Elektrik tanpa wayar. Menuju Dunia Baru Tanpa Elektrik

Pada akhir abad ke-19, penemuan bahawa elektrik boleh digunakan untuk membuat cahaya mentol cahaya menyebabkan letupan penyelidikan bertujuan untuk mencari cara terbaik untuk menghantar elektrik.

Pada ketua perlombaan itu ahli fisika dan pencipta terkenal Nikola Tesla, yang mengembangkan projek yang hebat. Tidak dapat mempercayai realiti mewujudkan rangkaian kabel yang luas yang meliputi semua bandar, jalan, bangunan dan bilik-bilik, Tesla membuat kesimpulan bahawa satu-satunya kaedah transmisi yang dapat direalisasikan adalah tanpa wayar. Dia menara menara kira-kira 57 meter, yang sepatutnya menghantar tenaga ke atas jarak jauh, dan malah mula membinanya di Long Island. Satu siri eksperimen telah dijalankan, tetapi kekurangan wang tidak membenarkan penyiapan menara. Idea untuk menghantar tenaga melalui udara telah tersebar sejurus dengan ternyata bahawa industri dapat membangun dan melaksanakan infrastruktur berwayar.

Dan sekarang, beberapa tahun yang lalu, profesor Jabatan Fizik di Institut Teknologi Massachusetts (MIT), Marin Soljačić, telah terbangun dari mimpi manis oleh teriakan berseru telefon bimbit. "Telefon itu tidak berhenti, menuntut saya menetapkannya untuk mengenakan bayaran," kata Soljacic. Lelah dan tidak akan bangun, dia mula bermimpi bahawa telefon, berada di rumah, mula mengecas sendiri.
Soljacic memulakan penyelidikan tentang cara-cara untuk memindahkan tenaga tanpa wayar. Dia meninggalkan projek transmisi tenaga jarak jauh seperti projek Tesla dan memberi tumpuan kepada kaedah penghantaran tenaga jarak pendek yang membolehkan pengecasan atau menghidupkan peranti mudah alih - telefon bimbit, PDA, komputer riba.
Pada mulanya, beliau menganggap kemungkinan menggunakan gelombang radio yang menyampaikan maklumat dengan begitu cekap pada jarak jauh, tetapi mendapati dalam hal ini kebanyakan tenaga akan hilang di ruang angkasa. Penggunaan laser memerlukan sumber tenaga dan peranti boleh dicas semula berada dalam bidang pandangan antara satu sama lain tanpa sebarang halangan di antara mereka. Di samping itu, kaedah ini penuh dengan kerosakan kepada objek yang ditangkap dalam talian penghantaran. Oleh itu, Soljacic mula mencari kaedah penghantaran yang akan menjadi berkesan, iaitu, mampu menyalurkan tenaga tanpa menyebarkannya, dan selamat.
Akhirnya, dia menetap pada fenomena gandingan bergantian, apabila dua objek ditala ke kekerapan yang sama secara intensif menukar tenaga antara satu sama lain, sementara hanya berinteraksi dengan lemah dengan objek lain. Ilustrasi klasik mengenai kesan ini adalah pengalaman dengan beberapa gelas yang dipenuhi dengan wain masing-masing ke tahap yang berbeda daripada yang lain. Akibatnya, bagi setiap kaca ada frekuensi bunyi yang unik yang menyebabkan getaran. Sekiranya penyanyi mengambil nota frekuensi yang sesuai, salah satu daripada gelas boleh menerima dos tenaga akustik yang akan runtuh, manakala cermin mata yang lain akan kekal utuh.
Soljacic menyedari bahawa resonans magnetik adalah cara yang menjanjikan untuk memindahkan elektrik. Medan magnet merebak dengan bebas di angkasa dan, pada frekuensi yang betul, tidak berbahaya bagi makhluk hidup. Bekerjasama dengan profesor fizik MIT John Joannopoulos dan Peter Fisher dan tiga pelajar, beliau membangunkan peranti mudah yang menyalakan mentol 60-watt cahaya tanpa wayar.
Peranti ini terdiri daripada dua gegelung tembaga yang ditala resonans yang digantung dari siling pada jarak kira-kira dua meter. Satu gegelung disambungkan kepada sumber AC dan menghasilkan medan magnet. Satu gegelung kedua ditala kepada kekerapan yang sama dan disambungkan kepada mentol, bergema dalam medan magnet, menghasilkan arus mentol semasa. Peranti berfungsi walaupun dinding nipis diletakkan di antara gegelung.

Perlu diperhatikan bahawa pemasangan tidak memerlukan garis penglihatan langsung antara penerima dan pemancar. Sebagai eksperimen, kadbod dan helai besi ditempatkan di antara mereka, tetapi ini tidak menjejaskan bekalan semasa.
Yang paling berkesan bagi peranti yang dicipta pada saat ini terdiri daripada gegelung tembaga 60 sentimeter dan medan magnet dengan frekuensi 10 megahertz. Ia membolehkan anda menghantar tenaga lebih dari dua meter dengan kecekapan 50 peratus. Penyelidikan sedang dijalankan dengan perak dan bahan lain untuk mengurangkan saiz gegelung dan meningkatkan kecekapan. Harapannya untuk mencapai kecekapan transmisi 70-80 peratus.

Ahli fizik dari Massachusetts menerangkan bahawa prinsip pemasangan dipasang berdasarkan mekanisme resonans, iaitu fenomena yang menyebabkan getaran dalam objek apabila ia terdedah kepada tenaga frekuensi tertentu. Walau bagaimanapun, apabila dua objek mempunyai indeks resonans yang sama, mereka boleh menukar tenaga, dan tidak sekali gus menjejaskan objek sekitarnya.

Secara semula jadi, terdapat banyak contoh resonans. Contoh resonans yang paling terkenal adalah apabila beberapa kaca gelas yang sama dipenuhi dengan jumlah air yang berlainan, jika setiap kaca disapu dengan sudu logam, maka setiap kaca akan membuat bunyi yang unik.

Daripada resonans akustik, fizik menggunakan frekuensi resonans gelombang elektromagnet dalam WiTricity. Dalam pemasangan, kedua-dua gegelung bergema dalam julat frekuensi 10 MHz dan pertukaran elektrik dan semakin banyak interaksi antara unsur-unsur, semakin banyak arus tiba di penerima. Selain itu, semakin rendah julat resonans, julat panjang gelombang yang lebih panjang sebagai hasilnya diperoleh dan semakin besar jarak antara penerima dan penghantar boleh.

Satu lagi faktor penting ialah persediaan ini tidak mendatangkan mudarat kepada kesihatan manusia, kerana ia beroperasi pada frekuensi rendah terutamanya dalam spektrum magnetik.

"Sejauh yang kita tahu, organisma manusia tidak bereaksi terhadap interaksi magnetik.Jika frekuensi anda ketara, misalnya, 2 GHz, maka anda akan mendapat kesan ketuhar gelombang mikro dan itu akan menjadi kesan yang sama sekali berbeza," kata salah seorang pemaju pemasangan, Marine Soladzic.

Beberapa cara lain untuk mengecas semula bateri sedang disiasat. Pemula seperti Powercast, Inovasi Fulton, dan WildCharge telah mula memasarkan penyesuai yang membolehkan pengecasan tanpa wayar telefon mudah alih, pemain MP3 dan peranti lain di rumah atau di dalam kereta. Tetapi pendekatan Soljacic adalah berbeza kerana ia membolehkan pengecasan automatik peranti sebaik sahaja mereka jatuh ke dalam bidang tindakan pemancar wayarles.
Kerja kumpulan Soljacic menarik perhatian syarikat pembuatan peranti elektronik, serta industri automotif. Penyelidikan ini dibiayai oleh Jabatan Pertahanan A.S., yang berharap untuk mendapatkan teknologi pengecasan bateri automatik tanpa wayar. Walau bagaimanapun, Soldjacic lebih suka untuk tidak menyebarkan tentang penggunaan teknologi industri yang mungkin.
Terdapat begitu banyak aplikasi yang berpotensi dalam dunia yang didorong oleh bateri di mana teknologi kami boleh digunakan, "katanya." Ia adalah satu kaedah yang sangat kuat. "