklere, men du får poenget.

Batteriets “+” og “-” terminaler er de røde og svarte ledningene i strømpluggen, uansett om du kobler til en lampe, en datamaskin eller noe annet.

På sitt grunnleggende nivå kan elektrisitet beskrives som strømmen av en "strøm" fra positive til negative terminaler. Jeg kommer til å unngå en teoretisk diskusjon om bevegelsen av de faktiske ladede partiklene. Bare forstå at den trenger spenningsforskjell mellom de to terminalene for å drive en elektrisk enhet.

Så hvordan er det mulig å vri et system som åpenbart er avhengig av en leder som en elektrisk ledning for ladningsstrømmen? Hva skal du gjøre, skyte ladningen fra tuppen av en ledning til en annen? Vel... .sorta.

La meg introdusere deg for transformatoren.

Dette er faktisk et konsept som har eksistert siden Tesla selv. Du tar en ledning som fører kildespenningen (koblet til en stikkontakt på 60 Hz AC for eksempel), og slynger den rundt i mange løkker. Å pokker, bruk et stykke jern for å gjøre det enkelt å pakke løkkene.

Pakk deretter en andre ledning kort vei fra den første spolen. Du vil indusere strøm i den andre spolen, akkurat som magi.

Ok, ikke helt magi, men ganske nær. I utgangspunktet induserer hver ledning som har vekslende spenning et elektromagnetisk felt rundt seg, kalt flux. Når du kveiler ledningen, forsterker du det feltet. Skyv magnetisk materiale som jern i den spolen, og du forbedrer din evne til å overføre energien til den andre spolen. Men - her er kickeren - det samme kan skje rett gjennom luften.

Har du noen gang brukt en induksjonsovn?

Hvis du får sjansen til å se en, skru den opp på full varme og legg hånden over brenneren. Nei, alvorlig - berør alt du liker. Du blir ikke brent. Disse kveiler ledningene er ment å indusere virvelstrømmer i støpejerns kokekar som er plassert på komfyren. Dette varmer igjen opp gryten, som varmer opp maten.

Denne overføringen av elektrisk energi gjennom luften er hvordan generatorer, motorer og til og med den elektriske tannbørste-laderen din fungerer. I disse tilfellene, i stedet for en jernkjerne, er det en "luftkjerne". Det er fluksen som overfører den elektriske energien.

Gjennombrudd i trådløs strøm

Så hvorfor har ikke forskere kunnet overføre strøm trådløst ved hjelp av induksjon før? For å forstå dette, må du virkelig gå til folkene som startet det hele - eller i det minste hentet Nikola Teslas fakkel.

I en 2006 papir publisert i Annals of Physics, beskrev MIT-forskere hvordan de hadde til hensikt å bevise at disse feltene kunne brukes til trådløs overføring av strøm.

Vi undersøker om, og i hvilken grad, det fysiske fenomenet med lang levetid resonante elektromagnetiske tilstander med lokaliserte langsomt evaneserende feltmønstre kan brukes til å overføre energi effektivt over ikke-neglisjerbare avstander, selv i nærvær av uvedkommende miljøgjenstander.

På vanlig engelsk sa forskerne at de trodde at ved å bruke riktig konfigurasjon, kunne disse induksjonsfeltene brukes til å overføre strøm over en avstand, selv med objekter i veien.

Og gjett hva, innen 2007, de beviste det, og publiserte resultatene i en eksperimentell artikkel publisert i Science magazine.

Ved å bruke selvresonansspoler i et sterkt koblet regime, demonstrerte vi eksperimentelt effektiv ikke-strålende kraftoverføring over avstander opptil 8 ganger spolens radius. Vi var i stand til å overføre 60 watt med ~ 40% effektivitet over avstander over 2 meter.

Dette var en fantastisk bragd. For de av dere som ennå ikke er innstilt på det metriske systemet, er 2 meter litt over seks og en halv fot. I utgangspunktet kunne de overføre strøm fra den ene spolen til den andre, avstanden til en veldig høy person.

Hva var deres hemmelighet? Det var det de kalte “resonanspoler”. De finjusterte spolene - antall, radius og andre faktorer for å oppnå en slags "resonans" mellom de to spolene.

Det er viktig at spolene er i resonans for at kraftoverføringen skal være praktisk (6). Vi finner eksperimentelt at kraften som overføres til lasten synker kraftig ettersom en av spolene er avstøtt fra resonans.

Uansett utløste denne prestasjonen den raske utviklingen av trådløse strømapplikasjoner. Løpet var på.

Løpet for å utnytte kraften

Rase de gjorde.

En av de første startups som hoppet på denne teknologien til kommersielle formål var WiTricity. Allerede i 2009 ga konsernsjef Eric Giler en demonstrasjon av den trådløse kraftteknologien på TEDGlobal 2009.

Han var ikke den eneste. Mange selskaper hoppet umiddelbart på denne teknologien for applikasjoner som var praktiske og enkle over korte avstander. Å lade bærbare enheter trådløst var et åpenbart førstevalg, og i 2009 det første induktive ladeklosser Lader Duracell myGrid virkelig så vel som en strømledning?Strømledninger er et stadig mer antikvitert konsept i dagens trådløse verden, men så langt er de fortsatt en nødvendighet. Ingen ønsker å bli tvunget til å binde elektronikken sin til en rottehatt av ledninger ... Les mer treffer markedet.

Nå kan du plassere dine mobile enheter på disse putene, og de vil lade. Du trenger ikke å snuble etter strømkontakten til telefonen din lenger.

Hvis du synes det var en kul oppfinnelse, kan du vurdere hvor langt industrien har kommet siden MITs oppdagelse. I 2011, et selskap som heter Evatran laget et "Plugless Power" -system for elbiler som bruker induksjonsteknologien for å lade elektriske kjøretøy uten kabler.

Induktiv lading er ikke fremtiden for elbiler, den er allerede her.

Fremtiden for trådløs strøm

Nå som du vet hvor industrien er med trådløs strøm, la oss se på hvor den skal.

Tidlig i 2014, forskere ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) kunngjorde at de ville utvikle et "Dipole Coil Resonant System" der de kunne etablere et "utvidet utvalg av induktiv kraftoverføring, opptil 5 meter mellom sender og mottaker spoler.”

De var også i stand til å krympe ned spiralstørrelsene fra det MIT-teamet hadde brukt, noe som gjorde hele saken mer praktisk (men fortsatt dyr) for kommersielle formål.

Chun T. Rim, leder av forskningsprosjektet, fortalte Science Daily at han så for seg at et slikt system skulle brukes til å gi "trådløse strømhoteller" akkurat som folk bruker hotspots på Internett.

Akkurat som vi ser Wi-Fi-soner overalt i dag, vil vi etter hvert ha mange Wi-Power-soner på steder som restauranter og gater som gir elektrisk strøm trådløst til elektroniske enheter.

Fem meter er nesten seksten og en halv meter. Nå snakker du om lengden på et typisk rom i et hus.

Gjennom hele året har et selskap som heter Ossia gjort rundene med sitt konsept kalt Cota, en teknologi selskapet lover vil gi rom for trådløs lading Hva er trådløs lading og hvordan fungerer det nøyaktig? [MakeUseOf Explains]Vi lever i en trådløs verden. Bortsett fra at vi ikke gjør det. Jada, vi kan sende enorme mengder informasjon over luftbølgene, men enhetene som er i stand til å sende og motta den, er bundet til strømledninger ... Les mer av enheter opptil 30 meter fra basestasjonen.

Men selvfølgelig har Apple fanboys ingen frykt, selskapet ditt er i forkant av dette spillet også.

I august mottok Apple to patenter som var relatert til deres planlagte anvendelse av trådløs kraftlading av resonant induksjon.

Én patent beskriver hvordan brukere vil kunne koble til en strømforsyning - for eksempel en dongle eller en enhet i en nyere datasystem - og så vil den strømforsyningen trådløst lade alle “riktig innstilt” enheter i nærheten.

Patentet lyder:

... den passende innstilte perifere enheten kan betraktes som en del av en resonanskrets som kan inkludere NFMR-strømforsyningen og alle andre perifere enheter som er innstilt på dette.

Patentet avslører en hel elektronikkindustri som racing for å utnytte en teknologi som fullstendig kan transformere hvordan en moderne husholdning ser ut.

Først kommer de mindre enhetene som er enklere å lade, med lavere strømbehov. Imidlertid, hvis de andre aktørene i induksjonskraftindustrien har noe å si om det, alt husholdningsapparater - fra mikrobølgeovn til storskjerm-TV - blir drevet uten strømledninger overhodet.

En dag kan folk se på strømuttakene i et hus på omtrent samme måte som barn i dag ser på de gamle, dumme nettverkskontaktene. Klar eller ikke, trådløs strøm er fremtiden - og jeg vil anse at Nikola Tesla ler i graven hans.

Hvordan har du det med trådløs strøm? Vil du omfavne teknologien, eller har du noen bekymringer? Del tankene dine i kommentarfeltet nedenfor!

Bildepoeng: Plasma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / resonansspoler, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock