Tesla teorin vem ska vinna loppet för trådlös kraft?

När du tänker på trådlös kraft, bilder av blixtbultar racing från en Tesla-spole 10 av de bästa Tesla-spolarna Musikvideor på YouTube 10 av de bästa Tesla-spolarna Musikvideor på YouTube Nikola Tesla anses med rätta som en av de största vetenskapliga sinnena hos alla tid. Hans banbrytande arbete som ingenjör, särskilt inom området elektricitet och elektromagnetism, betyder att hans namn är synonymt med ... Läs mer till en annan förmodligen kom ihåg, eller kanske bilder av det ögonblick som Frankensteins monster blev levande.

Medan idén verkar löjligt och nästan omöjligt, kan du bli förvånad över att veta att trådlös kraft snabbt blir en verklighet.

Det finns ett antal teorier och förslag som presenteras för att uppnå den futuristiska prestationen att överföra el genom luften till enheter i ditt hem - vilket vi kommer fram till i den här artikeln - men först är det viktigt att förstå både potentialen och begränsningarna av vetenskapen 10 Vetenskap YouTube-kanaler du kan inte sakna 10 vetenskap YouTube-kanaler du kan inte sakna Ordet vetenskap betyder i huvudsak kunskap, och det är denna strävan efter lärande och förståelse som har drivit mänskligheten till sin makt. Webben erbjuder gott om möjlighet att sprida den kunskapen till ... Läs mer bakom dessa försök.

Vad är Wireless Power?

När de flesta tänker på el tänker de på den traditionella en eller två trådpluggen som har en positiv terminal, en negativ terminal och ibland en jordtråd. De positiva och negativa terminalerna utgör vad som i huvudsak är en elektrisk krets, som visas i diagrammet nedan.

Detta är det enklaste exemplet på en elektrisk krets. Tja, det är enklare att ta bort omkopplaren, men du får poängen.

Batteriet “+” och “-” terminaler är de röda och svarta ledningarna i din strömkontakt, oavsett om du kopplar in en lampa, en dator eller något annat.

På sin grundläggande nivå kan el beskrivas som flödet av a “nuvarande” från positiva till negativa terminaler. Jag kommer att undvika en teoretisk diskussion om rörelsen för de faktiska laddade partiklarna. Bara förstå det för att driva en elektrisk enhet, det behöver en spänningsskillnad mellan de två terminalerna.

Så hur är det möjligt att vrida ett system som uppenbarligen beror på en ledare som en elektrisk ledare för laddningsflödet? Vad ska du göra, skjuta laddningen från spetsen av en tråd till en annan? Tja ... .orta.

Låt mig presentera dig för transformatorn.

Detta är faktiskt ett koncept som har funnits sedan Teslas tid. Du tar en ledning som bär din spänningsspänning (ansluten till ett 60 Hz AC hushållsuttag) och vindar det runt i många loopar. Åh hej, använd ett järnstycke för att göra det enkelt att slingla slingorna.

Vrid sedan en andra tråd ett kort avstånd från den första spolen. Du kommer att inducera ström i den andra spolen, precis som magi.

Okej, inte riktigt magisk, men ganska nära. I grund och botten inducerar varje tråd som har växelspänning ett elektromagnetiskt fält runt det, som kallas flux. När du spolar tråden förstärker du det fältet. Slip magnetiskt material som järn i den spolen, och du förbättrar din förmåga att överföra energi över till den andra spolen. Men - här är kickern - samma sak kan hända direkt genom luften.

Använd alltid en induktionsugn?

Om du får chansen att se en, vänd den upp till full värme och lägg handen över brännaren. Nej, allvarligt - rör det du vill. Du kommer inte att brinna. Dessa spolade trådar är avsedda att inducera virvelströmmar i gjutjärnspannet placerat på spisen. Detta värmer upp krukan som värmer upp maten.

Denna överföring av elektrisk energi genom luften är hur generatorer, motorer, och även din elektriska tandborste laddare fungerar. I dessa fall istället för en järnkärna är det en “luftkärna”. Det är flödet som överför elenergin.

Genombrott i trådlös kraft

Så varför har inte forskare kunnat överföra trådlösa överföringsenheter med induktion innan? Tja, för att förstå detta måste du verkligen gå till de som började allt - eller åtminstone plockade upp Nikola Teslas fackla.

I ett 2006-papper som publicerades i Annals of Physics, beskrev MIT-forskare hur de hade för avsikt att bevisa att dessa fält skulle kunna användas för att trådlöst överföra kraft.

Vi undersöker huruvida och i vilken utsträckning det fysiska fenomenet av elektromagnetiska tillstånd med lång livslängd resonans med lokaliserade långsamt evanescenta fältmönster kan överföras energieffektivt över oväsentliga avstånd, även i närvaro av yttre miljöobjekt.

På vanlig engelska sa forskarna att de trodde att de med hjälp av rätt konfiguration skulle kunna använda dessa induktionsfält för att överföra makt över ett avstånd, även med föremål i vägen.

Och gissa vad de bevisade 2007, och publicerade resultaten i ett försökspapper som publicerades i Science magazine.

Med hjälp av självresonanta spolar i en starkt kopplad regim demonstrerade vi experimentellt effektiv icke-radiell kraftöverföring över avstånd upp till 8 gånger spolens radie. Vi kunde överföra 60 watt med ~ 40% effektivitet över avstånd över 2 meter.

Detta var en fantastisk prestation. För de av er som ännu inte är väl anpassade till det metriska systemet är 2 meter något över sex och en halv meter. I grund och botten kunde de överföra kraft från en spole till den andra, avståndet från en mycket lång person.

Vad var deras hemlighet? Det var vad de kallade “resonansspolar”. De finjusterade spolarna - antalet, radien och andra faktorer, för att uppnå en sorts “resonans” mellan de två spolarna.

Det är viktigt att spolarna är på resonans för att överföringen ska vara praktisk (6). Vi finner experimentellt att kraften som överförs till lasten sjunker kraftigt, eftersom endera av spolarna elimineras från resonans.

Oavsett, denna prestation gynnade den snabba utvecklingen av trådlösa kraftapplikationer. Loppet var på.

Loppet att utnyttja makten

Race de gjorde.

En av de första nystarter som hoppade på denna teknik för kommersiella ändamål var WiTricity. Så tidigt som 2009 gav VD Eric Giler en demonstration av den trådlösa krafttekniken vid TEDGlobal 2009.

Han var inte den enda. Många företag hoppade omedelbart på denna teknik för applikationer som var praktiska och enkla över korta avstånd. Trådlösa laddningsbara bärbara enheter var ett uppenbart förstahandsval och 2009 var de första induktiva laddkuddarna, laddar Duracell myGrid lika bra som en nätkabel? Laddas Duracell myGrid lika bra som en nätkabel? Nätsladdar är ett alltmer föråldrade koncept i dagens trådlösa värld, men hittills är de en nödvändighet. Ingen vill bli tvungen att knyta ner sin elektronik till en råtters näsa av sladdar ... Läs mer drabbat marknaden.

Nu kan du placera dina mobila enheter på dessa pads, och de tar betalt. Du behöver inte fumla runt för telefonens strömkontakt längre.

Om du tycker att det var en cool uppfinning, fundera sedan på hur långt industrin har kommit sedan MIT: s upptäcktsdagar. Vid 2011 skapade ett företag med namnet Evatran a “Plugless Power” System för elbilar med induktionsteknik för att ladda elektriska fordon utan några kablar.

Induktiv laddning är inte framtiden för elbilar, det är redan här.

Framtiden för trådlös kraft

Nu när du vet var industrin är med trådlös kraft, låt oss ta en titt på var den går.

I början av 2014 meddelade forskare vid Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) att de hade utvecklat en “Dipole Coil Resonant System” där de var i stånd att etablera en “Utökat utbud av induktiv effektöverföring, upp till 5 meter mellan sändare och mottagarens spolar.”

De kunde också krympa ner spolstorleken från vad MIT-teamet hade använt, vilket gör allting mer praktiskt (även om det fortfarande är dyrt) för kommersiella ändamål.

Chun T. Rim, chef för forskningsprojektet, berättade Science Daily att han förutsåg ett sådant system som används för att tillhandahålla “trådlösa power-spots” precis som människor använder Internet hotspots.

Precis som vi ser Wi-Fi-zoner överallt idag, kommer vi så småningom att ha många Wi-Power-zoner på sådana platser som restauranger och gator som ger elektrisk ström trådlöst till elektroniska enheter.

Fem meter är nästan sexton och en halv meter. Nu pratar du om längden på ett typiskt rum i ett hus.

Under hela året har ett företag som heter Ossia gjort rundorna med sitt koncept som heter Cota, en teknik som företaget lovar kommer att tillåta trådlös laddning Vad är trådlös laddning och hur exakt fungerar det? [MakeUseOf Explains] Vad är trådlösa laddningar och hur exakt fungerar det? [MakeUseOf Explains] Vi lever i en trådlös värld. Förutom det gör vi inte. Visst kan vi skicka enorma mängder information över airwaves, men enheter som kan skicka och ta emot den är bundna till nätsladdar ... Läs mer av enheter upp till 30 meter från basstationen.

Men självklart, Apple fanboys har ingen rädsla, ditt företag ligger också i framkant av det här spelet.

I augusti mottog Apple två patent som var relaterade till deras planerade tillämpning av resonans induktion trådlös strömladdning.

Ett patent beskriver hur användarna kommer att kunna ansluta en strömförsörjning - till exempel en dongle eller en enhet i ett nyare datorsystem - och då kommer strömförsörjningen trådlöst att ladda alla “lämpligt inställd” enheter i närheten.

Patentet lyder:

... den lämpligt inställda kringutrustning kan anses vara en del av en resonanskrets som kan inkludera NFMR-nätaggregatet och alla andra kringutrustning som är så inställda.

Patentet avslöjar en hel elektronikindustrins racing för att utnyttja en teknik som helt skulle kunna förändra det moderna hushållet ser ut.

Först kommer de mindre enheter som är enklare att ladda, med lägre strömkrav. Men om de andra aktörerna inom induktionskraftindustrin har något att säga om det, kommer alla hushållsapparater - från din mikrovågsugn till din storskärms-TV - att drivas utan några strömkablar.

En dag kan folk titta på eluttag i ett hus på ungefär samma sätt som barnen idag ser på de gamla dumma nätverksuttagen. Klar eller inte, trådlös kraft är framtiden - och jag satsar Nikola Tesla skrattar i sin grav.

Hur känner du dig om trådlös kraft? Kommer du att omfamna tekniken, eller har du några problem? Dela dina tankar i kommentarfältet nedan!

Bildkrediter: Plasma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Resonant Coils, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock