Telsiz elektrik. Yeni Bir Kablosuz Elektrik Dünyasına Doğru

19. yüzyılın sonunda, elektriğin bir ampul parlaması yapmak için kullanılabileceği keşfi, elektriği iletmenin en iyi yolunu bulmayı amaçlayan bir araştırma patlamasına neden oldu.

Yarışın başında, görkemli bir proje geliştiren ünlü fizikçi ve mucit Nikola Tesla vardı. Tüm şehirleri, sokakları, binaları ve odaları kapsayan devasa bir kablo ağı oluşturma gerçeğine inanamayan Tesla, tek uygulanabilir iletim yönteminin kablosuz olduğu sonucuna vardı. Yaklaşık 57 metre yükseklikte bir kule tasarladı, bu da kilometrelerce bir mesafede enerji iletmesi gerekiyordu ve hatta Long Island'da inşa etmeye başladı. Bir dizi deney yapıldı, ancak para eksikliği kulenin tamamlanmasına izin vermedi. Enerjinin hava yoluyla iletilmesi fikri, endüstrinin kablolu bir altyapı geliştirip uygulayabildiği ortaya çıktığında dağıldı.

Ve şimdi, birkaç yıl önce, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Fizik Bölümü'nden doçent olan Marin Soljačić, bir cep telefonunun ısrarcı çığlıkları tarafından tatlı bir uykudan uyandı. Soljacic, “Telefon durmadı, şarj olmasını istediğimi iddia ediyor” diyor. Yorgun ve kalkmak üzereyken, evde olan telefonun kendi başına şarj olmaya başladığını hayal etmeye başladı.
Soljacic, enerjiyi telsiz aktarmanın yolları üzerinde araştırmalara başladı. Tesla projesi gibi uzun menzilli enerji iletim projelerinden vazgeçti ve taşınabilir cihazları (cep telefonları, PDA'lar, dizüstü bilgisayarlar) şarj etmeyi ve hatta açmayı sağlayan kısa menzilli enerji iletim yöntemlerine odaklandı.
İlk başta, bilgiyi uzaktan bu kadar verimli bir şekilde ileten radyo dalgalarını kullanma olasılığını düşündü, ancak bu durumda enerjinin çoğunun uzayda dağılacağını buldu. Bir lazerin kullanılması, enerji kaynağının ve şarj edilebilir cihazın aralarında hiçbir engel olmadan birbirinin görüş alanında olmasını gerektiriyordu. Ayrıca, bu yöntem iletim hattında yakalanan nesnelere zarar vererek doluydu. Bu nedenle Soljacic, hem etkili, yani enerjiyi dağıtmadan iletebilen ve güvenli bir iletim yöntemi aramaya başladı.
Sonunda, aynı frekansa ayarlanmış iki nesne birbirleriyle yoğun bir şekilde enerji alışverişi yaparken, sadece diğer nesnelerle zayıf bir şekilde etkileşime girdiğinde rezonans eşleşmesi fenomenine yerleşti. Bu etkinin klasik bir örneği, her biri diğerlerinden farklı bir seviyeye kadar şarapla dolu birkaç bardak deneyimidir. Sonuç olarak, her cam için titreşime neden olan benzersiz bir ses frekansı vardır. Bir şarkıcı uygun frekansı not ederse, gözlüklerden biri, parçalanacak olan bir doz akustik enerji alabilirken, kalan gözlükler bozulmadan kalacaktır.
Soljacic, manyetik rezonansın elektriği aktarmak için umut verici bir yol olduğunu fark etti. Manyetik alan uzayda serbestçe yayılır ve doğru frekanslarda canlılara zararsızdır. MIT fizik profesörleri John Joannopoulos ve Peter Fisher ve üç öğrenci ile birlikte çalışarak, 60 wattlık bir ampulü kablosuz olarak yayan basit bir cihaz geliştirdi.
Cihaz, tavandan yaklaşık iki metre mesafede asılı duran iki rezonans ayarlı bakır bobinden oluşuyordu. Bir bobin bir AC kaynağına bağlandı ve bir manyetik alan oluşturdu. Aynı frekansa ayarlanan ve ampule bağlanan, manyetik bir alanda rezonansa giren ikinci bir bobin, ampulü ateşleyen bir akım üretti. Cihaz, bobinler arasına ince bir duvar yerleştirildiğinde bile çalıştı.

Kurulumun alıcı ve verici arasında doğrudan bir görüş hattı gerektirmediği dikkat çekicidir. Bir deney olarak, aralarına karton ve demir saclar yerleştirildi, ancak bu akımın arzını etkilemedi.
Bu ana kadar oluşturulan cihazlardan en etkili olanı 60 santimetre bakır bobinler ve 10 megahertz frekanslı bir manyetik alandan oluşur. Yüzde 50 verimlilikle iki metrelik bir mesafede enerji iletmenizi sağlar. Bobinlerin boyutunu azaltmak ve verimliliği artırmak için gümüş ve diğer malzemelerle araştırmalar yapılmaktadır. Soldacic yüzde 70-80 iletim verimi elde etmeyi umuyor.

Massachusettsli fizikçiler, kurulum prensibinin rezonans mekanizmasına, yani belirli bir frekanstaki enerjiye maruz kaldığında bir nesnede titreşime neden olan bir fenomene dayandığını açıklar. Bununla birlikte, iki nesnenin eşit rezonans indeksleri olduğunda, enerji alışverişi yapabilir ve hiçbir şekilde çevredeki nesneleri etkilemez.

Doğada, birçok rezonans örneği vardır. Rezonansın en ünlü örneği, birkaç özdeş cam bardağın farklı miktarlarda su ile doldurulmasıdır, eğer her bir bardak metal bir kaşıkla hafifçe vurulursa, her bardak benzersiz bir ses çıkarır.

Akustik rezonans yerine fizikçiler WiTricity'de elektromanyetik dalgaların frekans rezonansını kullandılar. Kurulumda, her iki bobin 10 MHz frekans aralığında yankılanır ve elektrik alışverişi yapar ve elemanlar arasındaki etkileşim ne kadar uzun olursa, alıcıya o kadar fazla akım gelir. Ayrıca, rezonans aralığı ne kadar düşük olursa, sonuç olarak o kadar uzun dalga boyu aralığı elde edilir ve alıcı ile verici arasındaki mesafe artar.

Bir başka önemli faktör, bu düzenin insan sağlığına zarar vermemesidir, çünkü esas olarak manyetik spektrumda düşük frekanslarda çalışır.

Kurulumun geliştiricilerinden Marine Soladzic, “Bildiğimiz kadarıyla, insan organizmaları manyetik etkileşime tepki vermiyor. Frekansınız örneğin 2 GHz fark edilirse, mikrodalga fırının etkisini elde edersiniz ve bu tamamen farklı bir etki olurdu” diyor.

Pilleri kablosuz olarak şarj etmenin başka yolları da araştırılmaktadır. Powercast, Fulton Innovation ve WildCharge gibi girişimler, cep telefonlarının, MP3 çalarların ve diğer cihazların evde veya arabada kablosuz olarak şarj edilmesini sağlayan adaptörleri pazarlamaya başladı. Ancak Soljacic'in yaklaşımı farklıdır, çünkü kablosuz bir vericinin etki alanına girer girmez cihazların otomatik olarak şarj edilmesine izin verir.
Soljacic grubunun çalışmaları, elektronik cihaz üreten şirketlerin yanı sıra otomotiv endüstrisinin de ilgisini çekti. Araştırma, kablosuz otomatik pil şarj teknolojisi almayı umduğu ABD Savunma Bakanlığı tarafından finanse edildi. Ancak Soldjacic, teknolojisinin olası endüstriyel uygulaması hakkında yayılmamayı tercih ediyor.
Günümüzün pille çalışan dünyasında teknolojimizin kullanılabileceği pek çok potansiyel uygulama var "diyor." Bu çok güçlü bir yöntem. "

Comments

[#1]

Deney öncesi ve sonrası sayaç okumaları nelerdir acaba?

[#2]

Çok ilginç teşekkürler.

[#3]

Tamamen saçmalık! “... 10 megahertz frekanslı manyetik bir alan ...”. 10 megahertz frekanslı bir manyetik alan mevcut değildir. 10 megahertz frekanslı bir elektromanyetik alan var - ve bu aynı şeyden çok uzak. Yazarın ya elektrodinamik, ya da Maxwell denklemleri ya da RRV teorisi hakkında hiçbir fikri yok - yani, herhangi bir radyo mühendisinin bildiği temel temelleri bilmiyor. “Sorun, kunduracı turtaları başlatacağı için ve botlar pastayı dikmek için kullanılacak,” I.A. Krylov.

[#4]

Bir yerde, Ukrayna kanalı "Gamma" üzerinde gözenek formülleri olan gözenek şeklindeki bir verici ve rezonatör alıcı formuna sahip bir cihazın iki fizikçisi tarafından buluş hakkında bir bilgi vardı, ancak sadece bir bobin şeklinde veya sadece iletkenin şekli alanın oluşturulmasını belirler. Buluş için bir patent verilir.