Λειτουργεί ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια Tesla
Ανακαλύψτε πώς λειτουργεί το ασύρματο ηλεκτρικό ρεύμα και οι χρήσεις του
Λειτουργεί ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια Tesla
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια, μια ιδέα που δημιουργήθηκε από τον Nikola Tesla, ήταν εδώ και πάνω από έναν αιώνα. Ο Tesla ανακάλυψε ότι όταν εναλλάσσεστε το ρεύμα, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο. Με την ταλάντωση αυτού του μαγνητικού πεδίου και τη μετακίνηση ενός καλωδίου σε αυτό, μπορεί να διεξαχθεί εναλλασσόμενο ρεύμα. Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια λειτουργεί μετατρέποντας το AC σε ένα μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας έναν πομπό, ο οποίος στη συνέχεια παραλαμβάνεται από μια συσκευή και μετατρέπεται πίσω σε AC. Το κλειδί για την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας είναι η μεταφορά ενέργειας μαγνητικού συντονισμού, η οποία επιτρέπει την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο Tesla κατάφερε να τροφοδοτήσει 200 λάμπες από 26 μίλια μακριά το 1899, αλλά οι σύγχρονες εξελίξεις έχουν κάνει την ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια πολύ πιο βιώσιμη και προσβάσιμη.
1. Πώς λειτουργεί η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια?
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια λειτουργεί μετατρέποντας το AC σε ένα μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας έναν πομπό, ο οποίος στη συνέχεια παραλαμβάνεται από μια συσκευή και μετατρέπεται πίσω σε AC. Ο πομπός και η συσκευή δονείται με την ίδια συχνότητα συντονισμού, επιτρέποντας την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.
2. Τι συνέβαλε η Nikola Tesla στην ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια?
Ο Nikola Tesla ήταν ο πρωτοπόρος της ασύρματης ηλεκτρικής ενέργειας. Ανακάλυψε την έννοια του εναλλασσόμενου ρεύματος και τη σύνδεσή του με μαγνητικά πεδία, τοποθετώντας τα θεμέλια για ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Παρά τις προκλήσεις, η Tesla κατάφερε να επιδείξει ασύρματο ηλεκτρικό ρεύμα με την τροφοδοσία 200 λαμπτήρων από απόσταση 26 μίλια μακριά.
3. Τι είναι η μεταφορά ενέργειας μαγνητικού συντονισμού?
Η μεταφορά ενέργειας μαγνητικού συντονισμού είναι το φαινόμενο που επιτρέπει την αποτελεσματική μετάδοση ασύρματου ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν υπάρχουν δύο μαγνητικά πεδία με την ίδια συχνότητα συντονισμού, η μεταφορά ενέργειας συμβαίνει σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτό είναι ανάλογο με έναν τραγουδιστή της όπερας που καταστρέφει ένα ποτήρι με τη φωνή της, ταιριάζοντας με τη συχνότητα συντονισμού του γυαλιού.
4. Πώς ωφελεί την ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια των καταναλωτών?
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια εξαλείφει την ανάγκη για καλώδια και καλώδια, μειώνοντας την ακαταστασία και παρέχοντας μια πιο βολική πηγή ενέργειας. Οι συσκευές μπορούν να ξεκινήσουν αυτόματα τη φόρτιση όταν βρίσκονται σε εμβέλεια ενός πομπού και η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να παρέχει ισχύ σε διάφορες συσκευές όπως οι λάμπες και οι φορητοί υπολογιστές.
5. Είναι η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια ευρέως διαθέσιμη?
Ενώ η ασύρματη τεχνολογία ηλεκτρικής ενέργειας έχει προχωρήσει σημαντικά, δεν είναι ακόμη ευρέως διαθέσιμη σε επίπεδο καταναλωτών. Ωστόσο, υπάρχουν συνεχείς προσπάθειες για την ενσωμάτωση των ασύρματων λύσεων ισχύος στην καθημερινή ζωή, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ευρύτερη προσβασιμότητα στο μέλλον.
6. Ποιες είναι μερικές πιθανές εφαρμογές ασύρματου ηλεκτρικού ρεύματος?
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση σε διάφορες βιομηχανίες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία έξυπνων σπιτιών και γραφείων, την φόρτωση ηλεκτρικών οχημάτων ασύρματα και παρέχει αδιάλειπτη ισχύ σε απομακρυσμένες τοποθεσίες. Επιπλέον, μπορεί να ενσωματωθεί σε καθημερινές συσκευές, εξαλείφοντας την ανάγκη για παραδοσιακές μεθόδους φόρτισης.
7. Πώς επηρεάζει την ενεργειακή απόδοση ασύρματης ηλεκτρικής ενέργειας?
Η ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας εξακολουθεί να αντιμετωπίζει προκλήσεις με ενέργεια σπατάλη, παρόμοια με τους πρώτους πύργους που σχεδιάστηκαν από την Tesla. Ωστόσο, οι εξελίξεις στην τεχνολογία και τις υποδομές έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση και να μειώσουν τη σπατάλη στα συστήματα ασύρματης ενέργειας.
8. Υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα στην ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια?
Ενώ η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια προσφέρει πολλά οφέλη, υπάρχουν μερικά μειονεκτήματα που πρέπει να εξετάσετε. Η σπατάλη ενέργειας, η περιορισμένη εμβέλεια και η ανάγκη για συμβατές συσκευές και υποδομές είναι παράγοντες που πρέπει να αντιμετωπιστούν για την ευρύτερη υιοθέτηση ασύρματης τεχνολογίας ηλεκτρικής ενέργειας.
9. Πώς μπορεί η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια να συμβάλλει στις βιώσιμες λύσεις ενέργειας?
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια έχει τη δυνατότητα να συμβάλει στις βιώσιμες λύσεις ενέργειας μειώνοντας την εξάρτηση από τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας. Μπορεί να επιτρέψει την ευρεία χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας παρέχοντας αποτελεσματικές μεθόδους μετάδοσης και διανομής για πηγές καθαρής ενέργειας.
10. Αυτό που βρίσκεται μπροστά για την ασύρματη τεχνολογία ηλεκτρικής ενέργειας?
Καθώς η τεχνολογία ασύρματης ηλεκτρικής ενέργειας συνεχίζει να εξελίσσεται, έχει υπόσχεση για ένα μέλλον με λιγότερα καλώδια και καλώδια. Η ενσωμάτωση των λύσεων ασύρματης ενέργειας σε διάφορες βιομηχανίες και η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών μεθόδων μετάδοσης πιθανότατα θα οδηγήσει την ανάπτυξη και την υιοθέτησή της.
Ανακαλύψτε πώς λειτουργεί το ασύρματο ηλεκτρικό ρεύμα και οι χρήσεις του
Η Elena Gaura δεν λειτουργεί, συμβουλεύει, έχει δικά του μετοχές ή λαμβάνει χρηματοδότηση από οποιαδήποτε εταιρεία ή οργανισμό που θα επωφεληθεί από αυτό το άρθρο και δεν έχει αποκαλύψει σχετικές σχέσεις πέρα από το ακαδημαϊκό τους ραντεβού.
Λειτουργεί ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια Tesla
Э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э
Ы з з з з з з з и и и и п п п п п п з п з з з з з з з з з п. С п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п. ПOчем э э э э э э э э э э э п п п п п п п?
Э э э э э а а а а и е е з з л л л л л л л э э э э э э э э э э э э Κοιτάζοντας το ριμπάγ. С с п п п п п э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э. Д э э э э д д д и и д д д ρίας н и д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д д.
И и з а а а а а а а а ы ы з .. Е е е е д п п ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж п п п п п п п п п п п п п п п п п. Орrρά. Пороннαι.
ПON п п е е а а τροφή пρέφ а а а а а τροφήλου. е е е и τροφή ее же жÉ в в ж и и и и ч ч.
Ανακαλύψτε πώς λειτουργεί το ασύρματο ηλεκτρικό ρεύμα και οι χρήσεις του
Rheanna Sand: Έτσι, τελικά θα κόψουμε το καλώδιο. Πείτε αντίο σε αυτό το χάος των καλωδίων που ρίχνουν από το γραφείο σας ή ότι ένα ενοχλητικό σύρμα που προέρχεται από τα ηχεία σας. Η ισχύς είναι ασύρματη.
Η ιδέα ήταν περίπου για πάνω από έναν αιώνα. Ο Nikola Tesla ήρθε με αυτό λίγο μετά την ανακάλυψη εναλλασσόμενου ρεύματος ή AC. Το AC είναι η ροή των ηλεκτρονίων μέσω ενός αγωγού που εναλλάσσεται μπροστά και πίσω. Ο Tesla ήξερε ότι όταν εναλλάσσεστε το ρεύμα δημιουργείτε ένα μαγνητικό πεδίο. Αντίθετα, εάν ταλαντεύετε ένα μαγνητικό πεδίο και μετακινήσετε ένα καλώδιο σε αυτό, αυτό το καλώδιο θα διεξάγει AC.
Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο: ο πομπός μετατρέπει το AC σε μαγνητικό πεδίο. Η συσκευή παίρνει το πεδίο και τη μετατρέπει πίσω στο AC. Ακούγεται αρκετά απλό, αλλά υπάρχει ένας λόγος που χρειάστηκε ένας αιώνας για να γίνει βιώσιμος. Το σημείο κολλητικής ήταν κάτι που ονομάζεται Μεταφορά Ενέργειας Μαγνητικού Συντονισμού. Χωρίς αυτό το φαινόμενο, η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια δεν θα μεταδίδει αρκετά μακριά για να είναι χρήσιμη. Έτσι λειτουργεί: Όλα τα μαγνητικά πεδία δονείται σε συχνότητα συντονισμού. Εάν δύο κοντινά πεδία έχουν την ίδια συχνότητα συντονισμού, η ενέργεια μεταφοράς ποικίλλει αποτελεσματικά σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ένας τραγουδιστής της όπερας, για παράδειγμα, μπορεί να σπάσει ένα ποτήρι με μόνο τη φωνή της.
Στην ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια ο πομπός και η συσκευή δονείται με την ίδια συχνότητα συντονισμού. Αυτό δεν ήταν εύκολο έργο για τον Tesla, αν και το 1899 τροφοδοτούσε 200 λάμπες από 26 μίλια μακριά.
Οι σύγχρονες εξελίξεις έχουν κάνει πολύ πιο εύκολο. Και τώρα η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια πρόκειται να χτυπήσει την αγορά με μεγάλο τρόπο. Φανταστείτε τους πομπούς που μοιάζουν με πλαίσια εικόνων που παρέχουν δύναμη σε φωτός και φορητούς υπολογιστές ή φορτιστές τηλεφώνου που αρχίζουν να φορτώνουν το τηλέφωνό σας σωστά όταν καθίσετε στο γραφείο σας. Οι δυνατότητες πραγματικά τρέχουν.
Nikola Tesla: 5G Network θα μπορούσε να συνειδητοποιήσει το όνειρό του για ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια, ένας αιώνας μετά από πειράματα απέτυχε
Ο James Peter Brusey λαμβάνει χρηματοδότηση από την ΕΕ Horizon 2020 ως μέρος του έργου DOMUS.
Η Elena Gaura δεν λειτουργεί, συμβουλεύει, έχει δικά του μετοχές ή λαμβάνει χρηματοδότηση από οποιαδήποτε εταιρεία ή οργανισμό που θα επωφεληθεί από αυτό το άρθρο και δεν έχει αποκαλύψει σχετικές σχέσεις πέρα από το ακαδημαϊκό τους ραντεβού.
Εταίροι
Το Πανεπιστήμιο Coventry παρέχει χρηματοδότηση ως μέλος της συνομιλίας UK.
Στο ύψος της καριέρας του, ο πρωτοπόρος ηλεκτρολόγος μηχανικός Nikola Tesla έγινε εμμονή με μια ιδέα. Θεώρησε ότι η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να μεταδοθεί ασύρματα μέσω του αέρα σε μεγάλες αποστάσεις – είτε μέσω μιας σειράς στρατηγικά τοποθετημένων πύργων, είτε hopping σε ένα σύστημα αιωρούμενων μπαλονιών.
Τα πράγματα δεν έκαναν’να πάω στο σχέδιο, και Tesla’Οι φιλοδοξίες για μια ασύρματη παγκόσμια προσφορά ηλεκτρικής ενέργειας δεν πραγματοποιήθηκαν ποτέ. Αλλά η ίδια η θεωρία ήταν’T Dispreved: Θα απαιτούσε απλώς μια εξαιρετική δύναμη, πολλά από τα οποία θα είχαν σπαταληθεί.
Τώρα, ένα ερευνητικό έγγραφο πρότεινε ότι οι αρχιτέκτονες του δικτύου 5G ενδέχεται να έχουν χτίσει άθελα αυτό που η Tesla απέτυχε να κατασκευάσει στις αρχές του εικοστού αιώνα: α “ασύρματο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας” Αυτό θα μπορούσε να προσαρμοστεί για να φορτίσει ή να τροφοδοτήσει μικρές συσκευές ενσωματωμένες σε αυτοκίνητα, σπίτια, χώρους εργασίας και εργοστάσια.
Επειδή το 5G βασίζεται σε ένα πυκνό δίκτυο ιστών και μια ισχυρή σειρά κεραίας, αυτό’είναι πιθανό ότι η ίδια υποδομή, με κάποιες τσιμπήματα, θα μπορούσε να ακυρώσει τη δύναμη σε μικρές συσκευές. Αλλά η μετάδοση θα εξακολουθεί να υποφέρει από το βασικό μειονέκτημα του Tesla’S πύργους: σπατάλη υψηλής ενέργειας, η οποία μπορεί να είναι δύσκολο να δικαιολογηθεί δεδομένης της επείγουσας ανάγκης της κλιματικής κρίσης.
Δίκτυα 5G
Πριν από δεκαετίες, ανακαλύφθηκε ότι μια σφιχτά εστιασμένη ραδιοφωνική δέσμη μπορεί να μεταδώσει ισχύ σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις χωρίς να χρησιμοποιήσει ένα καλώδιο για να μεταφέρει τη φόρτιση. Η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιείται τώρα στο δίκτυο 5G: Η τελευταία γενιά τεχνολογίας για τη σύνδεση του Internet με το τηλέφωνο σας, μέσω ραδιοκύματος που μεταδίδονται από τοπική κεραία.
Αυτή η τεχνολογία 5G στοχεύει στην παροχή αύξησης της χωρητικότητας 1.000 φορές κατά τη διάρκεια της τελευταίας γενιάς, 4G, για να επιτρέψει έως και ένα εκατομμύριο χρήστες να συνδέονται ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο-κάνοντας αυτές τις στιγμές που αναζητούν σήμα σε μουσικά φεστιβάλ ή αθλητικές εκδηλώσεις ένα πράγμα του παρελθόντος.
Για να υποστηρίξει αυτές τις αναβαθμίσεις, το 5G χρησιμοποιεί κάποια μαγεία μηχανικής και αυτή η μαγεία έρχεται σε τρία μέρη: πολύ πυκνά δίκτυα με πολλούς περισσότερους ιστούς, ειδική τεχνολογία κεραίας και τη μετάδοση της μετάδοσης του Millimeter Wave (MMWAVE) παράλληλα με τις πιο παραδοσιακές μπάντες.
Το τελευταίο από αυτά, Mmwave, ανοίγει πολύ περισσότερο εύρος ζώνης με το κόστος των βραχύτερων αποστάσεων μετάδοσης. Για το πλαίσιο, οι περισσότεροι δρομολογητές WiFi λειτουργούν στη ζώνη 2GHz. Εάν ο δρομολογητής σας έχει μια επιλογή 5GHz, εσείς’Θα παρατηρήσω ότι οι ταινίες ρέουν πιο ομαλά – αλλά πρέπει να είστε πιο κοντά στον δρομολογητή σας για να λειτουργήσει.
Αυξήστε περαιτέρω τη συχνότητα (όπως το MMWAVE, το οποίο λειτουργεί σε 30GHz ή περισσότερο) και βλέπετε ακόμη μεγαλύτερες βελτιώσεις στο εύρος ζώνης – αλλά πρέπει να είστε πιο κοντά στο σταθμό βάσης για να έχετε πρόσβαση σε αυτό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ιστοί 5G είναι πιο πυκνοκατοικημένοι από τους ιστούς 4G.
Το τελευταίο κομμάτι της μαγείας είναι να προσθέσετε πολλές περισσότερες κεραίες – μεταξύ 128 και 1.024 σε σύγκριση με έναν πολύ μικρότερο αριθμό (μόλις δύο σε ορισμένες περιπτώσεις) για 4G. Πολλές κεραίες επιτρέπουν στους ιστούς να σχηματίζουν εκατοντάδες δοκούς τύπου μολυβιού που στοχεύουν συγκεκριμένες συσκευές, παρέχοντας αποτελεσματικό και αξιόπιστο διαδίκτυο στο τηλέφωνό σας εν κινήσει.
Αυτά είναι τα ίδια ακατέργαστα συστατικά που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός ασύρματου δικτύου. Η αυξημένη πυκνότητα του δικτύου είναι ιδιαίτερα σημαντική, διότι ανοίγει τη δυνατότητα χρήσης ταινιών MMWAVE για τη μετάδοση διαφορετικών ραδιοκύμων που μπορούν να μεταφέρουν τη σύνδεση στο Διαδίκτυο και την ηλεκτρική ενέργεια.
Πειραματίζοντας με ισχύ 5G
Τα πειράματα χρησιμοποίησαν νέους τύπους κεραίας για να διευκολύνουν την ασύρματη φόρτιση. Στο εργαστήριο, οι ερευνητές ήταν σε θέση να ακυρώσουν την ισχύ 5G σε σχετικά μικρή απόσταση μόλις πάνω από 2 μέτρα, αλλά αναμένουν ότι μια μελλοντική έκδοση της συσκευής τους θα είναι σε θέση να μεταδώσει 6μW (6 εκατομμυρίων Watt) σε απόσταση 180 μέτρων.
Για να το θέσουμε στο πλαίσιο, οι συσκευές κοινού Internet of Thing. Φυσικά, οι συσκευές IoT θα απαιτήσουν όλο και λιγότερη ισχύ για να εκτελούνται ως έξυπνοι αλγόριθμοι και αναπτύσσονται πιο αποτελεσματικά ηλεκτρονικά, αλλά το 6μW εξακολουθεί να είναι μια πολύ μικρή ισχύς ισχύος.
Αυτό σημαίνει, προς το παρόν, τουλάχιστον, ότι η ασύρματη ισχύς 5G είναι απίθανο να είναι πρακτική για τη φόρτιση του κινητού σας τηλεφώνου καθώς πηγαίνετε για την ημέρα σας. Αλλά θα μπορούσε να χρεώσει ή να τροφοδοτήσει συσκευές IoT, όπως αισθητήρες και συναγερμοί, οι οποίοι αναμένεται να γίνουν ευρέως διαδεδομένες στο μέλλον.
Στα εργοστάσια, για παράδειγμα, εκατοντάδες αισθητήρες IoT είναι πιθανό να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των συνθηκών σε αποθήκες, για την πρόβλεψη αποτυχιών στα μηχανήματα ή για την παρακολούθηση της κίνησης των τμημάτων κατά μήκος μιας γραμμής παραγωγής. Η δυνατότητα να ακυρώνει την ισχύ απευθείας σε αυτές τις συσκευές IoT θα ενθαρρύνει τη μετάβαση σε πολύ πιο αποτελεσματικές πρακτικές παραγωγής.
Προβλήματα οδοντοφυΐας
Αλλά θα υπάρξουν προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν πριν από τότε. Για την παροχή ασύρματης ισχύος, οι ιστοί 5G θα καταναλώνουν περίπου 31kW ενέργειας – ισοδύναμη με 10 βραστά νερά συνεχώς βραστό νερό.
Παρόλο που οι ανησυχίες ότι η τεχνολογία 5G μπορεί να προκαλέσει καρκίνο έχουν ξεπεραστεί ευρέως από τους επιστήμονες, αυτή η ποσότητα εξουσίας που προέρχεται από ιστούς θα μπορούσε να είναι ανασφαλής. Ένας τραχύς υπολογισμός υποδηλώνει ότι οι χρήστες θα πρέπει να διατηρούνται τουλάχιστον 16 μέτρα μακριά από τους ιστούς για να συμμορφωθούν με τους κανονισμούς ασφαλείας που καθορίζονται από την Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των ΗΠΑ.
Τούτου λεχθέντος, αυτή η τεχνολογία είναι στα σπάργανα της. Το’είναι σίγουρα πιθανό ότι οι μελλοντικές προσεγγίσεις, όπως η νέα κεραία με στενότερη και πιο στοχοθετημένες δοκούς, θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά την απαιτούμενη ενέργεια – και να σπαταλούν – από κάθε ιστό.
Προς το παρόν, το προτεινόμενο σύστημα θυμίζει μάλλον το φανταστικό “Wonkavision” Στο Roald Dahl’Το S Charlie και το εργοστάσιο σοκολάτας, το οποίο πέτυχε το κατόρθωμα της ζαχαροπλαστικής σε τηλεοράσεις – αλλά έπρεπε να χρησιμοποιήσει ένα τεράστιο μπλοκ σοκολάτας για να παράγει ένα πολύ μικρότερο στο άλλο άκρο.
Γιατι το’Θα καταναλώσει μεγάλη ισχύ σε σύγκριση με την ισχύ’ll παραδώστε σε συσκευές, 5G ασύρματη ισχύς είναι, προς το παρόν, κερδοσκοπικά. Αλλά αν οι μηχανικοί μπορούν να βρουν πιο αποτελεσματικούς τρόπους για να ακυρώσουν την ηλεκτρική ενέργεια μέσω του αέρα, μπορεί να είναι ότι η Nikola Tesla’Το όνειρο της ασύρματης ισχύος θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί – πάνω από 100 χρόνια από τότε που απέτυχαν οι προσπάθειές του.
- Ηλεκτρική ενέργεια
- το διαδίκτυο των πραγμάτων
- Κεραίες
- Ασύρματη φόρτιση
- 5G
- Ραδιοκύματα
- Νίκολα Τέσλα
- Ασύρματη επικοινωνία
Ασύρματο ηλεκτρικό ρεύμα? Πώς λειτουργεί το πηνίο Tesla
Μεταξύ των πολυάριθμων καινοτομιών του, ο Nikola Tesla ονειρεύτηκε να δημιουργήσει έναν τρόπο να προμηθεύει την εξουσία στον κόσμο χωρίς να χτυπάει καλώδια σε όλο τον κόσμο. Ο εφευρέτης ήρθε κοντά στο να επιτύχει αυτό όταν ο “τρελός επιστήμονας” του πειράματα με ηλεκτρική ενέργεια οδήγησε στη δημιουργία του πηνίου Tesla.
Το πρώτο σύστημα που θα μπορούσε να μεταδώσει ασύρματα ηλεκτρική ενέργεια, το πηνίο Tesla ήταν μια πραγματικά επαναστατική εφεύρεση. Οι πρώιμες ραδιοφωνικές κεραίες και η τηλεγραφία χρησιμοποίησαν την εφεύρεση, αλλά οι παραλλαγές του πηνίου μπορούν επίσης να κάνουν πράγματα που είναι απλά δροσερά – όπως οι αστραπές πυροβολισμού, στέλνουν ηλεκτρικά ρεύματα μέσω του σώματος και δημιουργούν ανέμους ηλεκτρονίων.
Ο Tesla ανέπτυξε το πηνίο το 1891, πριν χρησιμοποιηθούν οι συμβατικοί μετασχηματιστές σιδήρου για να τροφοδοτήσουν πράγματα όπως συστήματα φωτισμού και τηλεφωνικά κυκλώματα. Αυτοί οι συμβατικοί μετασχηματιστές δεν μπορούν να αντέξουν την υψηλή συχνότητα και την υψηλή τάση που μπορούν να ανεχθούν τα πιο χαλαρά πηνία στην εφεύρεση του Tesla. Η ιδέα πίσω από το πηνίο είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλή και χρησιμοποιεί την ηλεκτρομαγνητική δύναμη και τον συντονισμό. Χρησιμοποιώντας μπουκάλια χαλκού και γυάλινα μπουκάλια, ένας ερασιτέχνης ηλεκτρολόγος μπορεί να κατασκευάσει ένα πηνίο Tesla που μπορεί να παράγει ένα τέταρτο εκατομμυρίων βολτ. [Infographic: Πώς λειτουργεί το πηνίο Tesla]
Η εγκατάσταση
Ένα πηνίο Tesla αποτελείται από δύο μέρη: ένα κύριο πηνίο και δευτερεύον πηνίο, το καθένα με το δικό του πυκνωτή. (Οι πυκνωτές αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια ακριβώς όπως οι μπαταρίες.) Τα δύο πηνία και πυκνωτές συνδέονται με ένα κενό σπινθήρων – ένα χάσμα αέρα μεταξύ δύο ηλεκτροδίων που δημιουργούν την σπίθα της ηλεκτρικής ενέργειας. Μια εξωτερική πηγή που συνδέεται με έναν μετασχηματιστή εξουσιάζει ολόκληρο το σύστημα. Ουσιαστικά, το πηνίο Tesla είναι δύο ανοιχτά ηλεκτρικά κυκλώματα που συνδέονται με ένα κενό σπινθήρων.
Ένα πηνίο Tesla χρειάζεται πηγή ενέργειας υψηλής τάσης. Μια τακτική πηγή ενέργειας που τροφοδοτείται μέσω ενός μετασχηματιστή μπορεί να παράγει ένα ρεύμα με την απαραίτητη ισχύ (τουλάχιστον χιλιάδες βολτ).
Σε αυτή την περίπτωση, ένας μετασχηματιστής μπορεί να μετατρέψει τη χαμηλή τάση της κύριας ισχύος στην υψηλή τάση.
Πως δουλεύει
Η πηγή τροφοδοσίας συνδέεται με το κύριο πηνίο. Ο πυκνωτής του κύριου πηνίου ενεργεί σαν σφουγγάρι και απορροφά την χρέωση. Το ίδιο το κύριο πηνίο πρέπει να είναι σε θέση να αντέξει τη μαζική φόρτιση και τις τεράστιες υπερτάσεις του ρεύματος, οπότε το πηνίο είναι συνήθως κατασκευασμένο από χαλκό, έναν καλό αγωγό ηλεκτρικής ενέργειας. Τελικά, ο πυκνωτής δημιουργεί τόσο πολύ φορτίο ώστε να διασπά την αντίσταση του αέρα στο κενό σπινθήρων. Στη συνέχεια, παρόμοια με τη συμπίεση ενός εμποτισμένου σφουγγαριού, το ρεύμα ρέει έξω από τον πυκνωτή κάτω από το κύριο πηνίο και δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο.
Η μαζική ποσότητα ενέργειας κάνει το μαγνητικό πεδίο να καταρρεύσει γρήγορα και δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο δευτερεύον πηνίο. Το φερμουάρ τάσης μέσα από τον αέρα μεταξύ των δύο πηνίων δημιουργεί σπινθήρες στο κενό σπινθήρων. Η ενέργεια κλίνει εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο πηνίων αρκετές εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο και συσσωρεύεται στο δευτερεύον πηνίο και πυκνωτή. Τελικά, η φόρτιση στον δευτερεύοντα πυκνωτή γίνεται τόσο υψηλή ώστε να σπάει ελεύθερο σε μια εντυπωσιακή έκρηξη ηλεκτρικού ρεύματος.
Η προκύπτουσα τάση υψηλής συχνότητας μπορεί να φωτίσει τους λαμπτήρες φθορισμού αρκετά μέτρα μακριά χωρίς ηλεκτρική σύνδεση σύρματος. [Φωτογραφίες: Το ιστορικό εργαστήριο του Nikola Tesla στο Wardenclyffe]
Σε ένα τέλεια σχεδιασμένο πηνίο Tesla, όταν το δευτερεύον πηνίο φτάσει στο μέγιστο φορτίο του, ολόκληρη η διαδικασία πρέπει να ξεκινήσει ξανά και η συσκευή πρέπει να γίνει αυτοσυντηρούμενη. Στην πράξη, ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει. Ο θερμαινόμενος αέρας στο διάκενο σπινθήρα τραβάει μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μακριά από το δευτερεύον πηνίο και πίσω στο κενό, οπότε τελικά το πηνίο Tesla θα εξαντληθεί ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το πηνίο πρέπει να συνδέεται με εξωτερική τροφοδοσία.
Η αρχή πίσω από το πηνίο Tesla είναι να επιτευχθεί ένα φαινόμενο που ονομάζεται συντονισμός. Αυτό συμβαίνει όταν το κύριο πηνίο πυροβολεί το ρεύμα στο δευτερεύον πηνίο ακριβώς την κατάλληλη στιγμή για να μεγιστοποιήσει την ενέργεια που μεταφέρεται στο δευτερεύον πηνίο. Σκεφτείτε το ως χρονοδιάγραμμα πότε να σπρώξετε κάποιον σε μια κούνια για να το κάνετε όσο το δυνατόν υψηλότερο.
Η ρύθμιση ενός πηνίου Tesla με ρυθμιζόμενο περιστροφικό κενό σπινθήρων δίνει στον χειριστή περισσότερο έλεγχο της τάσης του ρεύματος που παράγει. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα πηνία μπορούν να δημιουργήσουν τρελές οθόνες αστραπής και μπορούν ακόμη και να ρυθμιστούν για να παίξουν μουσική χρονομετρημένα σε εκρήξεις τρέχουσας.
Ενώ το πηνίο Tesla δεν έχει πλέον πολύ πρακτική εφαρμογή, Tesla’Η εφεύρεση επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο η ηλεκτρική ενέργεια κατανοήθηκε και χρησιμοποιήθηκε. Τα ραδιόφωνα και οι τηλεοράσεις εξακολουθούν να χρησιμοποιούν παραλλαγές του πηνίου Tesla σήμερα.
Ενημερωτικό δελτίο ζωντανής επιστήμης
Μείνετε ενημερωμένοι για τα τελευταία νέα επιστήμης, εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο Essentials.
Υποβάλλοντας τα στοιχεία σας, συμφωνείτε με τους όρους και τις προϋποθέσεις (ανοίγει σε νέα καρτέλα) και την Πολιτική Προστασίας Προσωπικών Δεδομένων (ανοίγει σε νέα καρτέλα) και είναι ηλικίας 16 ετών και άνω.
Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί μέσω του αέρα
Μια επιχείρηση της Νέας Ζηλανδίας προσπαθεί να κάνει μια παλιά ιδέα να λειτουργήσει εμπορικά
25 Φεβρουαρίου 2021
σι Ehind Nikola Tesla’μικρό Πρώην εργαστήριο στο Wardenclyffe στο Long Island της Νέας Υόρκης, είναι μερικά παλιά θεμέλια. Είναι όλα αυτά τα υπολείμματα ενός πύργου 57 μέτρων που ο Tesla άρχισε να κατασκευάζει το 1901 ως μέρος ενός πειράματος για τη μετάδοση πληροφοριών και ηλεκτρικής ενέργειας ασύρματα σε μεγάλες αποστάσεις. Εργάστηκε το μισό. Καθώς προφθίστηκε, οι ασύρματες επικοινωνίες είχαν επιπτώσεις στον κόσμο. Αλλά απέτυχε να πάρει την ίδια την ηλεκτρική ενέργεια για να ταξιδέψει πολύ μακριά. Ως εκ τούτου, μέσα σε πέντε χρόνια εργασίας σταμάτησε και ο πύργος αργότερα διαλύθηκε για να βοηθήσει στην αποπληρωμή των χρεών του. Ο Tesla – ένας πρωτοπόρος ο οποίος, μεταξύ άλλων.
Από την έκδοση 27 Φεβρουαρίου 2021
Ανακαλύψτε ιστορίες από αυτήν την ενότητα και περισσότερο στη λίστα περιεχομένων