La teoria di Tesla: chi vincerà la gara per la potenza wireless?

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Quando si pensa all'alimentazione wireless, arrivano immagini di fulmini una bobina di Tesla 10 dei migliori video musicali di bobine Tesla su YouTubeNikola Tesla è giustamente considerata una delle più grandi menti scientifiche di tutti i tempi. Il suo lavoro pionieristico come ingegnere, specialmente nel campo dell'elettricità e dell'elettromagnetismo, significa che il suo nome è sinonimo di ... Leggi di più a un altro probabilmente viene in mente, o forse immagini del momento in cui il mostro di Frankenstein è diventato vivo.

Mentre l'idea sembra ridicola e quasi impossibile, potresti essere sorpreso di apprendere che la potenza wireless sta rapidamente diventando una realtà.

Esistono diverse teorie e proposte per realizzare l'impresa futuristica di trasferire l'elettricità attraverso l'aria dispositivi a casa tua - di cui parleremo in questo articolo - ma prima di tutto è importante capire sia il potenziale che i limiti di la scienza 10 canali YouTube scientifici da non perdere

La parola scienza essenzialmente significa conoscenza, ed è questa ricerca di apprendimento e comprensione che ha portato l'umanità all'apice del suo potere. Il Web offre ampie opportunità di disperdere tale conoscenza per ... Leggi di più dietro questi tentativi.

Che cos'è l'alimentazione wireless?

Quando la maggior parte delle persone pensa all'elettricità, pensa alla tradizionale spina a uno o due fili che ha un terminale positivo, un terminale negativo e talvolta un cavo di terra. I terminali positivo e negativo costituiscono ciò che è essenzialmente un circuito elettrico, come mostrato nello schema seguente.

Questo è l'esempio più semplice di un circuito elettrico. Bene, rimuovere effettivamente l'interruttore sarebbe più semplice, ma ottieni il punto.

I terminali “+” e “-” della batteria sono i fili rosso e nero nella spina di alimentazione, sia che si stia collegando una lampada, un computer o qualsiasi altra cosa.

Al suo livello fondamentale, l'elettricità può essere descritta come il flusso di una "corrente" da terminali positivi a terminali negativi. Eviterò una discussione teorica sul movimento delle particelle cariche effettive. Basta capire che per alimentare un dispositivo elettrico, è necessaria una differenza di tensione tra questi due terminali.

Quindi, come è possibile trasformare un sistema che ovviamente dipende da un conduttore come un filo elettrico per il flusso di carica? Cosa dovresti fare sparare la carica dalla punta di un filo all'altro? Beh... .sorta.

Lascia che ti presenti, il trasformatore.

Questo è in realtà un concetto che esiste dai tempi dello stesso Tesla. Prendi un filo che trasporta la tensione della tua sorgente (collegato ad una presa domestica da 60 Hz CA) e lo avvolgi in molti circuiti. Oh diamine, usa un pezzo di ferro per facilitare l'avvolgimento dei passanti.

Quindi, avvolgere un secondo filo a breve distanza dalla prima bobina. Inducerai corrente nella seconda bobina, proprio come per magia.

Okay, non abbastanza magico, ma abbastanza vicino. Fondamentalmente, ogni filo che ha una tensione alternata induce un campo elettromagnetico attorno ad esso, chiamato flusso. Quando arrotoli il filo, amplifichi quel campo. Inserisci materiale magnetico come il ferro in quella bobina e migliora la tua capacità di trasferire l'energia a quella seconda bobina. Ma - ecco il kicker - la stessa cosa può accadere proprio attraverso l'aria.

Hai mai usato un forno a induzione?

Se hai la possibilità di vederne uno, accendilo a pieno calore e posiziona la mano sul bruciatore. No, sul serio: toccalo come preferisci. Non ti brucerai. Quei fili a spirale hanno lo scopo di indurre correnti parassite nelle pentole in ghisa poste sul fornello. Questo a sua volta riscalda la pentola, che riscalda il cibo.

Questa trasmissione di energia elettrica attraverso l'aria è il modo in cui funzionano i generatori, i motori e persino il caricabatterie dello spazzolino da denti elettrico. In questi casi, invece di un nucleo di ferro, è un "nucleo d'aria". È il flusso che trasferisce l'energia elettrica.

Scoperte dell'alimentazione wireless

Quindi, perché gli scienziati non sono mai stati in grado di trasferire in modalità wireless l'energia tramite l'induzione prima? Bene, per capirlo, devi davvero andare dalle persone che hanno iniziato tutto - o almeno, hanno preso la torcia di Nikola Tesla.

In un Documento del 2006 pubblicato negli Annals of Physics, i ricercatori del MIT hanno descritto come intendevano dimostrare che questi campi potevano essere utilizzati per trasmettere in modalità wireless.

Indaghiamo se, e in che misura, il fenomeno fisico degli stati elettromagnetici risonanti di lunga durata con localizzato modelli di campo lentamente evanescenti possono essere utilizzati per trasferire energia in modo efficiente su distanze non trascurabili, anche in presenza di estranei oggetti ambientali.

In parole povere, i ricercatori stavano dicendo che credevano che usando la giusta configurazione, questi campi di induzione potevano essere usati per trasferire energia a distanza, anche con oggetti in mezzo.

E indovina cosa, entro il 2007, lo hanno dimostrato e pubblicato i loro risultati in un articolo sperimentale pubblicato sulla rivista Science.

Utilizzando bobine autorisonanti in un regime fortemente accoppiato, abbiamo dimostrato sperimentalmente un efficiente trasferimento di potenza non radiante su distanze fino a 8 volte il raggio delle bobine. Siamo riusciti a trasferire 60 watt con un'efficienza del 40% circa su distanze superiori a 2 metri.

Questo è stato un risultato straordinario. Per quelli di voi non ancora ben sintonizzati sul sistema metrico, 2 metri sono leggermente più di sei piedi e mezzo. Fondamentalmente potevano trasferire energia da una bobina all'altra, la distanza di una persona molto alta.

Qual era il loro segreto? Era ciò che chiamavano "bobine risonanti". Hanno messo a punto le bobine: il numero, il raggio e altri fattori, al fine di ottenere una sorta di "risonanza" tra le due bobine.

È essenziale che le bobine siano in risonanza affinché il trasferimento di potenza sia pratico (6). Scopriamo sperimentalmente che la potenza trasmessa al carico diminuisce bruscamente quando una delle bobine viene staccata dalla risonanza.

Indipendentemente da ciò, questo risultato ha innescato il rapido sviluppo di applicazioni di alimentazione wireless. La gara era iniziata.

La corsa per sfruttare la potenza

Hanno fatto la gara.

Una delle prime startup che hanno sfruttato questa tecnologia per scopi commerciali è stata WiTricity. Già nel 2009, il CEO Eric Giler ha presentato una demo della tecnologia di alimentazione wireless a TEDGlobal 2009.

Non era l'unico. Molte aziende hanno immediatamente sfruttato questa tecnologia per applicazioni pratiche e facili su brevi distanze. La ricarica wireless dei dispositivi portatili è stata una prima scelta ovvia e nel 2009 la prima cuscinetti di ricarica induttivi Duracell myGrid si ricarica davvero così come un cavo di alimentazione?I cavi di alimentazione sono un concetto sempre più antiquato nel mondo wireless di oggi, ma finora rimangono una necessità. Nessuno vuole essere costretto a legare i propri dispositivi elettronici al nido di corde di un topo ... Leggi di più colpire il mercato.

Ora puoi posizionare i tuoi dispositivi mobili su questi pad e si caricheranno. Non c'è più bisogno di armeggiare per la spina del telefono.

Se pensi che sia stata una bella invenzione, considera quanto lontano l'industria è arrivata dai giorni della scoperta del MIT. Entro il 2011, una società di nome Evatran ha creato un sistema "Plugless Power" per auto elettriche utilizzando la tecnologia a induzione per caricare veicoli elettrici senza cavi.

La ricarica induttiva non è il futuro delle auto elettriche, è già qui.

Il futuro dell'alimentazione wireless

Ora che sai dove si trova l'industria con alimentazione wireless, diamo un'occhiata a dove sta andando.

All'inizio del 2014, i ricercatori del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ha annunciato di aver sviluppato un "Sistema di risonanza delle bobine a dipolo" dove erano in grado di farlo stabilire una "gamma estesa di trasferimento di potenza induttiva, fino a 5 metri tra trasmettitore e ricevitore bobine “.

Sono stati anche in grado di ridurre le dimensioni della bobina rispetto a quanto utilizzato dal team del MIT, rendendo il tutto più pratico (anche se ancora costoso) per scopi commerciali.

Chun T. Rim, il capo del progetto di ricerca, ha detto a Science Daily che immaginava che un tale sistema venisse utilizzato per fornire "hot spot di alimentazione wireless" proprio come le persone usano gli hotspot di Internet.

Proprio come vediamo zone Wi-Fi ovunque oggi, alla fine avremo molte zone Wi-Power in luoghi come ristoranti e strade che forniscono energia elettrica in modalità wireless a dispositivi elettronici.

Cinque metri sono quasi sedici e mezzo piedi. Ora stai parlando della lunghezza di una stanza tipica in una casa.

Nel corso di quest'anno, una società chiamata Ossia ha fatto il giro con il suo concetto chiamato Cota, una tecnologia che la società promette consentirà ricarica senza fili Che cos'è la ricarica wireless e come funziona esattamente? [MakeUseOf Explains]Viviamo in un mondo senza fili. Tranne che non lo facciamo. Certo, possiamo inviare enormi quantità di informazioni attraverso le onde radio, ma i dispositivi in ​​grado di inviarle e riceverle sono collegati ai cavi di alimentazione ... Leggi di più di dispositivi fino a 30 piedi di distanza dalla stazione base.

Ma, naturalmente, i fan di Apple non hanno paura, anche la tua azienda è in prima linea in questo gioco.

Nel mese di agosto, Apple ha ricevuto due brevetti relativi alla loro prevista applicazione di ricarica wireless a induzione risonante.

Un brevetto descrive come gli utenti saranno in grado di collegare un alimentatore, come un dongle o un dispositivo all'interno di un nuovo sistema informatico - e quindi tale alimentatore caricherà in modalità wireless tutti i dispositivi "opportunamente sintonizzati" nelle vicinanze.

Il brevetto recita:

... il dispositivo periferico opportunamente sintonizzato può essere considerato parte di un circuito di risonanza che può includere l'alimentatore NFMR e qualsiasi altro dispositivo periferico così sintonizzato.

Il brevetto rivela un'intera industria dell'elettronica che corre per capitalizzare su una tecnologia che potrebbe trasformare completamente l'aspetto di una famiglia moderna.

In primo luogo arriveranno i dispositivi più piccoli che sono più facili da caricare, con minori requisiti di potenza. Tuttavia, se gli altri attori del settore dell'energia da induzione hanno qualcosa da dire al riguardo, tutto i dispositivi domestici - dal microonde al televisore a grande schermo - saranno alimentati senza cavi di alimentazione di sorta.

Un giorno, le persone possono guardare le prese di corrente di una casa in modo molto simile ai bambini che oggi guardano quei vecchi, sciocchi jack di rete. Pronta o no, la potenza wireless è il futuro - e scommetto che Nikola Tesla sta ridendo nella sua tomba.

Come ti senti sull'energia wireless? Abbraccerai la tecnologia o hai qualche preoccupazione? Condividi i tuoi pensieri nella sezione commenti qui sotto!

Crediti immagine: Plasma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / bobine risonanti, Brevetto Apple / USPO.gov, Evikka / Shutterstock