Беспроводное электричество тесла: Осуществляя мечту Теслы: как работает беспроводная передача электричества

Содержание

Осуществляя мечту Теслы: как работает беспроводная передача электричества

18.05.13

Если верить истории, революционный технологический проект был заморожен из-за отсутствия у Теслы должных финансовых возможностей (эта проблема преследовала ученого практически все время его работы в Америке). Говоря в целом, основное давление на него оказывалось со стороны другого изобретателя — Томаса Эдисона и его компаний, которые продвигали технологию постоянного тока, в то время как Тесла занимался током переменным (так называемая «Война токов»). История расставила все на свои места: сейчас переменный ток используется в городских электросетях практически повсеместно, хотя отголоски прошлого доходят и до наших дней (например, одна из заявленных причин поломок пресловутых поездов Hyundai — использование на некоторых участках украинской ЖД электролиний постоянного тока). 

Башня Ворденклиф, в которой Никола Тесла проводил свои эксперименты с электричеством (фото 1094 года)

Что же касается башни Ворденклиф, то, если верить легенде, Тесла продемонстрировал одному из главных инвесторов Дж. П. Моргану, акционеру первой в мире Ниагарской ГЭС и медных заводов (медь, как известно, используется в проводах), работающую установку по беспроводной передаче тока, стоимость которого для потребителей была бы (заработай такие установки в промышленных масштабах) на порядок дешевле для потребителей, после чего он свернул финансирование проекта. Как бы там ни было, всерьез о беспроводной передаче электроэнергии заговорили только спустя 90 лет, в 2007 году. И хотя до того момента, как линии электропередач полностью исчезнут из городского пейзажа, еще далеко, приятные мелочи вроде беспроводной зарядки мобильного устройства доступны уже сейчас.

Прогресс подкрался незаметно

Если мы просмотрим архивы ИТ-новостей хотя бы двухгодичной давности, то в таких подборках обнаружим разве что редкие сообщения о том, что те или иные компании занимаются разработкой беспроводных зарядных устройств, и ни слова о готовых продуктах и решениях (кроме базовых принципов и общих схем). На сегодняшний же день беспроводная зарядка уже не является чем-то сверхоригинальным или концептуальным. Подобные устройства вовсю продаются (например, свои зарядки на MWC 2013 демонстрировала LG), испытываются для электромобилей (этим занимается Qualcomm) и даже используются в общественных местах (например, на некоторых европейских ЖД-вокзалах). Более того, уже существуют несколько стандартов такой передачи электроэнергии и несколько альянсов, продвигающих и развивающих их.

За беспроводную зарядку мобильных устройств отвечают подобные катушки, одна из которых находится в телефоне, а другая — в самом зарядном устройстве

Самым известным таким стандартом является стандарт Qi, разрабатываемый Wireless Power Consortium, в который входят такие известные компании, как HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony и еще около сотни других организаций. Этот консорциум был организован в 2008 году с целью создания универсального зарядного устройства для девайсов различных производителей и торговых марок. В своей работе стандарт использует принцип магнитной индукции, когда базовая станция состоит из индукционной катушки, которая создает электромагнитное поле при поступлении переменного тока из сети. В заряжаемом же устройстве присутствует похожая катушка, которая реагирует на это поле и умеет преобразовывать полученную через него энергию в постоянный ток, который используется для зарядки аккумулятора (подробно ознакомиться с принципом работы можно на сайте консорциума http://www.wirelesspowerconsortium.com/what-we-do/how-it-works/). Кроме того, Qi поддерживает протокол передачи данных между зарядными и заряжаемыми устройствами на скорости 2 кб/с, который используется для передачи данных о необходимом объеме зарядки и выполнении требуемой операции.

Беспроводную зарядку по стандарту Qi на сегодняшний день поддерживают многие смартфоны, а зарядные устройства универсальны для всех аппаратов, поддерживающих данный стандарт

Есть у Qi и серьезный конкурент — Power Matters Alliance, в который входят AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss и Powermat Technologies. Эти имена находятся далеко не на первых ролях в мире информационных технологий (особенно сеть кофеен Starbucks, которая находится в альянсе из-за того, что собирается повсеместно внедрять в своих заведениях данную технологию), — они специализируются именно на энергетических вопросах. Данный альянс был сформирован не так давно, в марте 2012 года, в рамках одной из программ IEEE (Института инженеров электротехники и электроники). Продвигаемый ими стандарт PMA работает по принципу взаимной индукции — частного примера электромагнитной индукции (которую не следует путать с магнитной индукцией, используемой Qi), когда при изменении тока в одном из проводников или при изменении взаимного расположения проводников происходит изменение магнитного потока через контур второго, созданного магнитным полем, порожденным током в первом проводнике, что вызывает возникновение электродвижущей силы во втором проводнике и (если второй проводник замкнут) индукционного тока. Так же, как и в случае с Qi, этот ток потом преобразуется в постоянный и подается в аккумулятор.

Ну, и не стоит забывать об Alliance for Wireless Power, в которую входят Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk и т. д. Эта организация пока не представила готовых решений, но среди ее целей, в том числе, — разработка зарядок, которые бы работали через неметаллические поверхности и в которых бы не использовались катушки.  

 

Одна из целей организации Alliance for Wireless Power — возможность зарядки без привязки к конкретному месту и типу поверхности

Из всего вышенаписанного можно сделать простой вывод: через год-два большинство современных устройств смогут подзаряжаться без использования традиционных зарядных устройств. Пока же мощности беспроводной зарядки хватает, в основном, на смартфоны, однако для планшетов и ноутбуков такие устройства тоже скоро появятся (та же Apple не так давно запатентовала беспроводную зарядку для iPad). Это значит, что проблема разрядки устройств будет решена практически полностью — положил или поставил устройство в определенное место, и даже во время работы оно заряжается (или, в зависимости от мощности, разряжается намного медленнее). Со временем, можно не сомневаться, радиус их действия будет расширяться (сейчас необходимо использовать специальный коврик или подставку, на котором лежит устройство, либо оно должно находиться совсем рядом), и они будут повсеместно устанавливаться в автомобили, поезда и даже, возможно, самолеты.

Ну, и еще один вывод — скорее всего, не удастся избежать очередной войны форматов между разными стандартами и альянсами, продвигающими их.

Избавимся ли мы от проводов?

Беспроводная зарядка устройств — штука, конечно, хорошая. Но мощности, которые возникают при ней, достаточны только для заявленных целей. С помощью этих технологий пока невозможно даже осветить дом, не говоря уже о работе крупной бытовой техники. Тем не менее, эксперименты по высокомощной беспроводной передаче электроэнергии ведутся и базируются они, в том числе, и на материалах Теслы. Сам ученый предлагал установить по всему миру (тут, скорее всего, подразумевались развитые на тот момент страны, которых было намного меньше, чем сейчас) более 30 приемо-передающих станций, которые совмещали бы передачу энергии с радиовещанием и направленной беспроводной связью, что позволило бы избавиться от многочисленных высоковольтных линий электропередачи и содействовало объединению электрических генерирующих в глобальном масштабе.

Сегодня есть несколько методов решения задачи беспроводной передачи энергии, правда, все они пока позволяют добиться несущественных в глобальном плане результатов; речь идет даже не о километрах. Такие методы, как ультразвуковая, лазерная и электромагнитная передача, имеют существенные ограничения (короткие дистанции, необходимость прямой видимости передающих устройств, их размер, а в случае с электромагнитными волнами —очень низкий КПД и вред здоровью от мощного поля). Поэтому самые перспективные разработки связаны с использованием магнитного поля, а точнее — резонансного магнитного взаимодействия. Одна из них — WiTricity, разработкой занимается концерн WiTricity corporation, основанной профессором MIT Марином Солячичем и рядом его коллег.

Так, в 2007 году им удалось передать ток мощностью 60 Вт на расстояние 2 м. Его хватило на свечение лампочки, а КПД составлял 40 %. Но неоспоримым плюсом использовавшейся технологии являлось то, что она практически не взаимодействует ни с живыми существами (сила поля, по заявлению авторов, в 10 тыс. раз слабее, чем то, что царит в сердцевине магнитно-резонансного томографа), ни с медицинским оборудованием (кардиостимуляторы и т. п.), ни с другим излучением, а значит, не помешает, например, работе того же Wi-Fi.

Что самое интересное, на КПД системы WiTricity влияют не только размер, геометрия и настройка катушек, а также дистанция между ними, но и число потребителей, причем в положительном плане. Два приемных прибора, размещенные на расстоянии от 1,6 до 2,7 м по обе стороны от передающей «антенны», показали на 10 % лучший КПД, чем по отдельности — это решает проблему подключения множества устройств к одному источнику питания.

При дальнейших экспериментах специалисты WiTricity довели мощность передачи до 3 кВт. КПД же варьируется в зависимости от целого набора параметров, однако, как утверждает корпорация, при достаточно близких катушках он может превышать 95 %, однако на практике это не имеет смысла. Средние же потери энергии составляют 25–30 %, а дистанция распространения энергии не превышает нескольких десятков метров, причем чем более удалены друг от друга резонаторы, тем сильнее снижается КПД. На основе данных разработок Intel занимается своим стандартом Wireless Resonant Energy Link (совместно с представителями MIT).

Демонстрация работы беспроводной передачи электричества на IDF-2008

Что касается практической реализации, то стандарт используется, например, в телевизорах Haier — первый скромный прототип был продемонстрирован в 2010 году, а в 2012-м представлен 55-дюймовый телевизор с поддержкой 3D. Правда, резонатор должен находиться в этом случае всего в 20 см от приемника, так что ни о какой автономности даже в пределах квартиры речь пока не идет.

Концепция работы беспроводной передачи энергии WiTricity в пределах квартиры

В 2008 году о своих экспериментах с беспроводной передачей электричества заявила и некоммерческая испытательная лаборатории Nevada Lightning Lab. Сотрудникам лаборатории удалось передать ток мощностью 801 Вт на расстояние 5 м, а мощностью 50 Вт — на 15 м. Правда, о дальнейшем развитии этого направления в этой организации ничего не известно.

На данный момент это самые перспективные технологии передачи электроэнергии без проводов. Конечно, существуют и другие проекты и идеи (например, концепция орбитальной энергетической системы, когда специальные спутники будут при помощи излучения передавать на землю солнечную энергию), но они, в основном, находятся в зачаточном состоянии. 

Как видим, пока обойтись без проводов даже в пределах квартиры практически нереально. Но будем надеяться, в будущем повторится ситуация с мобильной связью, которая буквально за 20 лет из дорогой и слабо распространенной игрушки превратилась в одно из самых удобных средств коммуникации.

Владислав Миронович


Читайте также

Исследовательская работа на тему: «Беспроводное электричество»

Научно-практическая конференция учащихся и педагогов

«Первые шаги в науку».

Предметная область – физика.

Исследовательская работа на тему:

«Беспроводное электричество»

Выполнила: ученица 9 класса

МБОУ СОШ №18

им. братьев Могилевцевых г. Брянска

Малашенко Анастасия

Научный руководитель:

учитель математики и физики

МБОУ СОШ №18

Степанова Ольга Николаевна

Брянск — 2012

Cодержание

Введение

1. Возможность передачи электричества по воздуху

1.1. Открытие Тесла

1.2. Электричество в Древнем Египте

2. Беспроводное электричество в 21 веке – реальность?!

3. Экспериментальная часть работы

3.1. Разработка простейшей модели устройства для передачи электричества по воздуху

3.2. Описание модели устройства

3.3. Результаты опытов

Заключение

Cписок информационных ресурсов

Приложения

1

2

4

5

6

8

8

8

9

9

10

11

Введение

Трудно сейчас представить нашу жизнь без электричества. Электричество повысило коммуникабельность, позволило ускорить и автоматизировать многие процессы в нашей жизни. С использованием электричества осуществляется обустройство жилищ, на электричестве работают некоторые виды транспорта, в больницах от электричества зависят многие аппараты, поддерживающие жизни пациентов, от электричества зависит любое производство (а на опасных производствах и работа систем безопасности). Но с появлением электричества и сама наша жизнь чрезвычайно усложнилась. Чрезвычайные ситуации и природные катаклизмы на нашей планете происходят настолько часто, что не обращать на это внимание просто невозможно. Не смотря на то, что в наше время линии передачи электричества имеют резервирование, все чаще население планеты становится заложником слишком серьезной зависимости от электричества. Главный недостаток электричества – использование для его передачи проводов и различных линий электропередач. Если бы была возможность передачи электричества по воздуху, то многие бы проблемы были решены.

В наше время Массачусетский технологический институт (MIT) первым провел эксперименты в области беспроводной передачи электричества. Эксперты утверждают, что через некоторое время беспроводная передача электроэнергии прочно войдет в нашу жизнь. Беспроводная зарядка телефона или ноутбука станет обычной вещью.

Поэтому, я в своей работе хочу изучить актуальную тему: возможность передачи электричества без использования проводов и линий электропередач.

Цель работы: исследовать явление передачи электричества без использования линий электропередач.

Задачи исследования:

  1. Изучить информацию по заявленной теме.

  2. Подобрать и использовать для исследования данные в сети Интернет.

  3. Разработать схему устойства для беспроводной передачи электричества.

  4. Собрать устройство для беспроводной передачи электричества и провести эксперименты.

Гипотеза: передача электричества возможна беспроводным путем.

Объект исследования: процесс беспроводной передачи электричества.

Предмет исследования: беспроводное электричество.

В ходе исследования беспроводного электричества я познакомлюсь с опытами, которые проводил в данной области Никола Тесла, изучу гипотезу использования пирамид в Древнем Египте, попытаюсь разработать и собрать простейшую схему генератора Тесла (доказать себе и одноклассникам возможность передачи электричества по воздуху) и рассмотрю решение этой проблемы в современных условиях.

  1. Возможность передачи электричества по воздуху

Когда речь заходит о беспроводной передаче энергии, необходимо сделать важную оговорку: с точки зрения физики, выпущенный из орудия снаряд, тоже переносит энергию на расстояние — кинетическую и химическую. И, заметьте, совсем без проводов! Так что, когда говорят о проблеме беспроводной передачи энергии, имеют в виду только передачу электроэнергии.

Причем передача эта должна осуществляться достаточно эффективно, чтобы энергию имело смысл использовать в повседневных целях. Человечество уже сотню лет успешно передает электроэнергию на расстояние при помощи радиоволн. Передатчик их излучает, приемник снова переводит в электричество, и мы слушаем, к примеру, джаз. Другое дело, что КПД этой передачи ничтожно мал. Энергия радиоволн способна донести информацию с границ Солнечной системы, от летящего там зонда «Вояджер», но ей не под силу зажечь даже обыкновенную лампочку.

И, наконец, в разговоре о беспроводной передаче энергии выделяются две существенно различные задачи: 1)избавиться от надоевших проводов, которые путаются под ногами; 2) передать энергию туда, куда тянуть кабель крайне накладно, а то и просто невозможно.

Беспроводная передача электричества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи. К 2009 году имели место успешные опыты с передачей энергии мощностью порядка десятков киловатт в микроволновом диапазоне с КПД около 40 % — в 1975 в Goldstone, Калифорния, и в 1997 в Grand Bassin на острове Реюньон (дальность порядка километра, исследования в области энергоснабжения посёлка без прокладки кабельной электросети). Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный (на малых расстояниях и относительно малых мощностях), резонансный (используется в бесконтактных смарт-картах и чипах RFID) и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей (в диапазоне от лазерного до микроволнового радиочастотного) (приложения таблица 1).

1.1. Открытие Теслы

Одним из первых о беспроводной передаче электричества задумался гениальный изобретатель-электротехник Никола Тесла. Еще в 1900 году он описывал в своих дневниках принципы беспроводной передачи электричества на расстоянии. В 1889 году Никола Тесла пытался повторить эксперимент Генриха Герца, в результате которого им были открыты электромагнитные волны.

Тесла обратил внимание, что, при выключении высоковольтного генератора постоянного тока, образовывались ударные волны. При замыкании же выключателя образовывалась цепочка голубоватых искр, направленных под прямым углом к кабелю, подключенному к генератору. Было предположено, что данный эффект был вызван «совокупным» действием, возникшим в результате того, что ЭДС не может достаточно быстро перемещать заряд через систему, словно проволока, вместо проводящего действия, оказывала противодействие электронам, когда они перемещались из зажимов генератора. Электростатическое поле двигалось быстрее, чем реальные заряды. Тесла понял, что разряды обычного конденсатора являлись колебательными или «искровыми» токами, которые «метались» между обкладками конденсатора до тех пор, пока запас их энергии не истощался. Так был открыт новый вид электричества, обладающего особыми свойствами. Это были продольные волны, состоящие из последовательных ударных волн, которые вызывали эффекты, видимые и ощутимые на расстоянии.
Тесла, после проведения многих экспериментов обнаружил, что продольные волны «свободной энергии» способны проникать через все материальные объекты и вызывать «ответную электронную реакцию» у металлов, таких, как медь и серебро. Импульсы, превышающие по продолжительности 0,1 миллисекунды, вызывали такие эффекты, как боль, механическое давление, взрыв проволоки и вибрацию объектов. Более короткие импульсы вызывали ощущение тепла. Еще более короткие импульсы приводили к освещению комнаты белым светом. А импульсы короче 100 микросекунд представлялись безопасными, поэтому Тесла планировал использовать их в своей системе передачи энергии, поскольку они были способны проникать через любое вещество.

Никола Тесла обнаружил, что электроэнергия может передаваться и через землю, и через атмосферу. В ходе своих исследований он добился возгорания лампы на умеренных расстояниях и зафиксировал передачу электроэнергии на больших дистанциях. (Приложения рис.1 , рис.2, рис.3).

1. 2. Электричество в Древнем Египте

Использовал ли кто-нибудь до Тесла данный вид энергии и способы его передачи? Рассмотрим некоторые гипотезы, связанные с созданием пирамид в Древнем Египте. Сирано де Бержерак драматург Франции в 17 веке в книге «Путешествие на Солнце» описывая усыпальницы в Древнем Египте знаменитых лиц, а также самые почитаемые храмы, говорил о том, что там имелись источники искусственного освещения. Различные древние письменные источники тоже сообщают, что в Египте были в ходу светильники, которые горели сотни лет. Писатель Лукиан (190-120 гг. до н. э.), например, лично побывал в Гелиополисе и видел странный «камень», который в ночное время освещал весь храм. Древнегреческий философ Плутарх рассказывал, что над входом в храм Юпитера-Амона он видел древний горящий светильник, дававший свет несколько сотен лет и при этом не требовавший никакого ухода. На некоторых фресках попадаются изображения необычных «колб», «лотосов», «кувшинов», от которых исходит свет.

Одно из самых знаменитых изображений батарей и ламп находится в небольшом египетском городке Дендере, в храме богини Хатор. На фресках храма можно увидеть людей, которые держат в руках большие колбы с извилистыми линиями внутри (приложения рис. 4, 5). Все «лампочки» снабжены «патроном» в виде лотоса, от которого идут толстые шнуры. Специалисты предполагают, что таким образом жрецы «законспектировали» устройство мини-электростанции, некогда работавшей в храме (приложения рис.6).

Столь долгому горению некоторых светильников может быть и другое объяснение. Одна из гипотез создания пирамид раскрывает возможность использования их как генераторов особого вида энергии. Пирамиды строились из гранита, который имеет природную повышенную радиоактивность, а сверху облицовывали песчаником, который значительно менее прочный, чем гранит, но имеет лучшие характеристики как изолятор. (Тесла строил свои вышки на особых местах пересечения энергетических линий Земли). Считается, что пирамиды расположены в определенных энергетических центрах. Под вышками Тесла в земле располагались определенные водоносные слои, изменение которых приводило к изменению энергетических полей. Есть предположение, что во времена создания пирамид в земле под ними располагались подобные водоносные слои. Однако, если предположить, что пирамиды генерировали определенный вид энергии, то значит, должны были быть и устройства использования этой энергии, которыми могли быть светящиеся сферы и камни.

  1. Беспроводное электричество в 21 веке – реальность?!

Мечта Теслы стала реализовываться лишь век спустя. История беспроводной передачи энергии насчитывает многие годы. (Приложения таблица 2). В 2007 году удалось послать направленный электрический пучок как радиоволну, от одной точки к другой, и зажечь с его помощью 60-ваттную лампочку. Она загорелась от источника питания, расположенного на расстоянии более 2 м от нее, без какого-либо физического соединения. Этот проект получил название «WiTricity» («беспроводное электричество»).

Мобильный компьютер с поддержкой WiTricity в комнате с передающим устройством будет заряжаться автоматически. Его не нужно подключать непосредственно к источнику, и он может работать без аккумулятора. Принцип действия «беспроводного электричества» чем-то схож с явлением магнитной индукции. Сотрудник компании Intel, Джошуа Смит ,работающий в команде с физиком Массачусетского Технологического Института Марином Сольячичем, разработали уникальную на сегодняшний день систему передачи электроэнергии, основанную на резонансной электромагнитной индукции. Теоретическая база разработана сотрудниками MIT, а совместно с исследователями Intel проект, получивший обозначение WiTricity (Wireless Electricity – беспроводное электричество), доведен до воплощения в «железе».

Установка представляет собой две антенны (диаметр основной антенны составляет чуть более полуметра), выполненные, по всей видимости, из меди, одна из которых создает в пространстве около себя электромагнитное поле, индуцирующее переменный электрический ток в контуре второй антенны. В ходе демонстрации исследователи передавали электроэнергию, которой хватало для работы 60-ваттной лампочки, на расстояние от 0,6 до 1,0 метра. Довольно высок и КПД– около 75%. В случае беспроводной передачи электроэнергии на расстояние до нескольких метров КПД установки заметно падает – до 50%. Но даже в этом случае установку WiTricity можно использовать, например, для подзарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного телефона, плеера и пр. В 2009 году американская компания WiTricity заявила о готовности одноименной технологии передачи энергии «по воздуху» для коммерческого использования. Технология WiTricity обеспечивает беспроводное питание мобильных устройств, бытовой техники и даже электромобилей на расстоянии от десяти сантиметров до нескольких метров. Потребляемая мощность питаемых устройств может составлять от сотен милливатт до нескольких киловатт. В октябре 2009 года Sony продемонстрировала 22-дюймовый ЖК-телевизор, который питается беспроводным способом на расстоянии 50 сантиметров от передатчика. . Создан «Консорциум беспроводной энергии», в котором предлагают участвовать всем желающим (www.wirelesspowerconsortium.com), и он уже готовит к выпуску стандарт технологии WiTricity. В ближайшем будущем обещают расширение радиуса действия до 5 м , если разместить «катушку-передатчик» на потолке или под полом в центре комнаты, то в радиусе действия зарядки окажется все помещение. Долговременное воздействие на здоровье такого рода систем предстоит еще тщательно изучить.

3. Экспериментальная часть работы

3.1. Разработка простейшей модели устройства для передачи электричества по воздуху

Изучив схему генератора Тесла и его опыты, я решила провести практический эксперимент по созданию прибора, способного передавать электрическую энергию по воздуху. Основная часть работы представляла собой создание специальной катушки из малого числа витков толстого медного кабеля снаружи и многовитковой катушки, находящейся внутри, состоящей из тонкого кабеля. На внешнюю обмотку необходимо подавать импульсы постоянного тока, которые во внутренней обмотке будут генерировать импульсы ударных волн. В результате действия этих импульсов возможно будет увидеть свечение на одном из проводов внутренней обмотки в виде голубоватых искр, а поднесенные к внутренней обмотке неоновые или газонаполненные лампы должны светиться. Для создания импульсов во внешней обмотке используем простейшее устройство в виде стандартного блока питания на 12 В, а также схемы электронного ключа на транзисторе в режиме автоколебаний. Необходимо помнить, что данный опыт проводится не с электричеством, а с радиантными ударными волнами, которые используются для получения «чистого напряжения». При этом будет практически невозможно определить силу тока.

3.2. Описание модели устройства

Для облегчения работы и повышения безопасности я выбрала наиболее простую схему катушки Тесла на транзисторе, она работает в непрерывном режиме, работает всегда на строго резонансной частоте, не имеет лишних блоков преобразования, имеет небольшое напряжение на выходе.

Для работы понадобились: один транзистор на радиаторе, два резистора, блок питания с выпрямителем и конденсаторами и, собственно, сама катушка. Схема очень неприхотлива к параметрам катушки и номиналам резисторов (приложения рис.7), модель (приложения рис.8,9).

T1 — трансформатор, VD1-VD5 – диоды для выпрямления переменного тока, C1- конденсатор для сглаживания пульсаций (блок питания на 12В 1А),

C2 конденсатор- 100nF 250В, R1 резистор — 33К, R2 — резистор переменный на 10К в положении приблизительно 3К, VT1 — КТ817Г транзистор (100В 3А 20Вт) на радиаторе, L1-катушка 7 витков, виток к витку, проводом диаметром 6 мм, L2 — катушка~900 витков проводом диаметром 0,28 мм, 30 см в длину, 5 см диаметр катушки. Фазировка катушек обратная (L2 относительно L1 повёрнута на 180 градусов).

3.3. Результаты опытов

Количество витков в катушках подберем экспериментальным путем. После намотки 900 витковой катушки L2 и слоя изоляции проведем намотку катушки L1. Опыт №1. После намотки 3-х витков L1 в рабочем режиме, поднесем к катушке L2 неоновую и энергосберегающую газонаполненную лампу. Лампы в опытах не светятся. Опыт №2. После намотки 5-ти витков L1 лампы начали светиться на малом расстоянии. Опыт №3. После намотки 7-ми витков L1 неоновая лампа и энергосберегающая газонаполненная лампа начали светиться на расстоянии 20 см от катушки L2. Опыт №4. В рабочем режиме, поднесем к выводу обмотки катушки L2 метталический предмет (цоколь энергосберегающей лампы). В результате опыта было получено голубоватое свечение в виде искр 3 мм длиной, которое легко поджигает бумагу. (приложения рис.12).

В результате опытов собранное устройство генерирует энергию, которая волновым методом передается на расстояние.

Заключение

Данное исследование и собранная работающая модель показали, что возможность передачи электричества по воздуху существует. Проведенный анализ опытов Тесла, доказывает возможность передачи электричества по воздуху. Гипотезы о назначении египетских пирамид в качестве генераторов для передачи электричества по воздуху, после завершения исследований в данной работе, представляются очень правдоподобными. Таким образом, цель работы достигнута, теоретическими исследованиями и практическим опытом доказана возможность использования альтернативных методов передачи электричества. Учитывая, что в данном практическом опыте использовалась наиболее простая и маломощная модель генератора Тесла, есть возможность совершенствования данной модели с использованием более мощного транзистора для увеличения расстояния передачи энергии холодного электричества. Но уже данный опыт и анализ информации из Интернет показывает возможность и необходимость изучения данного явления, для создания различных систем передачи электрической энергии.

Cписок информационных ресурсов

1. В.А. Ацюковский. Трансформатор Тесла. Энергия из эфира. Изд-во «Петит», 2004.

2. В.А. Ацюковский. Энергия вокруг нас. Жуковский. Изд-во «Петит», 2003.

3. Веселовский О.Н., Шнейберг Я.А., Очерки по истории электротехники. — МЭИ, 1993.

4. Шнейберг Я.А. (соавтор), Академия электротехнических наук РФ, История электротехники. — М., МЭИ, 1999.

5. Цверава Г.К. Никола Тесла, 1856–1943. Л., 1974.

6. http://www.electrificator.ru. Беспроводное электричество — будущее наступило!

7. http://www.pravda.ru.Наука и техника. «Эврика» Открытия.

8. http://www.eti.su/press/news/news_32.html

9. http://ru.wikipedia.org/wik

10. www.genon.ru

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица №1

Длина волны ЭМ излучения приближается к видимой области спектра (от 10 мкм до 10 нм), энергию можно передать путем ее преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приемника.

Монохроматическая световая волна, обладающая малым углом расходимости, позволяет узкому пучку эффективно передавать энергию на большие расстояния. Компактный размер твердотельного лазера — фотоэлектрического полупроводникового диода удобен для небольших изделий. Лазер не создает радиочастотных помех для существующих средств связи. Недостатки: преобразование низкочастотного ЭМ излучения в высокочастотное, которым является свет, неэффективно. Преобразование света обратно в электричество также неэффективно, так как КПД фотоэлементов достигает 40-50 %. Потери в атмосфере. Требует прямой видимости между передатчиком и приемником.

Иллюстрация из патента Тесла под названием «Искусство передачи электрической энергии через естественные среды», нарисована схема устройства и его внешний

вид.

рис. 1

Схема Усиливающего Передатчика Тесла

Источник «В», питает двухвитковую первичную обмотку, и спиральную катушку в его середине. Этот аппарат был спроектирован для передачи энергии на большие расстояния, так что он также включает соединения с землёй и небом. Элемент «Е*» соединялся с землёй, а элемент «Е» Тесла называл «поднятой ёмкостью», и он должен был располагаться на аэростате. Это и было сердцем усиливающей передающей системы, которую Тесла попытался построить в Ворденклиффе (рис.3), для того, чтобы передавать энергию в любую точку планеты.

рис.2

рис. 3 Башня «Уорденклиф» (1902) — символ неудачной попытки Николы Тесла подступиться к проблеме беспроводной передачи энергии.


рис.4

рис. 5

рис.6

T1- трансформатор, VD1-VD5 – диоды, C1- конденсатор (блок питания на 12В 1А),

C2 конденсатор- 100nF 250В, R1 резистор — 33К, R2 — резистор переменный на 10К, VT1 — КТ817Г транзистор (100В 3А 20Вт) на радиаторе, L1-катушка 7 витков (диаметр 6 мм), L2 — катушка~900 витков (диаметр 0,28 мм).

рис.7

Таблица №2 История беспроводной передачи энергии

1820: Андре Мари Ампер открыл закон Ампера, показывающий, что электрический ток производит магнитное поле.

1831: Майкл Фарадей открыл закон индукции, важный базовый закон электромагнетизма.

1862: Карло Маттеучи впервые провел опыты по передаче и приёму электрической индукции с помощью плоско спиральных катушек

1864: Джеймс Максвелл систематизировал все предыдущие наблюдения, эксперименты и уравнения по электричеству, магнетизму и оптике в последовательную теорию и строгое математическое описание поведения электромагнитного поля.

1888: Генрих Герц подтвердил существование электромагнитного поля.

1891: Никола Тесла улучшил передатчик волн Герца радиочастотного энергоснабжения в своём патенте No. 454,622, «Система электрического освещения».

1893: Тесла демонстрирует беспроводное освещение люминесцентными лампами в проекте для Колумбовской всемирной выставки в Чикаго.

1894: Тесла зажигает без проводов лампу накаливания в лаборатории на Пятой авеню, а позже в лаборатории на Хьюстон стрит в Нью-Йорке, с помощью «электродинамической индукции», то есть посредством беспроводной резонансной взаимоиндукции.

1894: Джагдиш Чандра Боше дистанционно воспламеняет порох и ударяет в колокол с использованием электромагнитных волн, показывая, что сигналы связи можно посылать без проводов.

1895: А. С. Попов продемонстрировал изобретённый им радиоприёмник на заседании физического отделения Русского физико-химического общества 25 апреля (7 мая) 1895 года

1895: Боше передаёт сигнал на расстояние около одной мили.

1896: Гульельмо Маркони подает заявку на изобретение радио 2 июня 1896 года.

1896: Тесла передаёт сигнал на расстояние около 48 километров.

1897: Гульельмо Маркони передает текстовое сообщение азбукой Морзе на расстояние около 6 км, используя для этого радиопередатчик.

1897: Тесла регистрирует первый из своих патентов по применению беспроводной передачи.

1901: Маркони передаёт сигнал через Атлантический океан, используя аппарат Тесла.

1917: Разрушена Башня Ворденклифа, построенная Никола Тесла для проведения опытов по беспроводной передаче больших мощностей.

1926: Шинтаро Уда и Хидецугу Яги публикуют первую статью «о регулируемом направленном канале связи с высоким усилением», хорошо известном как «антенна Яги-Уда» или антенна «волновой канал».

1961: Уильям Браун публикует статью по исследованию возможности передачи энергии посредством микроволн.

1968: Питер Глейзер предлагает беспроводную передачу солнечной энергии из космоса с помощью технологии «Энергетический луч». Это считается первым описанием орбитальной энергетической системы.

1975: Комплекс дальней космической связи Голдстоун проводит эксперименты по передаче мощности в десятки киловатт.

2007: Исследовательская группа под руководством профессора Марина Солячича из Массачусетского технологического института передала беспроводным способом на расстояние 2 м мощность, достаточную для свечения лампочки 60 вт, с к.п.д. 40 %, с помощью двух катушек диаметром 60 см.

2008: Фирма Bombardier предлагает новый продукт для беспроводной передачи PRIMOVE, мощная система для применения в трамваях и двигателях малотоннажной железной дороги.

2008: Корпорация Intel воспроизводит опыты Никола Тесла 1894 года и группы Джона Брауна 1988 года по беспроводной передаче энергии для свечения ламп накаливания с к.п.д. 75 %.

2009: Представлен промышленный фонарь, способный безопасно работать и перезаряжаться бесконтактным способом в атмосфере, насыщенной огнеопасным газом. Это изделие было разработано норвежской компанией Wireless Power & Communication.

2009: Haier Group представила первый в мире полностью беспроводной LCD телевизор, основанный на исследованиях профессора Марина Солячича по беспроводной передаче энергии и беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI).

рис.9

рис.10

рис.11

рис.12

Беспроводная передача электроэнергии — Информио

Решить проблему беспроводной передачи электрической энергии на большие расстояния – давняя мечта человечества. Можно представить, насколько бы подешевела электроэнергия без затрат на токопроводную продукцию. Научно-техническая революция не стоит на месте. Есть надежда, что эта мечта сбудется в недалёком будущем. Тому свидетельствуют новые разработки в данной сфере.

История беспроводной передачи энергии начинается в 1820 году. Великий французский физик Ампер, путём многочисленных опытов пришёл к выводу о том, что магнитное поле может возбуждать в теле металла электрический ток. Так появился основополагающий закон Ампера. Майкл Фарадей в 1831 открыл закон индукции, который стал базой для развития такой науки, как электромагнетизм. Джеймс Максвелл после долгих экспериментов систематизировал свои наблюдения, квинтэссенцией которых в 1864 году стало уравнение Максвелла. Формула объясняла поведение электромагнитного поля. Никола Тесла усовершенствовал аппарат для генерации электромагнитного поля, изобретённый Генрихом Герцем в 1888 году. На Всемирной выставке в 1893 г., состоявшейся в Чикаго, Тесла продемонстрировал свечение фосфорных лампочек без проводов.

Беспроводное электричество базируется на таком явлении, как электромагнетизм. В работе участвуют две катушки из металлических проводов. Одна из них подключена к источнику тока, вокруг которой создаётся магнитное поле. Вторая катушка, воспринимая это поле, индуцирует в своей обмотке вторичный электрический ток.

Существуют несколько способов беспроводной передачи энергии.

Ультразвуковой способ. Студентами Пенсильванского университета (США) на недавней выставке в 2011 году был продемонстрирован способ передачи электротока с помощью ультразвука. Передатчик генерировал акустические волны в ультразвуковом диапазоне, приёмник преобразовывал их в электрический ток. В качестве носителя энергии ультразвук был выбран не случайно. Его воздействие на организм человека абсолютно безвредно. Несовершенство этого способа заключается в том, что КПД передачи очень низкий, нужны прямая видимость между абонентами и ограниченность расстояния (7-10 метров).

Метод электромагнитной индукции. Работа обыкновенного трансформатора даёт представление о том, как осуществляется передача электричества без проводов методом электромагнитной индукции. В процессе участвуют две катушки. Магнитное поле, возбуждаемое протекающим током по виткам первичной обмотки, индуцирует электрический поток во вторичной обмотке трансформатора. Примерами использования эффекта электромагнитной индукции могут быть зарядные устройства смартфонов и электрические зубные щётки. Недостатком такого способа передачи энергии является непременная близость катушек. Даже при небольшом увеличении промежутка между обмотками большая часть энергии начинает распыляться в пространстве.

Электростатическая индукция. В основе метода заложен принцип прохождения энергии через тело диэлектрика. Способ называют ёмкостной связью. Генератор создаёт в ёмкости электрическое поле, которое возбуждает разницу потенциалов между двумя электродами потребителя. Никола Тесла для демонстрации беспроводной лампы освещения использовал именно метод электростатической индукции. Лампа получала питание от переменного электрического поля высокой частоты. Она светилась ровно, независимо от её перемещения в пространстве комнаты.

Лазерный метод. Передачу электроэнергии на большие расстояния без проводов с помощью лазера стали осуществлять сосем недавно. Идея состоит в том, что лазерный луч, несущий в себе энергетический потенциал, попадает на фотоэлемент приёмного устройства, где высокочастотное электромагнитное излучение преобразуется в электрический ток. Лазерная технология передачи энергии, ранее применяемая в военной области, успешно внедряется в гражданскую сферу деятельности человека. Разработки американских учёных привели к изобретению беспилотного летательного аппарата, получающего энергетическое питание от лазерного луча. В 2006 году был продемонстрирован беспилотник, который мог летать в беспосадочном режиме, питаясь от лазерной установки. В 2009 году был успешно осуществлён эксперимент в космосе по передаче энергии на один километр мощностью 500Вт.

Сейчас ведутся исследовательские работы, и разрабатываются проекты создания электромобилей, которые будут передвигаться по дорожному покрытию с токопроводом, который индуцирует электрический ток в моторе транспорта.

Ряд передовых фирм заняты разработкой беспроводных источников питания, которые смогут снабжать электроэнергией всех потребителей в пределах одного помещения. В перспективе появление трасс, состоящих из ряда беспроводных источников электричества, которые смогут обеспечить перемещение летательных аппаратов на большие расстояния. С появлением новых материалов, усовершенствованных приборов и изобретений беспроводная передача электроэнергии в недалёком будущем охватит все сферы деятельности человека.

Технология беспроводной передачи энергии поистине является революционной для нынешнего общества, т.к. начинает получать широкое распространение уже сегодня. Хотя первые масштабные опыты были проведены Николой Тесла чуть более ста лет назад, данная технология только сейчас перешла на более глобальный уровень. И можно с уверенностью сказать, что в ближайшее время именно она в процессе непосредственного развития станет одной из основополагающих в будущем.

 

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Беспроводная передача электроэнергии

Что такое беспроводное электричество?

В своей основной форме беспроводное электричество использует концепцию передачи электрической энергии из одного места в другое без использования проводов. Традиционно вся мощность должна передаваться от источника к устройству, которое использует электричество через какую-то линию передачи. Однако беспроводное питание использует различные формы передачи, не требующие этой линии. Преимущества беспроводного электричества заключаются в непрерывной передаче энергии и отсутствии необходимости в проводах, которые могут стать неудобством или даже опасностью. Передача беспроводного электричества использовалась с конца 1800-х годов, но из-за коммерческих ограничений технологическое расширение его использования было ограничено.

Наиболее распространенная форма беспроводной передачи энергии известна как передача в ближнем поле. При этом используются концепции магнитной индукции для передачи энергии на короткие расстояния из одного места в другое. Магнитная индукция является обычным явлением в современной электронике, особенно в трансформаторе. Две цепи физически не связаны, но используют их близкое соседство для создания электромагнитного поля, которое передает энергию от источника к устройству. Основным примером этого является современная электрическая зубная щетка, которая вставляется в небольшое зарядное устройство, которое, в свою очередь, обеспечивает питание через металлические пластины на каждой части устройства, расположенной в непосредственной близости друг от друга.

Другая форма беспроводного электричества может передавать энергию на большие расстояния. Это известно как метод дальнего поля и может использоваться для передачи энергии с помощью радиоволн, микроволн или лазеров. Преимущество этой системы заключается в ее очевидном преимуществе на расстоянии по сравнению с магнитной индукцией. Однако одной из проблем, связанных с методом дальнего поля, является тот факт, что мощность должна передаваться способом, идентичным форме приемника. Например, мощность антенны, принимающей радиоволны, должна соответствовать правильной частоте передачи источника.

После изобретения в 1888 году Генрихом Герцем способа передачи очень высокочастотных и сверхвысоких радиоволн изобретатель Никола Тесла начал разрабатывать способ передачи электроэнергии по беспроводной сети. К 1891 году он смог запатентовать метод освещения лампочек. Это было особенно заметно в его демонстрациях на Всемирной Колумбийской выставке в Чикаго. В то время как он продолжил процесс, только в середине 20-го века и после этого техника магнитной индукции и беспроводного питания использовалась коммерчески. Одна из основных проблем заключалась в методе взимания платы с населения за потребление энергии, когда оно по существу транслировалось в массы.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Как сделать беспроводную передача энергии. Введение в беспроводную передачу электрической энергии

Беспроводное электричествостало известно с 1831 года, когда Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Он экспериментально установил, что меняющееся магнитное поле, порождаемое электрическим током, может индуцировать электрический ток в ином проводнике. Проводились многочисленные опыты, благодаря чему появился первый электрический трансформатор. Однако полноценно воплотить идею передачи электричества на расстоянии в практическом применении удалось лишь Николе Тесла.

На Всемирной выставке в Чикаго в 1893-м году он показал беспроводную передачу электричества, зажигая фосфорные лампочки, которые отстояли друг от друга. Тесла продемонстрировал множество вариаций по передаче электричества без проводов, мечтая, что в будущем данная технология позволит людям передавать энергию в атмосфере на большие расстояния. Но в это время это изобретение ученого оказалось невостребованным. Лишь век спустя технологиями Николы Теслы заинтересовались компании Intel и Sony, а за тем и иные компании.

Как это работает

Беспроводное электричество в буквальном смысле представляет передачу электрической энергии без проводов. Часто эту технологию сравнивают с передачей информации, к примеру, с Wi-Fi, сотовыми телефонами и радио. Беспроводная электроэнергия – это сравнительно новая и динамично развивающаяся технология. Сегодня разрабатываются методы, как безопасно и эффективно передавать на расстоянии энергию без перебоев.

Технология основана на магнетизме и электромагнетизме и базируется на ряде простых принципов работы. В первую очередь это касается наличия в системе двух катушек.

  • Система состоит из передатчика и приемника, генерирующих вместе переменное магнитное поле непостоянного тока.
  • Это поле создает напряжение в катушке приемника, к примеру, для зарядки аккумулятора или питания мобильного устройства.
  • При направлении электрического тока через провод вокруг кабеля появляется круговое магнитное поле.
  • На мотке проволоки, куда не поступает электрический ток напрямую, начнет поступать электрический ток от первой катушки через магнитное поле, в том числе вторую катушку, обеспечивая индуктивную связь.
Принципы передачи

До последнего времени наиболее совершенной технологией передачи электроэнергии считалась магнитно-резонансная система CMRS, созданная в 2007 году в Массачусетском технологическом институте. Данная технология обеспечивала передачу тока на расстояние до 2,1 метра. Однако запустить ее в массовое производство мешали некоторые ограничения, к примеру, высокая частота передачи, большие размеры, сложная конфигурация катушек, а также высокая чувствительность к внешним помехам, в том числе к присутствию человека.

Однако ученые из Южной Кореи создали новый передатчик электроэнергии, который позволит передавать энергию до 5 метров. А все приборы в комнате будут питаться от единого хаба. Резонансная система из дипольных катушек DCRS способна работать до 5 метров. Система лишена целого ряда недостатков CMRS, в том числе применяются довольно компактные катушки размерами 10х20х300 см, их можно незаметно установить в стены квартиры.

Эксперимент позволил передать на частоте 20 кГц:
  1. 209 Вт на 5 м;
  2. 471 Вт на 4 м;
  3. 1403 Вт на 3 м.

Беспроводное электричество позволяет запитывать современные большие ЖК-телевизоры, требующих 40 Вт, на расстоянии 5 метров. Единственное из электросети будет «выкачиваться» 400 ватт, однако не будет никаких проводов. Электромагнитная индукция обеспечивает высокий КПД, но на малом расстоянии.

Существуют и иные технологии, которые позволяют передавать электроэнергию без проводов. Наиболее перспективными из них являются:
  • Лазерное излучение . Обеспечивает защищенность сетей, а также большую дальность действия. Однако требуется прямая видимость между приемником и передатчиком. Работающие установки, применяющие питание от лазерного луча, уже созданы. Lockheed Martin, американский производитель военной техники и самолетов, испытал беспилотный летательный аппарат Stalker, который питается от лазерного луча и остается в воздухе в течение 48 часов.
  • Микроволновое излучение . Обеспечивает большую дальность действия, но имеет высокую стоимость оборудования. В качестве передатчика электроэнергии применяется радиоантенна, которая создает микроволновое излучение. На устройстве-приемнике стоит ректенна, которая преобразует в электроток принимаемое микроволновое излучение.

Данная технология дает возможность существенного удаления приемника от передатчика, в том числе нет прямой нужды прямой видимости. Но с увеличением дальности пропорционально увеличивается себестоимость и размеры оборудования. В то же время микроволновое излучение большой мощности, создаваемое установкой, может наносить вред окружающей среде.

Особенности
  • Самая реалистичная из технологий — беспроводное электричество на основе электромагнитной индукции. Но существуют ограничения. Ведутся работы по масштабированию технологии, но здесь появляются вопросы безопасности для здоровья.
  • Технологии передачи электричества при помощи ультразвука, лазера и микроволнового излучения также будут развиваться и тоже найдут свои ниши.
  • Орбитальные спутники с громадными солнечными батареями нуждаются в ином подходе, потребуется прицельная передача электроэнергии. Здесь уместен лазер и СВЧ. На данный момент нет идеального решения, однако имеется много вариантов со своими плюсами и минусами.
  • В настоящее время крупнейшие производители телекоммуникационного оборудования объединились в консорциум беспроводной электромагнитной энергии с целью создания всемирного стандарта для беспроводных зарядных устройств, которые действуют по принципу электромагнитной индукции. Из крупных производителей поддержку стандарта QI на ряде своих моделей обеспечивают Sony, Samsung, Nokia, Motorola Mobility, LG Electronics, Huawei, HTC. В скором времени QI станет единым стандартом для любых подобных устройств. Благодаря этому можно будет создавать беспроводные зоны подзарядки гаджетов в кафе, на транспортных узлах и в иных общественных местах.
Применение
  • Микроволновый вертолет. Модель вертолета имела ректенну и поднималась на высоту 15 м.
  • Беспроводное электричество применяется для питания электрических зубных щеток. Зубная щетка имеет полную герметичность корпуса и не имеет разъемов, что позволяет избежать удара током.
  • Питание самолетов при помощи лазера.
  • В продаже появились системы беспроводной зарядки мобильных устройств, которые можно использовать повседневно. Они работают на базе электромагнитной индукции.
  • Универсальная зарядная площадка. Они позволяют питать энергией большую часть популярных моделей смартфонов, которые не оборудованы модулем для беспроводной зарядки, в том числе обычные телефоны. Кроме самой зарядной площадки будет нужно купить чехол-приемник для гаджета. Он соединяется со смартфоном через USB-порт и через него заряжается.
  • На текущий момент на мировом рынке продается свыше 150 устройств до 5 Ватт, которые поддерживают стандарт QI. В будущем появится оборудование средней мощности до 120 Ватт.
Перспективы

Сегодня ведутся работы над крупными проектами, которые будут использовать беспроводное электричество. Это питание электромобилей «по воздуху» и бытовые электросети:

  • Густая сеть автозарядных точек позволит уменьшить аккумуляторы и значительно снизить себестоимость электромобилей.
  • В каждой комнате будут устанавливаться источники питания, которые будут передавать электроэнергию аудио- и видеоаппаратуре, гаджетам и бытовым приборам, оборудованными соответствующими адаптерами.
Достоинства и недостатки
Беспроводное электричество имеет следующие преимущества:
  • Не требуются источники питания.
  • Полное отсутствие проводов.
  • Упразднение необходимости использования батарей.
  • Требуется меньше технического обслуживания.
  • Огромные перспективы.
К недостаткам также можно отнести:
  • Недостаточная проработанность технологий.
  • Ограниченность по расстоянию.
  • Магнитные поля не являются полностью безопасными для человека.
  • Высокая стоимость оборудования.


Человечество стремиться к полному отказу от проводов, ведь по мнению многих они ограничивают возможности и не позволяют действовать полностью свободно. А что если бы было возможно поступить так в случае передачи электроэнергии? Ответ на этот вопрос можете узнать в данном обзоре, который посвящен видеоролику по изготовлению самодельной конструкции, которая в малых размерах представляет возможности передачи электроэнергии без прямого подключения проводов.

Нам понадобится:
— медный провод небольшого диаметра длиной 7 м;
— цилиндр диаметром 4 см;
— пальчиковая батарейка;
— коробка для батарейки;
— резистор 10 Ом;
— транзистор C2482;
— светодиод.


Берем провод длиной 4 метра и сгибаем его вдвое, чтобы с одного конца осталось два проводка, а другого конца – согнутая часть.


Берем за один проводок подгибаем его в любую сторону и начинаем наматывать на цилиндр.


Дойдя до середины, сдвоенный проводок оставляем тоже в любую сторону и продолжаем наматывать пока не останется небольшой кусок, который также нужно оставить.


Полученное кольцо с тремя концами необходимо снять с цилиндра и закрепить изоляционной лентой.


Теперь берем второй отрезок проводка длиной в 3 м и наматываем обычным способом. То есть в этом случае нам нужно получить не три конца, как в случае прошлого наматывания, а – два.


Полученное кольцо опять закрепляем изолентой.


Кончики проволоки нужно обязательно зачистить, ведь она покрыта защитным слоем лака.


Чтобы упростить процесс сборки самоделки , представляем вашему вниманию авторскую схему подключения.


На схеме видно, что катушка с тремя выходами предназначена для подключения источника питания резистора и транзистора, а на вторую катушку, на которой есть два конца, нужно прикрепить светодиод.


Таким образом можно получить вполне эффектную и интересную самоделку, которую при желании можно модернизировать и сделать более мощной, прибавив число витков и экспериментируя. Также обращаем ваше внимание к тому, что загорание светодиодной лампочки, которая также служит тестером, зависит от стороны подношения катушек друг к другу. Это значит, что если при первом преподнесении лампочка не загорелась, то следует попробовать перевернуть катушку и сделать это снова.

Всем известно, что Никола Тесла является изобретателем таких повсеместно используемых вещей как переменный ток и трансформатор. Но далеко не все ученые знакомы с другими изобретениями Теслы.

Мы используем переменный ток. Мы используем трансформаторы. В любой квартире. Трудно представить как можно обходиться без этих изобретений. Но КАК мы их используем? Тесла использовал эти известные нам (как нам кажется) вещи совсем по-другому. Как мы подключаем любой электроприбор в сеть? Вилкой — т.е. двумя проводниками. Если мы подключим только один проводник, тока не будет — цепь не замкнута.

Тесла демонстрировал эффект передачи мощности по одному проводнику. Более того, в других экспериментах он передавал мощность вообще без проводов. Великий изобретатель смог в конце XIX века передать без проводов электрическую энергию на расстояние свыше 40 километров. Поскольку этот широко известный эксперимент Теслы до сих пор не повторен, нашим читателям наверняка будут интересны подробности этой истории, а также современное состояние проблемы передачи электрической энергии без проводов.

Биография американского изобретателя, серба по происхождению, Николы Теслы достаточно известна, и мы на ней останавливаться не будем. Но сразу уточним: прежде чем продемонстрировать свой уникальный эксперимент, Тесла, сначала в 1892 году в Лондоне, а через год в Филадельфии, в присутствии специалистов продемонстрировал возможность передачи электрической энергии по одному проводу, не используя при этом заземления второго полюса источника энергии.

И тогда же у него возникла идея использовать в качестве этого единственного провода… Землю! И в этом же году на съезде ассоциации электрического освещения в Сант-Льюисе он продемонстрировал электрические лампы, горящие без подводящих проводов, и работающий без подключения к электрической сети электромотор. Эту необычную экспозицию он прокомментировал следующим образом: «Несколько слов об идее, постоянно занимающей мои мысли и касающейся всех нас. Я имею в виду передачу сигналов, а также и энергии на любое расстояние без проводов. Мы уже знаем, что электрические колебания могут передаваться по единственному проводнику. Почему же не воспользоваться для этой цели Землей? Если мы сможем установить период колебаний электрического заряда Земли при его возмущении, связанном с действием противоположно заряженной цепи, это будет фактом чрезвычайной важности, который послужит на благо всего человечества».

Увидя столь эффектную демонстрацию, такие известные олигархи, как Дж. Вестингауз и Дж. П. Морган, вложили в это перспективное дело свыше миллиона долларов, купив у Теслы его патенты (громадные, кстати, по тем временам деньги!). На эти средства в конце 90-х годов XIX века Тесла сооружает в Колорадо-Спрингс свою уникальную лабораторию. Подробные сведения об экспериментах в лаборатории Теслы изложены в книге его биографа Джона О’Нейла «Электрический Прометей» (в нашей стране ее перевод был опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор» №4-11 за 1979 год). Приведем здесь лишь краткую выдержку из нее, чтобы не ссылаться на более поздние перепечатки: «В Колорадо-Спрингс Тесла провел первые испытания беспроводной передачи электроэнергии. Он смог питать током, извлекаемым из Земли во время работы гигантского вибратора, 200 электрических лампочек накаливания, расположенных на расстоянии 42 километа от его лаборатории. Мощность каждой составляла 50 ватт, так что суммарный расход энергии составлял 10 кВт, или 13 л.с. Тесла был убежден, что с помощью более мощного вибратора он смог бы зажечь дюжину электрических гирлянд по 200 лампочек в каждой, разбросанных по всему земному шару».

Самого же Теслу настолько вдохновили успехи этих экспериментов, что он заявил в широкой печати, что намерен осветить Всемирную промышленную выставку в Париже, которую предполагалось провести в 1903 году, энергией электростанции, расположенной на Ниагарском водопаде и переданной в Париж без проводов. Известно по многочисленным фотографиям и описаниям очевидцев и помощников изобретателя, что представлял собой генератор энергии, передаваемой на 42 километра без проводов (правда, это чисто журналистский термин: один провод, в качестве которого выступала Земля, в этой цепи присутствует, и об этом прямо говорят и сам Тесла, и его биограф).

То, что Тесла называл вибратором, было гигантским трансформатором его системы, имевшим первичную обмотку из нескольких витков толстого провода, намотанных на ограде диаметром 25 метров, и размещенную внутри нее многовитковую однослойную вторичную обмотку на цилиндре из диэлектрика. Первичная обмотка вместе с конденсатором, индукционной катушкой и искровым промежутком образовывала колебательный контур-преобразователь частоты. Над трансформатором, располагавшимся в центре лаборатории, возвышалась деревянная башня высотой 60 метров, увенчанная большим медным шаром. Один конец вторичной обмотки трансформатора соединялся с этим шаром, другой — заземлялся. Все устройство питалось от отдельной динамо-машины мощностью 300 л.с. В нем возбуждались электромагнитные колебания частотой 150 килогерц (длина волны 2000 метров). Рабочее напряжение в высоковольтной цепи составляло 30 000 В, а резонирующий потенциал шара достигал 100 000 000 В, порождая искусственные молнии длиной в десятки метров! Вот как объясняет работу вибратора Теслы его биограф: «В сущности, Тесла «накачивал» в Землю и извлекал оттуда поток электронов. Частота накачки составляла 150 кГц. Распространяясь концентрическими кругами все дальше от Колорадо-Спрингс, электрические волны сходились затем в диаметрально противоположной точке Земли. Там вздымались и опадали волны большой амплитуды в унисон с поднятыми в Колорадо. Опадая, такая волна посылала электрическое эхо обратно в Колорадо, где электрический вибратор усиливал волну, и она мчалась обратно.

Если привести всю Землю в состояние электрической вибрации, то в каждой точке ее поверхности мы будем обеспечены энергией. Ее можно будет улавливать из мечущихся между электрическими полюсами волн простыми устройствами наподобие колебательных контуров в радиоприемниках, только заземленными и снабженными небольшими антеннами высотой с сельский коттедж. Эта энергия будет обогревать дома и освещать их с помощью трубчатых ламп Теслы, не требующих проводов. Для электромоторов переменного тока понадобились бы только преобразователи частоты».

Сведения об экспериментах Теслы по передаче электроэнергии без проводов вдохновили и других исследователей на работы в этой области. Сообщения об аналогичных экспериментах часто появлялись в печати в начале прошлого века. Стоит привести в связи с этим выдержку из статьи A.M. Горького «Беседы о ремесле», опубликованной в 1930 году: «В текущем году Маркони передал по воздуху электроток из Генуи в Австралию и зажег там электрические лампы на выставке в Сиднее. Это же было сделано 27 лет тому назад у нас, в России, литератором и ученым М.М. Филипповым, который несколько лет работал над передачей электротока по воздуху и в конце концов зажег из Петербурга люстру в Царском Селе (то есть на расстоянии 27 километров. -В.П. ). Тогда на этот факт не было обращено должного внимания, но Филиппова через несколько дней нашли мертвым в своей квартире, а аппараты и бумаги его конфисковала полиция».

Эксперименты Теслы произвели большое впечатление и на другого литератора — Алексея Толстого, бывшего инженером по образованию. А когда Тесла, а затем и Маркони сообщили в печати, что их аппараты принимают странные сигналы внеземного, по-видимому, марсианского происхождения, это вдохновило писателя на написание фантастического романа «Аэлита». В романе марсиане пользуются изобретением Теслы и без проводов передают энергию от расположенных на полюсах Марса электростанций в любую точку планеты. Эта энергия приводит в действие двигатели летающих судов и другие механизмы. Однако построить свою «мировую систему» для обеспечения электроэнергией населения земного шара без использования проводов Тесле не удалось.

Как только в 1900 году он начал возводить на острове Лонг-Айленд под Нью-Йорком научно-исследовательскую лабораторию-городок на 2000 сотрудников и громадную металлическую башню с гигантской медной тарелкой на верхушке, спохватились и «проводные» электрические олигархи: ведь повсеместное внедрение системы Теслы грозило им разорением.

Башня «Уорденклиф» (1902)

На миллиардера Дж.П. Моргана, финансировавшего строительство, последовал жестокий нажим, в том числе и от подкупленных конкурентами правительственных чиновников. (или было наоборот) Начались перебои с поставками оборудования, строительство застопорилось, а когда Морган под этим нажимом прекратил финансирование, и вовсе прекратилось. В начале Первой мировой войны, по наущению тех же конкурентов, правительство США распорядилось взорвать уже готовую башню под надуманным предлогом, что ее могут использовать в целях шпионажа.

Ну а затем электротехника пошла привычным путем.

Долгое время никто не мог повторить эксперименты Теслы хотя бы потому, что потребовалось бы создать аналогичную по размерам и мощности установку. Но в том, что Тесле удалось найти способ передачи электрической энергии на расстояние без проводов, более ста лет назад никто не сомневался. Авторитет Теслы, имевшего рейтинг второго после Эдисона изобретателя, во всем мире был достаточно высок, а его вклад в развитие электротехники переменного тока (в пику Эдисону, ратовавшему за постоянный ток) несомненен. При его экспериментах присутствовало много специалистов, не считая прессы, и никто никогда не пытался уличить его в каких-либо фокусах или подтасовке фактов. О высоком авторитете Теслы свидетельствует и название его именем единицы напряженности магнитного поля. Вот только вывод Теслы о том, что во время эксперимента в Колорадо-Спрингс энергия была передана на расстояние 42 километра с к.п.д., равным около 90%, слишком оптимистичен. Напомним, что общая мощность зажженных на расстоянии ламп составляла 10 кВт, или 13 л.с., в то время как мощность динамо-машины, питавшей вибратор, достигала 300 л.с. То есть можно говорить о к.п.д. всего лишь порядка 4-5%, хотя и эта цифра поразительна. Физическое обоснование экспериментов Теслы по беспроводной передаче электроэнергии до сих пор волнует многих специалистов.
www.elec.ru/news/2003/03/14/1047627665.h tml

Специалисты Массачусетского технологического института сумели заставить гореть лампу накаливания, находящуюся на расстоянии 2-х метров от источника энергии. rus.newsru.ua/world/08jun2007/tesla.html

Беспроводные зарядники от Intel odessabuy.com/news/item-402.html

«Аргументы и факты» №52, 2008 (24-30 декабря):
НАУКА — Электричество без проводов. Говорят, что американские ученые сумели передать без проводов электроэнергию мощностью 800 Вт.

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Так появляется магнетизм

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.


Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология


Принцип индуктивной связи

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.


Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

  1. Полное отсутствие проводов;
  2. Не нужны источники питания;
  3. Необходимость батареи упраздняется;
  4. Более эффективно передается энергия;
  5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

  • Расстояние ограничено;
  • магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
  • беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
  • высокая стоимость монтажа.

Когда компания Apple представила свое первое беспроводное зарядное устройство для сотовых телефонов и гаджетов, многие посчитали это революцией и огромным скачком вперед в беспроводных способах передачи энергии.

Но были ли они первопроходцами или еще до них, кому-то удавалось проделать нечто похожее, правда без должного маркетинга и пиара? Оказывается были, притом очень давно и изобретателей таких было множество.

Так еще в далеком 1893г прославленный Никола Тесла, продемонстрировал изумленной публике свечение люминесцентных ламп. При том, что все они были без проводов.

Сейчас такой фокус может повторить любой школьник, выйдя в чистое поле и встав с лампой дневного света под линию высокого напряжения от 220кв и выше.

Чуть попозже, Тесла уже сумел зажечь таким же беспроводным способом фосфорную лампочку накаливания.

В России в 1895г А.Попов показал в работе первый в мире радиоприемник. А ведь по большому счету это тоже является беспроводной передачей энергии.

Самый главный вопрос и одновременно проблема всей технологии беспроводных зарядок и подобных методов заключается в двух моментах:

  • как далеко можно передать электроэнергию таким способом
  • и какое количество

Для начала давайте разберемся, какую мощность имеют приборы и бытовая техника нас окружающие. Например для телефона, смартчасов или планшета требуется максимум 10-12Вт.

У ноутбука запросы уже побольше — 60-80Вт. Это можно сравнить со средней лампочкой накаливания. А вот бытовая техника, особенно кухонная, кушает уже несколько тысяч ватт.

Поэтому очень важно не экономить с количеством розеток на кухне.

Так какие же методы и способы для передачи эл.энергии без применения кабелей или любых других проводников, придумало человечество за все эти годы. И самое главное, почему они до сих пор не внедрены столь активно в нашу жизнь, как того хотелось бы.

Взять ту же самую кухонную технику. Давайте разбираться подробнее.

Передача энергии через катушки

Самый легко реализуемый способ — использование катушек индуктивности.

Здесь принцип очень простой. Берутся 2 катушки и размещаются недалеко друг от друга. На одну из них подается питание. Другая играет роль приемника.

Когда в источнике питания регулируется или изменяется сила тока, на второй катушке магнитный поток автоматически также изменяется. Как гласят законы физики, при этом будет возникать ЭДС и она будет напрямую зависеть от скорости изменения этого потока.

Казалось бы все просто. Но недостатки портят всю радужную картинку. Минусов три:

  • маленькая мощность

Данным способом вы не передадите большие объемы и не сможете подключить мощные приборы. А попытаетесь это сделать, то просто поплавите все обмотки.

  • небольшое расстояние

Даже не задумывайтесь здесь о передаче электричества на десятки или сотни метров. Такой способ имеет ограниченное действие.

Чтобы физически понять, насколько все плохо, возьмите два магнита и прикиньте, как далеко их нужно развести, чтобы они перестали притягиваться или отталкиваться друг от друга. Вот примерно такая же эффективность и у катушек.

Можно конечно исхитриться и добиться того, чтобы эти два элемента всегда были близко друг от друга. Например электромобиль и специальная подзаряжающая дорога.

Но в какие суммы выльется строительство таких магистралей.

Еще одна проблема это низкий КПД. Он не превышает 40%. Получается, что таким способом передать много эл.энергии на большие расстояния вы не сможете.

Тот же Н.Тесла указал на это еще в 1899г. Позже он перешел на эксперименты с атмосферным электричеством, рассчитывая в нем найти разгадку и решение проблемы.

Однако какими бы не казались бесполезными все эти штуки, с их помощью до сих пор можно устраивать красивые светомузыкальные представления.

Или подзаряжать технику гораздо большую чем телефоны. Например электрические велосипеды.

Лазерная передача энергии

Но как же передать больше энергии на большее расстояние? Задумайтесь, в каких фильмах подобную технологию мы видим очень часто.

Первое что приходит на ум даже школьнику — это «Звездные войны», лазеры и световые мечи.

Безусловно, с их помощью можно передать большое количество эл.энергии на очень приличные расстояния. Но опять все портит маленькая проблемка.

К нашему счастью, но несчастью для лазера, на Земле есть атмосфера. А она как раз таки хорошо глушит и кушает большую часть всей энергии лазерного излучения. Поэтому с данной технологией нужно идти в космос.

На Земле также были попытки и эксперименты по проверке работоспособности метода. Nasa даже устраивали состязания по лазерной беспроводной передаче энергии с призовым фондом чуть менее 1млн.$.

В итоге выиграла компания Laser Motive. Их победный результат — 1км и 0,5квт переданной непрерывной мощности. Правда при этом в процессе передачи, ученые потеряли 90% всей изначальной энергии.


Но все равно, даже с КПД в десять процентов, результат посчитали успешным.

Напомним, что у простой лампочки полезной энергии, которая идет непосредственно на свет, и того меньше. Поэтому из них и выгодно изготавливать инфракрасные обогреватели.

Микроволны

Неужели нет другого реально работающего способа передать электричество без проводов. Есть, и его изобрели еще до попыток и детских игр в звездные войны.

Оказывается, что специальные микроволны с длиной в 12см (частота 2,45Ггц), являются как бы прозрачными для атмосферы и она им не мешает в распространении.

Какой бы ни была плохой погода, при передаче с помощью микроволн, вы потеряете всего пять процентов! Но для этого вы сначала должны преобразовать электрический ток в микроволны, затем их поймать и опять вернуть в первоначальное состояние.

Первую проблему ученые решили очень давно. Они изобрели для этого специальное устройство и назвали его магнетрон.

Причем это было сделано настолько профессионально и безопасно, что сегодня каждый из вас у себя дома имеет такой аппарат. Зайдите на кухню и обратите внимание на свою микроволновку.

У нее внутри стоит тот самый магнетрон с КПД равным 95%.

Но вот как сделать обратное преобразование? И тут было выработано два подхода:

В США еще в шестидесятых годах ученый У.Браун придумал антенну, которая и выполняла требуемую задачу. То есть преобразовывала падающее на него излучение, обратно в электрический ток.

Он даже дал ей свое название — ректенна.

После изобретения последовали опыты. И в 1975г при помощи ректенны, было передано и принято целых 30 квт мощности на расстоянии более одного километра. Потери при передаче составили всего 18%.

Спустя почти полвека, этот опыт до сих так никто и не смог превзойти. Казалось бы метод найден, так почему же эти ректенны не запустили в массы?

И тут опять всплывают недостатки. Ректенны были собраны на основе миниатюрных полупроводников. Нормальная работа для них — это передача всего нескольких ватт мощности.

А если вы захотите передать десятки или сотни квт, то готовьтесь собирать гигантские панели.

И вот тут как раз таки появляются не разрешимые сложности. Во-первых, это переизлучение.

Мало того, что вы потеряете из-за него часть энергии, так еще и приблизиться к панелям без потери своего здоровья не сможете.

Вторая головная боль — нестабильность полупроводников в панелях. Достаточно из-за малой перегрузки перегореть одному, и остальные выходят из строя лавинообразно, подобно спичкам.

В СССР все было несколько иначе. Не зря наши военные были уверены, что даже при ядерном взрыве, вся зарубежная техника сразу выйдет из строя, а советская нет. Весь секрет тут в лампах.

В МГУ два наших ученых В.Савин и В.Ванке, сконструировали так называемый циклотронный преобразователь энергии. Он имеет приличные размеры, так как собран на основе ламповой технологии.

Внешне это что-то вроде трубки длиной 40см и диаметром 15см. КПД у этого лампового агрегата чуть меньше, чем у американской полупроводниковой штуки — до 85%.

Но в отличие от полупроводниковых детекторов, циклотронный преобразователь энергии имеет ряд существенных достоинств:

  • большая мощность
  • стойкость к перегрузкам
  • отсутствие переизлучения
  • невысокая цена изготовления

Однако несмотря на все вышесказанное, во всем мире передовым считаются именно полупроводниковые методы реализации проектов. Здесь тоже присутствует свой элемент моды.

После первого появления полупроводников, все резко начали отказываться от ламповых технологий. Но практические испытания говорят о том, что это зачастую неправильный подход.

Конечно, ламповые сотовые телефоны по 20кг или компьютеры, занимающие целые комнаты никому не интересны.

Но иногда только проверенные старые методы, могут нас выручить в безвыходных ситуациях.

В итоге на сегодняшний день, мы имеем три возможности передать энергию без проводов. Самый первый из рассмотренных ограничен как расстоянием, так и мощностью.

Но этого вполне хватит, чтобы зарядить батарейку смартфона, планшета или чего-то побольше. КПД хоть и маленький, но метод все же рабочий.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею — вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая «звезда смерти» в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше — 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос — увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

Передача электроэнергии по одному проводу схема. Беспроводная передача электричества по теории тесла

В интернете достаточно много обсуждений на тему передачи энергии по одному проводу. Обычно для такой передачи энергии подразумевается наличие заземления, хотя на самом деле это не лучший вариант передачи энергии. Лучше всего передавать энергию по оному проводу с помощью схемы, представленной ниже.

Соединяющий провод можно использовать очень тонкий, в моих опытах провод был диаметром 0.08мм. При хорошо подобранных параметрах катушек транзистор можно использовать без дополнительных резисторов, как нарисовано на схеме. Для кт315 подобное включение работает примерно при 9 вольтах, для кт805 подобное включение может быть работоспособно при 12 вольтах. Важно соблюдать правильное подключение катушек в передающей части схемы, иначе она не заработает. Катушка L2 обычно мотается с большим количеством витков проводом диаметром 0.2 — 0.5 мм. Катушки L2 — L4 должны быть одинаковые! Проверить работоспособность схемы легко, достаточно взять в руки светодиод за одну из его ножек и поднести его к контакту катушки L2. Он должен начать светиться. Диоды выпрямителя на приемной части схемы должны быть высокочастотными. Также лучше поставить на выходе выпрямителя сглаживающий конденсатор.

Видео с работой данной схемы

Можно заметить, что схема включения на видео отличается от схемы в статье. В видео база транзистора подключена к резистивному делителю, состоящему из 27 и 240 ом. Остальное работает так же. Аккумулятор на 12 вольт не обязательно ставить мощный, потребление от схемы небольшое и для опытов хватит кроновой батарейки, если устройство будет сделано небольших габаритов по схеме из данной статьи. Конические катушки мотать не нужно, в видео они были использованы, так как других под рукой просто не было.

Отличие от других схем

Две схемы, представленные выше, без заземления будут работать тем хуже, чем длиннее соединяющий провод. Причем, это весьма заметно в пределах 3-х метров. При подключении к приемной части массивного проводящего предмета, прием энергии улучшается, однако все равно остается хуже, чем в самой первой схеме данной статьи. Для первой схемы эффективность приема энергии не так сильно зависит от длины соединяющего провода и не требует наличия массивного проводящего предмета в качестве заземления.

Некоторые опыты

Опыт с лампочкой
Если вывод катушки L2 подключить к лампочке с нитью накала, а второй провод лампочки сделать достаточно длинным, нить накала будет гореть. Однако она будет гореть не равномерно, а с постепенным затуханием.

Опыт с катушкой вокруг провода
Если сделать катушку, и продеть через нее передающий приемнику энергию провод, то на катушке появится ЭДС, как будто переменное магнитное поле направлено вдоль проводника, а не вокруг него.

Идея однопроводной передачи электроэнергии появилась у С.В. Авраменко совершенно случайно более четверти века тому назад. Однажды он, только-только окончивший Ленинградский политехнический институт, снял с себя нейлоновую майку, трещавшую от разрядов статического электричества, и махнул ею около выключенной настольной люминесцентной лампы. И лампа загорелась!
Тогда он взял пластмассовую расческу, натер ее и стал махать возле лампы. И лампа снова зажглась. А ведь в институте учили другому: нужно либо подвести к лампе два конца, анод и катод, либо поместить газоразрядную лампу в переменное электромагнитное поле достаточно высокой частоты.
Авраменко предположил, что статические заряды каким-то образом приводятся в движение, и образуется то самое переменное электромагнитное поле, которое и зажигает газ в лампе. Он стал проводить многочисленные эксперименты со статическим электричеством (которое на сегодняшний день практически не используется).
Статический заряд почти невесом, чтобы получить его и переместить в пространстве, тяжелой механической работы производить не надо, мощные и металлоемкие двигатели и генераторы могут оказаться ненужными. Изобретатель старался получить свободный заряд, придать ему направленное перемещение, заставить действовать так же, как и обычный ток в проводах. Для этого он пытался преобразовать обычный ток из электросети в ток смещения свободных статических зарядов (в так называемые реактивные токи). Первичным источником служили обычные звуковые генераторы, используемые в радиотехнике. Из литературы он узнал о трансформаторе Теслы (этот ученый также пытался передавать на расстояние электрическую мощность с помощью реактивных токов) и использовал этот опыт. Трансформатор Авраменко
Дело пошло. Сначала появились малые токи, 2-3 Вт, потом — большей мощности. В результате Станиславу Викторовичу удалось сделать то, что до этого не получалось ни у кого: создать систему передачи тока свободных статических зарядов по одному проводу.
На выходе созданного Авраменко трансформатора мы имеем обычный переменный ток, который попал туда из обычной же электросети, только с полной асимметрией выходного напряжения: один конец вторичной обмотки остается под нулевым потенциалом, а вся синусоида подаваемого тока находится на другом ее конце. В трансформаторе Теслы второй конец был заземлен, небольшой потенциал на нем все-таки был, нулевого добиться ему не удалось. А в трансформаторе Авраменко подсоединяем к «нагруженному» электроду всего один провод и гоним электричество по нему.
В научных журналах (например, «Изобретатель и рационализатор»), заинтригованных уникальным явлением, пытались объяснить природу этого «однопроводного электричества». Рассказывалось и о трансформаторах без сердечников, подобных трансформаторам Теслы, о «вилке Авраменко» -включенных особым образом диодах. С их помощью удавалось накачивать энергией некую емкость, из которой потом получать эту энергию и перемещать ее по незамкнутой цепи, то есть по одному проводу. Причем течет она не внутри этого провода, а как бы вдоль него. По словам самого Авраменко, «поле перемещается вдоль провода как по волноводу». Из теории электричества известно, что токи смещения закону Джоуля — Ленца не подчиняются. Стало быть, сечение этого провода значения не имеет, он может быть тоньше волоса, его задача — лишь указывать направление. Кроме того, провод не нагревается, и потерь энергии почти нет.
В системе Авраменко ток проводимости из сети выпрямляется, преобразуется в реактивный ток нужной частоты, который передается по одному проводнику на любое расстояние, а там вновь преобразуется в обычный ток проводимости, заставляющий гореть лампы, крутиться моторы, работать лазеры и нагревать электроприборы.

Преимущества однопроводного электричества

Полного теоретического объяснения работы однопроводной системы нет и сегодня. Вопросы остаются, светила электротехники ответа на них не находят. И тем не менее возможность передачи энергии по одному проводу Авраменко доказал экспериментально. Это было около десяти лет назад.
За прошедшее с этого момента время Авраменко удалось установить уникальные свойства однопроводной сети.
Прежде всего выявились огромные преимущества однопроводной передачи электроэнергии на расстояние. При передаче ее обычным способом 10-15% энергии теряется на нагрев проводов (джоулево тепло). Для однопроводной же передачи можно брать настолько тонкий провод, насколько это позволяют соображения прочности, скажем, 2-4 мм в диаметре. Если в современных цепях плотность передаваемого тока не превышает 6-7 А/мм2, то по однопроводниковой она достигает 428 А/мм2 при мощности в 10 кВт. Причем провод не нагревается, а джоулевы потери уменьшаются почти в сто раз. Во столько же раз, соответственно, уменьшается расход меди на провода. Мало того, провода могут быть сделаны из обычной стали: ведь их электропроводимость значения не имеет, их задача — указывать направление тока. Что это значит? А это значит -происходит колоссальная экономия на опорах и проводах линий электропередач, а также контактных линий электротранспорта. Их можно сделать значительно менее громоздкими и материалоемкими.

Электрический ток… по трубопроводам

Станислав Викторович стал приглашать на демонстрацию опытов различных специалистов, руководителей Минэнерго, ученых из ФИАН, МИФИ и пр. Ни расчетам, ни своим глазам никто не верил. Первым человеком, поверившим Авраменко, стал директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства (ВНИИЭСХ), академик РАСХН, профессор, д. т. н. Д.С. Стребков. Он первый понял, что все демонстрируемое изобретателем вполне подчиняется законам физики и электротехники.
Дмитрий Семенович пригласил Авраменко к себе в институт, создал там соответствующую лабораторию, выделил оборудование, выбил , и опыты стали производиться на гораздо более серьезной основе. Если раньше у Авраменко была лишь небольшая десятиваттная установка, то во ВНИИЭСХе изготовили опытную установку мощностью в 100 Вт, позволившую провести ряд важных экспериментов.
Например, было доказано, что однопроводное электричество можно передавать не только по медному проводу. Как происходит такой эксперимент? Выходящий из трансформатора Авраменко и батареи конденсаторов, где генерируются мощные статические заряды, стальной провод ныряет в лоток с водой, за которым идет графитовая нить, затем в лоток с грунтом (лотки, разумеется, изолированы). В линии специально устроены разрывы, в них возникают дуговые разряды между проводом и водой, землей, графитом. По проводу ползает однопроводная троллея (макет троллейбусной, например), отбирающая энергию для находящихся тут же потребителей. В конце линии подключена лампочка. Ток проходит по всем этим проводникам и зажигает ее.
Что этот опыт доказывает? А то, что можно постоянно и без больших потерь передавать энергию по любым токопроводящим изолированным веществам. Например — по трубопроводам, оптоволоконным линиям (по волокну передается информация, а ток — по металлической оплетке кабеля) и т.п. (патент РФ № 2172546). А раз так — то можно изобрести массу машин и устройств, использующих это явление.

Не воруйте провода, они… стальные!

Авраменко совместно со Стребковым и к.т.н. А.И. Некрасовым, руководящим лабораторией ВНИИЭСХа, разработали дождевальную машину, идущую вдоль арыка или лотка с водой и получающую из них не только воду, но и энергию для своей работы. Еще одна область применения (патент № 2136515) — оборудование для питания трамваев, троллейбусов, электропоездов и электромобилей с помощью одной троллеи взамен обычных двух (причем при этом по рельсу ток не идет!), а также — оборудование для питания мобильных электроагрегатов, вроде тракторов, аэростатов, вертолетов по сверхтонкому и легкому кабелю (патент № 2158206). Мало того, реактивные токи установки Авраменко можно передавать по лазерному лучу вообще без проводов (патент № 2143735), а за пределами атмосферы — и по электронному лучу (патент № 2163376).
Но корифеи все не верили, специальные журналы в публикациях отказывали: «Большие мощности все равно невозможно передать на расстояние. Сделайте киловаттную установку».
Ну, так ведь и сделали! Тут призадумались уже и специалисты. Первым всерьез заинтересовался «Газпром» — организация, далеко не бедная и на перспективные разработки денег не жалеющая. Вдоль газопроводов сейчас обязательно устраивают линии электропередачи для катодной защиты, питания перекачивающих насосов и для других эксплуатационных служб. Линии эти стоят дорого, провода из цветных металлов воруют. А при однопроводной передаче энергии можно протянуть стальной провод или даже пустить ток по самой трубе.

Воробей не сядет

«Газпром» спонсировал изготовление еще более мощной установки, на 20 кВт. Ее сделали с запасом: Д. С. Стребков утверждает, что она выдаст и 100 кВт. Установленный в начале этой линии высокочастотный трансформатор генерирует мощные электростатические заряды, которые концентрируются вдоль линии к резонансному контуру понижающего трансформатора Теслы и через выпрямитель отводятся к нагрузке, то есть к потребителям. Передает установка энергию по проводку толщиной всего в 80-100 мкм: его можно увидеть, только подойдя вплотную. Он отчаянно вибрирует, когда установка включена, иной раз даже отрывается от изолятора (разумеется, в реальных условиях столь тонкий провод никто ставить не собирается, он разорвется, даже если на него сядет воробей). И тем не менее по этому волоску течет ток, который питает 24 киловаттных лампы, мощный электромотор и пр.
Такая система имеет в сотни раз лучшие электрические параметры, чем традиционные двух-трехпроводные. При этом в конструкции установки применены стандартные, серийно выпускаемые отечественной промышленностью узлы: например, преобразователь, применяемый при термообработке труб, конденсаторы и пр. Между тем НПО «Сапфир» по заказу ВНИИЭСХа разрабатывает в настоящее время во много раз меньшие преобразователи на тиристорах, так что можно ожидать, сверх всего прочего, что установка станет гораздо более компактной.

Электротрактор без барабана и коагулятор в кармане

Применение принципиально новой системы подачи электроэнергии позволит значительно упростить и удешевить строительство троллейбусных и трамвайных линий или, допустим, даст возможность устанавливать на автомобилях электропривод с «антенной», чтобы водители, подъехав к устроенным повсеместно однопроводным линиям, подсоединялись к ним и ехали куда угодно, отключив ДВС и не загрязняя атмосферу.
Кроме того, можно было бы вернуться и к электротракторам, работающим от кабеля. От них в свое время отказались из-за того, что барабан кабеля, устанавливаемый на тракторе, весил 3 тонны. Теперь же его вес составит не более 30 кг. Да и без барабана можно обойтись.
Можно создать аэростатное телевидение, установив ретрансляторы километрах в десяти над землей. Или устроить аэростатную же систему мониторинга огромных площадей лесов или полей. Сейчас только вес кабелей мешает этому.
Но и это еще не все. Энергию по лазерным и электронным лучам можно передавать даже на спутники и ракеты! Но это пока только .
Однако вот вам настоящее: коагуляторы крови, изготовленные с помощью однопроводной системы. Эти приборы применяют для остановки крови при ранах и операциях, они как бы сваривают крохотной дугой электроплазмы края разорванных сосудов. Существующие сегодня в мире коагуляторы мощностью 8 Вт представляют собой громоздкую тумбу, стационарную или на колесах, весом около сотни килограммов, охлаждаемую водой из водопровода и потребляющую более киловатта энергии. Точно такой же мощности и еще более эффективного действия коагулятор, изготавливаемый во ВНИИЭСХе, питается от обычных аккумуляторных батареек, весит несколько сот граммов, помещается в «дипломате» или бардачке автомобиля, так что может работать и в полевых условиях, и дома. Тем более что его стоимость сегодня составит примерно $1000 (против 45-60 тыс. $ для громоздких зарубежных аналогов). Он может использоваться и уже используется не только в клиниках, но и в салонах красоты, для уничтожения бородавок, папиллом, татуировок и пр.
Сегодня работами Авраменко и его коллег весьма пристально интересуются иностранцы. Изобретения были отмечены золотой медалью Салона инноваций в Брюсселе и золотой медалью Николы Теслы, выдаваемой за выдающиеся работы в области электротехники. Англичане и японцы оплатили международное патентование, причем американцы выдали патент, в котором работы российских ученых названы «букетом открытий». С Индией ведутся переговоры о поставке демонстрационной установки в 25 кВт.
Но увы, увы и еще раз увы! О широком, массовом применении однопроводного тока в России пока приходится только мечтать.

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Так появляется магнетизм

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.


Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология


Принцип индуктивной связи

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.


Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

  1. Полное отсутствие проводов;
  2. Не нужны источники питания;
  3. Необходимость батареи упраздняется;
  4. Более эффективно передается энергия;
  5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

  • Расстояние ограничено;
  • магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
  • беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
  • высокая стоимость монтажа.

довольно интересный вопрос. поробуем расмотреть его подробно, попутно отделяя мух от котлет.

первое что нам надо понить это определние тока: «ток — направленное движение заряженных частиц «

нам понадобится и еще один очевидный факт: «ток в разомкнутой цепи не течет «

ну и до кучи несколько определений из словаря электрика:

активная мощьность — мощность затраченная на совершение работы не обязательно полезной.

пример:т.е. у нас есть трансформатор который питает потребителя. cтоит и гудит. вот гудит это работа на которую затрачивается активная мощность, хоть эта работа абсолютно бесполезная с точки зрения потребителя.

реактивная мощность — мощность которая на совершение работы потрачена не была и вернулась обратно.

пример: пусть подали ток на индуктивность, потом сняли. ток перешел в магнитное поле, потом часть этого поля после снятия тока снова перешела в ток. конечно этот ток это активная мощность, но вот сам переход. нечто похожее наблюдается в обычном асинхронном двигателе на холостом ходу — энергия возвращается в линию хотя и не в тот же момент времени. добавляя нагрузку на вал (торомозной момент) мы увеличиваем активную мощность (умные дятки говорят изменяем скольжение вала относително магнитного поля) и уменьшаем реактивную — т.е. изменяется коэфициэнт активной мощности т.е. косинус фи.

косинус фи или коэфициэнт мощности (активной мощности) безразмерная физическая величина , характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей . Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига .

в принципе все. твердо стоя на этих принципах можно многое объяснить.

в начеле зададимся простым вопросом: «а может ли по одному проводу протекать ток? » ну и как мы договаривались мы твердо стоим на принципах изложенных выше. один провод — цепь не замкнутая — значит ток по ней течь не может. т.е. уверненнно можно сказать тока там нет . а что же есть? лампочски горят, моторы крутятся…

да и легко можно найти кучу роликов с демонситрацией подобного эффекта:

ну и что это? розыгрыш или еще что-то?

вначале вспомним как работает радиоэфирный телевизор. ведь наша любимая картинка как-то в этот телевизор запрыгивает.

механизм довольно простой: есть передатчик, который излучает радиоволны, а телевизор это приемник. не будем разбирать методы кодирования картинки — нас интересует сам факт получения сигнала.

можно сказать, что эта мощность очень мала, но надо заметить, это большей частью связано с направленостью передающей и принимающей антены.

т.е. предача электричества по одному проводу это не активная мощность (не закон Ома), а передача электромагнитной волны, а не тока. на радиоволны условия замкнутости цепи не распростроняются, в чем легко можно убедится на примере телевизора.

в случае однопроводной передачи электроэнергии мы имеем дело с вырожденым радиоприемником и передатчиком, а провод в этом случае является волноводом . т.е. провод имет свою ёмкость и индуктивность т.е. это цепь с распределенными параметрами. раз есть емкость и индуктивность есть и резонансная частота. и на этой частоте можно передовать энергию в виде электромагнитного поля .

остановимся на этой мысле более подробно.

в обычной классической цепи скрость электрона в проводе это сантиметры в секунду. но позволте а каже телеграф? там все быстро, а в цепи обычный ток… дело в том что с околосветовой скоростью в доль провода распространяется электроманитная волна сами же носители заряда — электроны перемещаются медленно. т.е. «первый» и «последний» электрон начинают свое движение практически одновременно, хотя их скорость небольшая.

но вернемся к электромагнитной волне. что там активная и реактивная? дело в том что если энергия вся переходит в магнитное поле и вся в электрическое, что справедливо для электромагнитной волны, это означает что нет активной мощности. (в реальности конечно немного теряется, но будем говорить об идиальном случае) т.е. можно сказать что вся энергия реактивная и активная мощность нулевая. т.е. косинус фи равен нулю. сдвиг фазы при этом 90 градусов. т.к. активная мощность нулевая (нам не надо физически двигать заряженные частицы) абсолютно неважно сечение проводника. т.е. мы имем дело не с оммической цепью, а с волноводом.

т.е. в однопроводной лини мы имеем случай разделенных мух и котлет — электромагнитная волна есть, а движения электронов нет. тут умесно вспомнить ток — направленное дижение заряженных частиц т.е. энернгия передается только в виде электромагнитного поля.

для стоячей электромагнитной волны меня в школе учили рисовать такой рисунок:

максимуму напряженнности одного поля соотвествует 0 другого т.е. смещены именно на 90 градусов. т.е. електрополе начинает переходить в магнитное, в какой-то моент времени все перешло, что соотвествует 0 электрического поля и максимуму магнитного. магнитное поле начинает переходить в электрическое и в какой-то момент времени полностью перейдет, что соотвествует 0 магнитного поля и максимуму электрического и т.д. из того что поле переходит одно в другое полностью, а угол смещения фазы электрического и магнитного поля равен 90 градусам, можно сделать вывод о том, что мы имем дело со стоячей электромагнитной волной.

т.е. можно сказать ничего нового в этих роликах не демонстрируется, если мне не изменяет память, с 1864 года — это электромагнитная волна. можно придумать разнообразные способы как «раскачивать» электромагнитную волну в проводе, принципиальной сути это не меняет.

ограничения использования этой технологии совпадает с ограничением использования радиочастотных линий, при этом надо заметить, что частота там относительно небольшая — это примерно десятки КГц.

Dragons» Lord

Не знаю как быть… Чтобы давать комментарии к подобным материалам, — нужно, как минимум, в этом нехило разбираться. Я себя «гуру» в данном вопросе не считаю. Но тем не менее очень хочется показать это Вам, мои дорогие читатели, — ибо данные полезные и показывают практические опыты, подтверждающие саму возможность передачи энергии по одному проводу, а так же вообще без проводов (и убедительно доказывают, что Тесла ни чуть не бредил, когда говорил о такой возможности). Ради справедливости, я должен сказать здесь, где я взял этот материал. — Зайдите обязательно на http://vladomire.hotmail.ru — сайт очень молодой и ещё довольно маленький, но хозяин «копает» в нужном направлении. Более того, там же Вы сможете по желанию посмотреть видеофрагменты к экспериментам, описанным в этой статье (здесь я привожу только фотографии). А теперь перейдём непосредственно к статье. Авторы: Косинов Н.В., Гарбарук В.И.

1. Однопроводная передача энергии по схеме Авраменко.

Идея однопроводной передачи электроэнергии стала интересовать многих исследователей особенно после того, как С.В. Авраменко продемонстрировал передачу переменного тока по одному проводу в московском научно-исследовательском электротехническом институте.

Рис.1. Однопроводная передача энергии по схеме С.В.
Авраменко

Основу устройства для однопроводной передачи энергии составляет «вилка Авраменко», которая представляет собой два последовательно включенных полупроводниковых диода (рис.1). Если вилку присоединить к проводу, находящемуся под переменным напряжением, то через некоторое время в разряднике Р наблюдается серия искр. Временной интервал от подключения до разряда зависит от величины емкости С, величины напряжения, частоты пульсации и размера зазора Р. Включение в линию передачи L резистора номиналом 2-5 МОм не вызывает существенных изменений в работе схемы. В своей статье ее авторы предполагают, что эффективность устройства зависит от материала обмоток генератора М, поэтому считают необходимым проверить целесообразность изготовления обмоток из проводов медных, никелевых, железных, свинцовых и т. д.

2. Наши эксперименты по однопроводной передаче энергии.

Авторы настоящей статьи провели серию экспериментов по передаче электроэнергии по одному проводу. Для этой цели мы разработали новую схему однопроводной передачи энергии. В нашей схеме не использовалась «вилка Авраменко». Вместо «вилки Авраменко» мы использовали обычную мостовую схему. В проведенных нами экспериментах мостовая схема оказалась значительно эффективней, чем «вилка Авраменко». Кроме этого, мы внесли и другие изменения в схему Авраменко. Новая схема приведена на рис.2. В состав передающего узла входят трансформатор и генератор, подключенный к источнику питания Б5-47. Схема приемного узла показана на рис.2 справа от трансформатора.

Энергией устройство обеспечивает источник питания постоянного тока Б5-47, позволяющий получать напряжение 0 — 30В. Нагрузкой служит лампа накаливания 220В, 25Вт. Генератор и трансформатор размещены в корпусе из диэлектрика. Диоды, конденсатор, лампа, элементы 2 и 3, составляющие приемник энергии, размещены в бело-голубом пластмассовом корпусе под лампой (рис.3). Приемный узел соединен с трансформатором одним проводом.

Яркость свечения лампы зависит от мощности генератора. При повышенном напряжении на выходе источника питания Б5-47 в пределах 16 – 18 вольт лампа 220В, 25Вт горит почти полным накалом (рис.4).

Ключевыми моментами в повышении эффективности нашей схемы, по сравнению со схемой Авраменко, является использование стандартной мостовой схемы, а не ее половины, а также наличие расширителя спектра. Наличие в схеме расширителя спектра приводит к тому, что нагрузка, не препятствует полному заряду конденсатора. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не влияет на степень накала спирали лампы. Таким образом, сопротивление линии передачи сказывается весьма незначительно. Лампочка светится даже при «оборванной» линии передачи. Это наиболее наглядно демонстрирует фото на рис.5.

В нашей схеме однопроводной передачи энергии имеется два самостоятельных контура, спектры частот в которых различные. В первом контуре узкополосный спектр частот, во втором — широкополосный. Первый контур разомкнут. В нем цепь условно замкнута на приемник через антенну 3 (рис.2). Второй контур образован конденсатором, расширителем спектра и лампой накаливания. Свечение лампы в разорванной линии передачи указывает на то, что возможна передача энерги не только по одному проводу, но и беспроводная передача энергии.

Эксперименты по беспроводной передаче энергии.

Над решением проблемы беспроводной передачи энергии работают ученые в разных странах мира. Для этой цели в основном исследуются СВЧ-поля. Однако применяемые СВЧ-системы не являются безопасными для человека. Приводим сведения о проведенных нами экспериментах по осуществлению беспроводной передачи электроэнергии без применения СВЧ-поля.

Нами исследовалась возможность передачи энергии без проводов на электродвигатель. В экспериментах передающим устройством служил комплекс, состоящий из блока питания Б5-47, генератора и трансформатора. В качестве приемника выступал специальный приемный узел для беспроводной передачи энергии, содержащий электронный узел и электродвигатель постоянного тока ИДР-6. На рис.6 показан общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии (вращение электродвигателя).

Электродвигатель установлен на электропроводящей платформе, которая, в свою очередь, установлена на корпусе из изоляционного материала (рис.7).

Внутри корпуса находится электронный узел. Электронный узел занимает незначительный объем приемника и выполнен на печатной плате. Внутренняя часть приемника для беспроводной передачи энергии показана на рис.8.

При включении передающего устройства наблюдалось вращение электродвигателя в руках экспериментатора. При этом ни электродвигатель, ни платформа не подключались к передающему устройству. В корпусе, на котором расположена платформа с двигателем, отсутствовали источники питания. Наблюдалось увеличение скорости вращения электродвигателя с уменьшением расстояния между приемником и передающим устройством. На рис.9 показана фотография эксперимента, когда частота вращения электродвигателя увеличивалась, если электродвигатель находился в руках двух человек.

Эксперименты с перегоревшими лампами накаливания.

В описанных выше экспериментах по передаче энергии горят как исправные лампы, так и перегоревшие. Ниже приведены результаты экспериментов с перегоревшими лампами накаливания. На рис.10 виден разрыв спирали в лампе накаливания. Эта фотография сделана при выключенном устройстве.

На рис.11 представлена фотография, сделанная при проведении эксперимента. Видна раскаленная спираль и яркое свечение в месте разрыва спирали. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не уменьшало степени накала спирали лампы. Степень накала спирали лампы в значительной мере зависит от длины зазора в месте разрыва спирали. При проведении экспериментов выявлено, что существует оптимальная длина перегоревшего участка, при котором накал оставшейся нити накаливания максимален.

Со свечением перегоревших ламп накаливания, не подозревая того, сталкивается практически каждый из нас. Для этого достаточно внимательно присмотреться к перегоревшим электрическим лампам. Довольно часто можно заметить, что внутренняя цепь лампы накаливания перегорает не в одном месте, а в нескольких местах. Понятно, что вероятность одновременного перегорания нити лампы в нескольких местах очень мала. Это значит, что лампа, утратив целостность спирали, продолжала светить, пока цепь не разорвалась еще в одном месте. Этот феномен возникает в большинстве случаев при перегорании ламп накаливания, включенных в сеть 220В, 50Гц.

Мы провели эксперимент, в котором подключали стандартные лампы накаливания 220В, 60Вт к вторичной обмотке повышающего трансформатора. На холостом ходу трансформатор выдавал напряжение около 300В. В эксперименте было использовано 20 ламп накаливания. Оказалось, что чаще всего лампы накаливания перегорали в двух и более местах, причем перегорала не только спираль, но и токоподводящие проводники внутри лампы. При этом после первого разрыва цепи лампы продолжали длительное время светить даже более ярко, чем до перегорания. Лампа светилась до тех пор, пока не перегорал другой участок цепи. Внутренняя цепь одной лампы в нашем эксперименте перегорела в четырех местах! При этом спираль перегорела в двух местах и, кроме спирали, перегорели оба электрода внутри лампы. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1

Эксперименты, демонстрирующие свечение лампы накаливания в руке.

Свечение газоразрядной лампы в руке экспериментатора при использовании переменного электромагнитного поля – обычное явление. Необычным является свечение в руке лампы накаливания, к которой подведен только один провод. Раскаленная спираль в лампе, находящейся в руках экспериментатора, в то время, когда к лампе не подведены два провода, несомненно вызывает интерес. Известно, что Никола Тесла демонстрировал светящуюся в руке лампу. Нам не удалось найти описания этого эксперимента, поэтому мы разработали свои схемы устройств. Ниже представлены результаты проведенных нами экспериментов, в ходе которых наблюдалось свечение лампы накаливания в руке экспериментатора. На рис.12а и рис.12б представлены варианты устройства для демонстрации свечения лампы накаливания 220В в руке.

В экспериментах, демонстрирующих свечение лампы накаливания в руке, не использовалась «вилка Авраменко» и не использовались приемные узлы, применяемые для демонстрации однопроводной и беспроводной передачи энергии. Свечение лампы в руке обеспечивалось как за счет электронных узлов, так и за счет конструктивных особенностей устройств.

На рис.13 и рис.14 крупным планом представлены фотографии, на которых показано свечение ламп накаливания 220В, 15Вт и 220В, 25Вт в руке экспериментатора. При этом лампы не включены в замкнутую цепь. Яркость свечения была тем большей, чем выше уровень напряжения подавался на генератор. В целях безопасности эксперимента на генератор подавалось напряжение, обеспечивающее горение ламп примерно в половину накала.

На фотографиях (рис.13 и рис.14) в нижней части виден проводник, который подключен одним проводом к генератору. К проводнику подносится только один контакт цоколя лампы. Другой контакт лампы остается не подключенным. Таким образом, к лампе подключен один провод, идущий от генератора.

Возможно, опыты Николы Теслы по передаче энергии были чем-то похожи на описанные выше эксперименты. По крайней мере, эксперименты показывают, что беспроводная и однопроводная передача энергии имеют реальные перспективы.

Emrod против технологии беспроводной передачи электроэнергии дальнего действия Tesla

Этот тип системы позволяет передавать большие объемы энергии контролируемым и направленным образом, поэтому он подходит в качестве альтернативы линиям электропередач.

Другие примеры применения БПЭ с узким лучом включают в себя питание дронов в полете, питание удаленных населенных пунктов и передачу энергии из космоса на землю. В 1964 и 1968 годах Уильям С. Браун применил всенаправленный WPT к летающему дрону.Хироси Мацумото успешно привел в действие небольшой самолет в 1992 году. С тех пор было проведено множество успешных экспериментов с различными уровнями мощности, расстояния и эффективности.

Заключение

Беспроводная передача энергии — это обширная область, в которой существует множество различных приложений и технологий. Существуют значительные различия между различными технологиями в этой области, которые необходимо учитывать при сравнении двух систем и их приложений.Характеристика, которую мы рассмотрели в этой статье, всенаправленная или однонаправленная, описывает, передает ли система мощность без точного обнаружения цели (всенаправленная) или из одной определенной точки в другую (однонаправленная).

Представление Николы Теслы о беспроводном питании описывается как «сбор и распределение энергии со всего мира с основным использованием для питания изолированных домов». Первоначальная технология, которую он разработал для достижения этой цели, башня Тесла, была всенаправленной системой WPT.

Компания Emrod сосредоточила свои усилия на разработке системы, способной передавать большие объемы электроэнергии на большие расстояния эффективным, надежным, безопасным и коммерчески выгодным способом в качестве альтернативы инфраструктуре линий электропередач. Наша система является однонаправленной и передает мощность по беспроводной сети от передающей антенны к приемной через столбообразный луч со встроенными функциями безопасности. Используя запатентованную релейную технологию, система Emrod способна передавать энергию на огромные расстояния.

Хотя наша технология значительно отличается от того, над чем работал Тесла, мы вдохновлены его работой и разделяем его видение беспроводного будущего. Его изобретения легли в основу многих электронных технологий, которые превратили современное общество в то, чем оно является сегодня, включая технологию беспроводной связи. Он открыл людям возможности мира с беспроводной энергией дальнего действия. Теперь, спустя столетие, это становится реальностью.

Ниже приведены прошлые газетные статьи старше 100 лет, взятые из коллекции Теслы.Это уникальные оригинальные статьи о беспроводной передаче электрической энергии, напечатанные еще при жизни Теслы.

Артикул:

  • The New York Journal, воскресенье, 8 августа 1897 года: «Tesla зажгла искру, вспыхнувшую вокруг света»
  • Нью-Йорк, американец, 22 мая 1904 года: Башня Теслы — Удивительный план великого изобретателя получать миллионы вольт электричества по воздуху от Ниагарского водопада, а затем подавать его в города, фабрики и частные дома с вершин башен Без проводов


Вверху: Никола Тесла в своей лаборатории, 1916 год, 8-я Западная 40-я улица, Нью-Йорк.

Вверху: знаменитая башня Теслы, возведенная в Шорхэме, Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк. Йорк был 187 футов в высоту, сферическая вершина была 68 футов в диаметре. Башня, которую должен был использовать Никола Тесла, является его «Миром беспроводной связи». так и не был закончен.

Вверху: Нью-Йорк, Америка, 22 мая 1904 года: Башня Теслы — удивительная схема великого изобретателя, позволяющая получать миллионы вольт электричества по воздуху от Ниагарского водопада, а затем подавать его в города, фабрики и частные дома с вершин Башни без проводов.

Вверху: статья в американской газете «Электрический экспериментатор» за сентябрь 1917 года. В статье рассказывается о разрушении знаменитой Башни Теслы, возведенной в Шорхэме, Лонг-Айленд, Нью-Йорк. Тесла хотел передавать электричество с электростанции в Ниагарском водопаде миру с помощью своей Башни.


Вверху: беспроводная система Tesla Wireless «World System »

Вверху: Беспроводная «мировая система» Теслы превратит Землю в когда-то гигантскую динамо-машину.


Вверху: Никола Тесла, первое интервью, описывающее его новую систему для обеспечения беспроводным питанием всех отраслей промышленности Земли.

Вверху: The New York Journal, воскресенье, 8 августа 1897 года: «Tesla зажгла искру, вспыхнувшую вокруг света»

Вверху: The New York Journal, воскресенье, 8 августа 1897 года: «Tesla зажгла искру, вспыхнувшую вокруг света»

Вверху: The New York Journal, воскресенье, 8 августа 1897 года: «Tesla зажгла искру, вспыхнувшую вокруг света»

 

Объяснение генерации беспроводной энергии из магнитного поля

Узнайте, как работает беспроводное электричество и как его использовать

Использование магнитных полей для получения электрического тока.

Наука за секунды (www.scienceinseconds.com) (партнер-издатель Britannica)

Стенограмма

[Музыка]

РИАННА СЭНД: Итак, мы наконец перережем шнур. Попрощайтесь с этой кучей кабелей, тянущихся от вашего стола, или с одним надоедливым проводом, идущим от ваших динамиков. Электропитание становится беспроводным.

Эта концепция существует уже более века. Никола Тесла придумал его вскоре после того, как открыл переменный ток или переменный ток.Переменный ток — это поток электронов через проводник, который чередуется туда и обратно. Тесла знал, что при переменном токе создается магнитное поле. И наоборот, если вы возбудите магнитное поле и поместите в него провод, этот провод будет проводить переменный ток.

Беспроводное электричество работает следующим образом: передатчик преобразует переменный ток в магнитное поле. Устройство улавливает поле и преобразует его обратно в переменный ток. Звучит довольно просто, но есть причина, по которой потребовалось более века, чтобы стать жизнеспособной.Камнем преткновения было то, что называется магнитно-резонансной передачей энергии. Без этого явления беспроводное электричество не будет передаваться достаточно далеко, чтобы быть полезным. Вот как это работает: все магнитные поля вибрируют с резонансной частотой. Если два соседних поля имеют одинаковую резонансную частоту, передаваемая энергия эффективно меняется на больших расстояниях. Так, например, оперная певица может разбить стакан одним своим голосом.

В беспроводном электричестве передатчик и устройство вибрируют на одной резонансной частоте.Это была непростая задача для Теслы, хотя в 1899 году он зажег 200 лампочек на расстоянии 26 миль.

Современные достижения значительно упростили эту задачу. И теперь беспроводное электричество вот-вот выйдет на рынок с большим размахом. Только представьте себе передатчики в виде рамок для фотографий, питающие свет, и ноутбуки или зарядные устройства для телефонов, которые начинают заряжать ваш телефон, как только вы садитесь за стол. Возможности действительно потрясающие.

[Выход музыки]

Критический взгляд на беспроводное питание

Изображения: Эмили Купер

Идея была амбициозной, но небезосновательной, поскольку Гульельмо Маркони только что отправил первые предварительные сигналы через Атлантику в 1901 году.Но жители Лонг-Айленда, живущие рядом с огромной башней, были бы более шокированы — возможно, в буквальном смысле, — если бы Тесла осуществил свой второй план, который был настолько дерзким, что поначалу скрывал его даже от Дж. П. Моргана, финансирующего операцию финансиста. Тесла хотел использовать башню для беспроводной передачи не только сигналов, но и полезного количества электроэнергии. Его стратегия для совершения этого подвига была расплывчатой, но, похоже, у него были представления о передаче энергии по беспроводной сети к таким вещам, как воздушные корабли в полете и автомобили в движении.

Тесла так и не закончил огромную башню — Моргану это надоело, и он прекратил финансирование. Тесла забросил лабораторию, которая пришла в упадок, и в 1917 году башню бесцеремонно снесли.

Десятилетия спустя лаборатория Теслы была превращена в фабрику по производству фотобумаги, в результате чего на территории осталось достаточно токсичных отходов, чтобы эта собственность квалифицировалась как объект Суперфонда. Сегодня элегантное кирпичное здание лаборатории снова заброшено. Фанера закрывает окна.От башни осталось только ее огромное восьмиугольное основание, заросшее деревьями.

Современные ученые и инженеры, конечно же, ценят огромную, хотя и довольно причудливую гениальность Теслы — во-первых, он изобрел асинхронный двигатель, а во-вторых, он защищал переменный ток, когда Томас Эдисон не хотел ничего из этого. Поэтому неудивительно, что некоторые поклонники Теслы стремятся сохранить его старую лабораторию.

«Подумать только, что Тесла ходил здесь, ходил по этой земле и имел свое видение и свою мечту», — говорит Джейн Алкорн, осматривая лабораторию.Алкорн возглавляет некоммерческую группу, занимающуюся превращением ныне заброшенного места в научный музей. Она прекрасно знает, какие великие вещи Тесла придумывал для этого места. «Передача энергии без проводов очень скоро приведет к промышленной революции, такой, какой мир еще не видел», — писал Тесла в письме Джорджу Вестингаузу в 1906 году.

Хотя видение Теслы сегодня может показаться смехотворным, все было иначе до того, как столбы электропередач и линии высокого напряжения стали частью промышленно развитого ландшафта.Тесла продемонстрировал свою способность передавать энергию по беспроводной связи на небольшие расстояния в лаборатории, которую он создал ранее в Колорадо-Спрингс. Но он потерпел неудачу в своей грандиозной попытке масштабировать усилия. И к тому времени, когда его силовая башня рухнула, люди были слишком заняты прокладкой электрических кабелей, чтобы сильно беспокоиться о том, как с ними покончить. Однако в последнее время некоторые трезвомыслящие ученые и инженеры очень тщательно размышляли о том, как это сделать.

СИЛОВАЯ БАШНЯ: В начале 20 века Никола Тесла планировал использовать эту огромную башню для беспроводной передачи электроэнергии. Фото: Tesla Wardenclyffe Project

В 2006 году, , ровно через 100 лет после того, как Тесла уволил своих сотрудников на Лонг-Айленде, другой иммигрант из Хорватии удивил Америку предложением о передаче энергии по воздуху. Физик Марин Солячич вместе с несколькими своими коллегами из Массачусетского технологического института провел теоретический анализ системы передачи полезного количества энергии по беспроводной сети с использованием электромагнитной индукции — явления, которое было хорошо известно с тех пор, как Майкл Фарадей впервые описал его в начале 19 века.

В 2007 году команда Солячича пошла еще дальше и опубликовала в престижном журнале Science статью, в которой описывалось оборудование, способное зажечь 60-ваттную лампу накаливания, используя мощность, передаваемую между двумя катушками, разнесенными на расстояние чуть более 2 метров. Изображения этой лампочки, жутко загорающейся издалека, вызвали значительный резонанс в прессе. Но физика в действии на самом деле не так уж сильно отличалась от того, что происходит в любом электрическом трансформаторе.Там переменный ток, протекающий в одной катушке провода, первичной, создает колеблющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует переменное напряжение в другой катушке, вторичной. В типичном трансформаторе магнитные силовые линии, которые соединяют первичную и вторичную обмотки, проходят через железо, поддерживая тесную связь, которая сводит потери мощности к минимуму. Если вы разделяете первичную и вторичную катушки на расстояние, заполненное только воздухом, эти потери возрастают, и передача становится неэффективной.

«Резонанс обеспечивает эффективную передачу энергии», — говорит Солячич, описывая базовую стратегию, которую его команда использовала для получения значительного количества энергии. Это не новая идея: одноименные катушки Теслы используют тот же принцип.

Хороший способ понять, почему резонанс помогает, — это представить себе его механический аналог. Предположим, вы хотите передать механическую энергию через комнату, но все, что у вас есть, чтобы соединить источник энергии с нагрузкой, — это длинная и очень слабая пружина. Вам нужно было энергично качать конец пружины, которую вы держите, двигая ее вперед и назад так быстро и так далеко, как только могли, пока пот не стекал по вашему лбу.Это было бы не очень эффективно, но только при таком усилии дальний конец пружины немного покачивался.

Чтобы облегчить жизнь, вы можете прикрепить свой конец пружины, например, к маятнику, качающемуся по широкой дуге. Теперь рука не будет так болеть, а дальний конец пружины все равно будет шевелиться. Но другая трудность возникает, когда вы пытаетесь прикрепить дальний конец пружины к механической нагрузке. Если вы не будете осторожны, вы обнаружите, что волны энергии, посылаемые вниз по пружине, не поглощаются — большая часть той небольшой энергии, которая достигает дальнего конца, просто возвращается обратно.Чтобы решить эту новую проблему, вы можете присоединить дальний конец пружины ко второму маятнику, построенному точно так же, как и первый. Теперь все, что вам нужно сделать, это слегка ритмично подтолкнуть первый маятник, пока амплитуда его колебаний не станет достаточно большой, чтобы дальний конец пружины начал раскачиваться в такт с ним. И эти маленькие покачивания, в свою очередь, должны были вовремя раскачать второй маятник. Несмотря на то, что в качестве проводника у вас была всего лишь слабая пружина, вы бы передавали энергию через комнату.Тогда вы могли бы сделать с ним что-нибудь полезное — например, разбить окно.

Эта механическая аналогия может показаться немного запутанной, но на самом деле она обеспечивает очень хорошую параллель того, что происходит между связанными резонансными электрическими генераторами, используемыми для индуктивной передачи энергии. Механическая версия даже показывает некоторые тонкости систем беспроводной передачи энергии, например, связь между первичным и вторичным генераторами приводит к возникновению второй, более высокой частоты резонанса. Что еще более важно, этот мысленный эксперимент помогает проиллюстрировать фундаментальную проблему: по мере увеличения частоты и амплитуды колебаний первичная обмотка начинает испытывать значительные потери мощности.Возьмем, к примеру, сопротивление воздуха, которое истощило бы энергию качающегося маятника. Для электрических генераторов большая часть потерь возникает именно из-за сопротивления проводов.

Поэтому, когда Солячич называет свою систему «эффективной», он говорит в относительном выражении. Фактическая эффективность от розетки к лампочке в его демонстрации заставила бы защитника окружающей среды съежиться — она составила всего 15 процентов. Тем не менее Солячич и его коллеги были настолько воодушевлены перспективами использования таких индуктивных систем для зарядки мобильных телефонов и ноутбуков на расстоянии, что основали стартап для коммерциализации этой технологии.В компании WiTricity Corp., расположенной в Уотертауне, штат Массачусетс, сейчас работает около 20 сотрудников.

Как ни странно, еще до того, как работа Солячича появилась в печати, другие сотрудники Массачусетского технологического института занимались проблемой беспроводной передачи энергии на короткие расстояния. Джефф Либерман, в то время аспирант медиа-лаборатории Массачусетского технологического института (а ныне ведущий программы Time Warp на канале Discovery), не стремился ни к чему практическому; он просто хотел создать интригующее произведение искусства — парящую лампочку, которая загоралась.Таким образом, он столкнулся с той же проблемой, с которой столкнулись Солячич и его коллеги: получить питание от чего-либо без подключения к нему проводов. Решение Либермана отличалось от решения Солячича в деталях, но фундаментальный подход, который он использовал, был тот же.

ЯРКАЯ ИДЕЯ: Система беспроводного питания Intel (вверху) была вдохновлена ​​MIT (внизу). Фото: Вверху: Intel; Внизу: Марин Солячич/Science

«Я знал, что принципы индуктивно-связанных резонансных систем уже существовали», — говорит Либерман, дошедший до того, что консультировал заметки, которые Тесла делал в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс.После долгих экспериментов и с помощью Джозефа Старка III, еще одного аспиранта Массачусетского технологического института, написавшего магистерскую диссертацию по беспроводной передаче энергии, Либерману удалось в 2005 году построить плавающую светящуюся лампочку. Но он не знал о работе Солячича на физическом факультете. пока не вышли научные статьи профессора на эту тему.

Эти статьи привлекли к группе Солячича, а затем и к их дочерней компании, большое внимание за пределами Массачусетского технологического института. И почему бы нет? Название WiTricity — это, конечно же, игра с Wi-Fi.Это напоминает образы беспроводной передачи мощности по домам и офисам точно так же, как Wi-Fi-радио распространяет доступ в Интернет. Страница на веб-сайте WiTricity, безусловно, обыгрывает это изображение, демонстрируя художницу, изображающую компактную передающую катушку, расположенную в потолке гостиной, которая подает питание на настенный телевизор, различные лампы и ноутбук, стоящий на журнальном столике.

Такие мысли также побудили Intel изучить перспективы беспроводного питания в своих лабораториях в Сиэтле, где исследователи разработали то, что они назвали Wireless Resonant Energy Link.«Нас вдохновил документ Массачусетского технологического института, — говорит Джошуа Р. Смит, инженер Intel, возглавляющий эту работу. Но система, впервые продемонстрированная Intel в 2008 году, использует плоские катушки, а не штопорные катушки, которые Солячич и его коллеги описали годом ранее. «Мы не хотели использовать спираль, которую трудно поместить в ноутбук», — говорит Смит.

Оказывается, не надо. Основная причина спиральных катушек Солячича заключается в том, что они обеспечивают не только индуктивность, но и емкость благодаря разделению между соседними витками.Так что на радиочастотах эти катушки резонировали без отдельных конденсаторов. Преимущество, как полагал Солячич, когда разрабатывал их, заключалось в отсутствии потерь от конденсаторов, что, возможно, было преувеличено. WiTricity, как и Intel, отошла от оригинальной конструкции спиральной катушки Soljacic, потому что громоздкая форма штопора была бы неудобной. «Если вы собираетесь питать устройство, вы хотите, чтобы катушка захвата была в устройстве», — говорит технический директор WiTricity Кэти Холл.

Другое ограничение менее известно, по крайней мере, менее обсуждается. Это происходит из-за силы генерируемых электромагнитных полей и того, как они сравниваются с уровнями, которым люди добровольно подвергают себя.

Как электромагнитные поля влияют на здоровье, это богатая тема, как для того, что известно об этом, так и для того, что нет. Последняя категория включает в себя множество возможностей, которые могут показаться более или менее разумными, в зависимости от вашей точки зрения.Но на радиочастотах некоторые эффекты неоспоримы.

«Воздействие очень высокой радиочастотной энергии нагревает вас — в этом нет никаких сомнений», — говорит Ричард Стрикленд, руководитель консалтинговой компании RF Safety Solutions. Он указывает, что рекомендации по воздействию радиочастотного излучения различаются в зависимости от места. В Соединенных Штатах, например, многие следуют стандарту IEEE C95.1, тогда как европейцы обычно придерживаются несколько более строгих правил Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP).

Рассмотрение этих ограничений должно отрезвить любого, кто надеется отправить значительное количество энергии с помощью электромагнитных полей. Возьмите рекомендации ICNIRP для радиочастотных полей на частоте 10 мегагерц, частоте системы, которую построили Солячич и его коллеги из Массачусетского технологического института. Для этой частоты в этих рекомендациях указано, что население не должно подвергаться воздействию магнитных полей силой более 0,073 ампер на метр или электрических полей силой более 28 вольт на метр. Если бы эта РЧ-энергия излучалась от удаленной антенны, вы могли бы применить только предел магнитного или электрического поля, потому что отношение полей было бы фиксированной величиной.Но индуктивная передача энергии такого рода происходит в так называемом ближнем поле антенны (катушке), поэтому взаимосвязь между электрическим и магнитным полями не так проста.

Согласно их статье Science от 2007 года, Солячич и его коллеги измерили магнитное поле величиной 1 А/м на полпути между передающей и приемной катушками, что почти в 14 раз превышает предел ICNIRP. Электрическое поле составляло 210 В/м, что превышает предел ICNIRP в 7,5 раза.Все становится еще хуже, если рассматривать поля ближе к катушкам. На расстоянии двадцати сантиметров магнитное поле превышало предел ICNIRP более чем в 100 раз, а электрическое поле — в 50 раз.

«Они не смогут заполнить комнату полями и не придумать проблем», — говорит Грант Ковик, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Оклендского университета в Новой Зеландии. Он должен знать: Ковик и его коллега из Окленда Джон Бойс уже два десятилетия работают над созданием таких систем, которые, несмотря на то, что они не получили широкой огласки, на самом деле широко используются для различных приложений, где шнуры питания были бы проблематичными.

ВНЕШНИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ: Значения магнитного поля (вверху) и значения электрического поля (вверху) для беспроводной энергосистемы Массачусетского технологического института (желтый и красный) значительно превышают ограничения ICNIRP (зеленый). Фото: CreativeCommons

Одним из таких приложений является погрузочно-разгрузочные работы. Компания Daifuku Co., базирующаяся в Осаке, Япония, например, получила лицензию на патент Оклендского университета на создание гусеничных конвейерных систем с движущимися платформами, которые питаются по беспроводной сети. Эти системы составляют значительную часть стоимости Daifuku в размере 2 долларов США.5 миллиардов ежегодных продаж, не генерируют мелкие частицы, которые загрязняют чувствительные процессы, такие как изготовление микросхем, как это обычно делают щеточные электрические контакты. Такие транспортные средства полезны и в других промышленных условиях. Audi и BMW, например, используют тележки с индуктивным питанием на своих сборочных линиях, и эти системы оказываются более надежными, чем те, которые полагаются на щеточные контакты.

Еще одно хорошо зарекомендовавшее себя применение — зарядка электромобилей. Более десяти лет назад злополучный EV1 от GM заряжался с помощью индуктивной пластины вместо того, чтобы подключать его к розетке.В древнем портовом районе Генуи, Италия, вы найдете электрические автобусы, которые заряжаются беспроводным способом с колоссальной скоростью 60 киловатт в течение 10 минут каждый час, припарковавшись над плоскими зарядными катушками, встроенными в дорожное покрытие. Система была построена компанией Conductix-Wampfler из Вайль-на-Рейне, Германия, которая также получила патенты Оклендского университета.

Эти системы давно зарекомендовали себя как способные передавать энергию по беспроводной сети, часто в больших количествах, и с хорошей эффективностью.Это возможно, потому что они передают мощность по воздуху только на короткое расстояние — максимум несколько десятков сантиметров — совсем не то, на что рассчитывают WiTricity и Intel. Ключевой вопрос заключается в том, сделают ли инженерные усовершенствования большее расстояние практичным.

«Я скептически отношусь к передаче [энергии] на расстояния, превышающие диаметр катушки», — говорит Менно Трефферс, который работает в Royal Philips Electronics и возглавляет консорциум Wireless Power Consortium, созданный два года назад. направлена ​​на установление отраслевых стандартов для беспроводной зарядки бытовой электроники.Прямо сейчас вы можете получить подставки для беспроводной зарядки, если купите ноутбук Dell Latitude Z или смартфон Palm Pre. Владельцы BlackBerry и iPhone также могут получить эту функцию, если приобретут специальные зарядные устройства на вторичном рынке.

Идея, которую продвигает Консорциум беспроводной энергии, заключается в том, что в конечном итоге вы сможете купить одну зарядную панель, которая будет заряжать любое устройство, которое вы положите сверху, независимо от марки. Трефферс стремится привнести такую ​​функциональную совместимость в то, что он считает расцветающей потребительской технологией, но он не ожидает, что она дойдет до того момента, когда вы сможете подзаряжать свою мобильную штуковину во время ее использования.«Вы не можете заряжать свой BlackBerry, сидя на диване», — говорит он.

Эберхард Ваффеншмидт, инженер-электрик Philips, работавший с Трефферсом, исследовал вопрос о том, на каких расстояниях возможна резонансная индуктивная зарядка. Его расчеты показывают, что прототипы систем, которые продемонстрировали Intel и WiTricity, раздвигают границы того, что практически можно сделать без падения эффективности до смехотворно низкого уровня. И даже если можно было бы допустить низкую эффективность, уровни радиочастотного поля, необходимые для передачи действительно полезного количества мощности даже на скромные расстояния, были бы выше того, чему вы могли бы разумно подвергнуть людей.«Все журналисты пропустили это», — говорит Ваффеншмидт, добавляя, что «у [зарядных] подушек такой проблемы нет».

Нет ли способа увеличить расстояние, на которое вы можете передавать энергию по беспроводной сети? Конечно есть, но не индуктивно. Если у вас есть свободный путь, вы можете использовать микроволны или лазерные лучи, как уже неоднократно демонстрировалось. Или просто будь проще. «Солнечный свет отлично подходит для передачи энергии на большие расстояния», — шутит Трефферс.

Даже если резонансная индукция в конечном итоге будет ограничена короткими расстояниями, она все же может оказать большое влияние, особенно на будущее транспорта.«Теперь у нас [есть средства] для безопасной и эффективной зарядки автомобиля через промежутки от 20 до 40 сантиметров, и мы считаем, что можем встроить это в дорожную систему», — говорит Кович. «Вероятно, это произойдет через десять лет, но у вас должно быть видение, и наша цель — системы с питанием от дорог».

Небольшой шаг в этом направлении делает берлинская компания Bombardier Transportation, которая готовится предложить электрический трамвай с индуктивным питанием через проезжую часть. Хотя есть и другие способы избежать проблем с кабелями трамвая, которые трудно обслуживать [см. «Топливные элементы могут возродить трамвай», IEEE Spectrum, сентябрь 2009 г.], система Bombardier под названием Primove позволяет избежать многих проблем, с которыми сталкиваются некоторые конкурирующие системы. решения лица.

Если этот подход к питанию трамваев приживется, то, возможно, следующими станут электрические автобусы с более широким радиусом действия. Вполне разумно думать, что через несколько десятилетий частные электромобили также смогут получать по крайней мере часть своей мощности по беспроводной связи с соответствующим образом оборудованных дорог. Кто знает? Возможно, первые пользователи современных электромобилей смогут модернизировать свои автомобили, чтобы получить такой импульс во время круиза. Тогда даже люди, купившие свои родстеры Tesla в 2010-х годах, смогут летать по автомагистралям будущего с индуктивным питанием.Такая вещь наверняка понравится дальновидному тезке этого родстера.

Дальнейшее исследование

СЛАЙД-ШОУ: Чтобы узнать больше о беспроводной энергетической башне Tesla, перейдите на Power Tower

Tesla.

 

Никола Тесла построил гигантскую башню для беспроводной передачи электроэнергии по всему миру

Беспроводная экспериментальная станция Теслы, Шорхэм, Лонг-Айленд, 22 августа 1907 года. Bettmann/Getty Images

Башня поднялась в небо на 187 футов. Основание было деревянным, а гигантский шар диаметром 68 футов был сделан из стали.Говорят, что в земле внизу были туннели и «железная корневая система», уходящая глубоко в землю. Никола Тесла, изобретатель и инженер, который помог электрифицировать Америку, считал, что башня стала началом системы, которая могла бы поставлять электричество без проводов всему миру.

В начале 20-го века Тесла прославился своими работами по переменному току. Но у него были другие большие идеи. В своей лаборатории в Колорадо он проводил эксперименты с беспроводной передачей, пытаясь послать электричество через землю.Из его заметок об этой работе трудно сделать выводы. Но кажется, что по крайней мере в одном случае он добился некоторого успеха. По крайней мере, он вернулся на восток, убежденный, что сможет воплотить эту идею в жизнь в гораздо большем масштабе.

Обсудив свою идею с некоторыми из самых богатых людей в мире, Тесла заручился поддержкой в ​​солидных 150 000 долларов от J.P. Morgan. Инвестора больше всего заинтересовала идея беспроводной связи: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони недавно демонстрировал свою систему беспроводной телеграфии, отправляя сообщения с кораблей на сушу.Но у Теслы были большие идеи.

Беспроводная станция Wardenclyffe, показанная в 1904 году, и портрет Теслы, ок. 1900. Библиотека Конгресса/LC-DIG-ggbain-04851

В 1901 году на Лонг-Айленде началось строительство того, что впоследствии стало известно как Башня Уорденклиф. Тесла предполагал, что это станет началом сети башен, по крайней мере, 30, по всему миру. Он считал, что эти башни позволят ему посылать электричество через атмосферу, к которому мог подключиться любой, у кого есть соответствующее оборудование. Электроэнергия будет повсеместной.Он заставит «весь этот земной шар… дрожать».

Эта идея никогда не сработает: научные теории, лежащие в основе мечты Теслы, позже будут разобраны. Электричество может передаваться по воздуху, но количество энергии, необходимое для передачи значительного количества энергии, делает эту систему крайне непрактичной. Но даже для того, чтобы попробовать это, Тесле нужно было больше денег, которые Морган предоставить не хотел. Были сообщения об искрах, летевших из башни один или два раза, но по большей части она оставалась громадным металлическим шаром загадочного назначения.

После того, как финансирование иссякло, Тесла заложил имущество и, в конце концов, когда его финансовые проблемы усугубились, он полностью потерял его. В 1917 году новый владелец, пытаясь возместить часть стоимости, взорвал башню и превратил ее в металлолом. После первого взрыва башня накренилась набок и продолжала наклоняться к земле, неудачный эксперимент, пока рабочие не снесли ее.

Никола Тесла: сеть 5G может реализовать его мечту о беспроводном электричестве

Эта статья о Николе Тесле и беспроводном электричестве опубликована здесь с разрешения The Conversation.Этот контент размещен здесь, потому что эта тема может заинтересовать читателей Snopes; однако он не представляет собой работу проверяющих факты или редакторов Snopes.


На пике своей карьеры инженер-новатор Никола Тесла стал одержим идеей. Он предположил, что электричество может передаваться по воздуху на большие расстояния по беспроводной сети — либо через серию стратегически расположенных башен, либо через систему подвешенных воздушных шаров.

Все пошло не по плану, и амбиции Теслы по беспроводному глобальному электроснабжению так и не были реализованы.Но сама теория не была опровергнута: просто потребовалось бы невероятное количество энергии, большая часть которой была бы потрачена впустую.

Исследовательский документ предполагает, что архитекторы сети 5G, возможно, невольно построили то, что Tesla не удалось построить на рубеже двадцатого века: «беспроводную энергосистему», которую можно было бы адаптировать для зарядки или питания небольших устройств, встроенных в автомобили, дома, рабочие места и фабрики.

Поскольку 5G опирается на плотную сеть мачт и мощный ряд антенн, вполне возможно, что та же инфраструктура с некоторыми изменениями сможет передавать энергию на небольшие устройства.Но передача по-прежнему будет страдать от ключевого недостатка башен Теслы: больших потерь энергии, которые может быть трудно оправдать, учитывая остроту климатического кризиса.

Сети 5G

Одна из башен Теслы, фото 1904 года.
Wikimedia

Десятилетия назад было обнаружено, что сильно сфокусированный радиолуч может передавать энергию на относительно большие расстояния без использования провода для переноса заряда. Та же технология теперь используется в сети 5G: технология последнего поколения для передачи интернет-соединения на ваш телефон с помощью радиоволн, передаваемых с местной антенны.

Эта технология 5G призвана обеспечить увеличение пропускной способности в 1000 раз по сравнению с последним поколением, 4G, чтобы обеспечить возможность подключения до одного миллиона пользователей на квадратный километр, благодаря чему моменты поиска сигнала на музыкальных фестивалях или спортивных мероприятиях останутся в прошлом. .

Для поддержки этих обновлений 5G использует некоторую инженерную магию, и эта магия состоит из трех частей: очень плотные сети с большим количеством мачт, специальная антенная технология и включение передачи миллиметрового диапазона (mmWave) наряду с более традиционными диапазонами.

Последний из них, mmWave, открывает гораздо большую полосу пропускания за счет более коротких расстояний передачи. Для сравнения: большинство WiFi-маршрутизаторов работают в диапазоне 2 ГГц. Если у вашего маршрутизатора есть опция 5 ГГц, вы заметите, что фильмы транслируются более плавно, но вы должны быть ближе к маршрутизатору, чтобы он работал.

Увеличьте частоту еще больше (например, mmWave, которая работает на частоте 30 ГГц и выше), и вы увидите еще большие улучшения в пропускной способности, но вам нужно быть ближе к базовой станции, чтобы получить к ней доступ.Вот почему мачты 5G расположены более плотно, чем мачты 4G.

Мачты 5G сгруппированы более плотно, чем их предшественники.
Lisic/Shutterstock

Последнее волшебство заключается в том, чтобы добавить гораздо больше антенн — от 128 до 1024 по сравнению с гораздо меньшим числом (в некоторых случаях всего двумя) для 4G. Несколько антенн позволяют мачтам формировать сотни лучей, похожих на карандаши, которые нацелены на определенные устройства, обеспечивая эффективный и надежный доступ в Интернет для вашего телефона в пути.

Это те самые ингредиенты, которые нужны для создания беспроводной энергосистемы.Повышенная плотность сети особенно важна, потому что она открывает возможность использования диапазонов миллиметровых волн для передачи различных радиоволн, которые могут передавать как подключение к Интернету, так и электроэнергию.

Эксперименты с мощностью 5G

В экспериментах использовались новые типы антенн для облегчения беспроводной зарядки. В лаборатории исследователи смогли передать мощность 5G на относительно короткое расстояние чуть более 2 метров, но они ожидают, что будущая версия их устройства сможет передавать 6 мкВт (6 миллионных ватта) на расстояние 180 метров.

Для сравнения: обычные устройства Интернета вещей (IoT) потребляют около 5 мкВт, но только в самом глубоком спящем режиме. Конечно, по мере разработки умных алгоритмов и более эффективной электроники устройства IoT будут потреблять все меньше и меньше энергии, но 6 мкВт — это все еще очень малая мощность.

Это означает, что, по крайней мере, на данный момент беспроводная мощность 5G вряд ли будет практичной для зарядки вашего мобильного телефона в течение дня. Но он может заряжать или питать устройства IoT, такие как датчики и сигналы тревоги, которые, как ожидается, получат широкое распространение в будущем.

Например, на заводах сотни датчиков IoT, скорее всего, будут использоваться для мониторинга условий на складах, прогнозирования отказов в оборудовании или отслеживания движения деталей по производственной линии. Возможность передавать энергию непосредственно на эти устройства IoT будет способствовать переходу к гораздо более эффективным методам производства.

Проблемы с прорезыванием зубов

Но до этого нужно будет преодолеть трудности. Для обеспечения беспроводной связи мачты 5G будут потреблять около 31 кВт энергии, что эквивалентно 10 чайникам с постоянно кипящей водой.

Хотя опасения, что технология 5G может вызывать рак, широко опровергнуты учеными, такое количество энергии, исходящей от мачт, может быть небезопасным. Грубый подсчет показывает, что пользователи должны находиться на расстоянии не менее 16 метров от мачт, чтобы соблюдать правила безопасности, установленные Федеральной комиссией по связи США.

Тем не менее, эта технология находится в зачаточном состоянии. Вполне возможно, что будущие подходы, такие как новая антенна с более узкими и более направленными лучами, могли бы значительно снизить потребление энергии — и потери — каждой мачтой.

В настоящее время предлагаемая система скорее напоминает вымышленное «Wonkavision» из романа Роальда Даля «Чарли и шоколадная фабрика», в котором удалось передать кондитерские изделия на телевизоры, но для производства плитки гораздо меньшего размера пришлось использовать огромную плитку шоколада. на другом конце.

Поскольку мощность беспроводной сети 5G будет потреблять большое количество энергии по сравнению с мощностью, которую она будет отдавать устройствам, мощность беспроводной сети 5G на данный момент является спекулятивной. Но если инженеры смогут найти более эффективные способы передачи электричества по воздуху, вполне может быть, что мечта Николы Теслы о беспроводной энергии может быть реализована — спустя более 100 лет после того, как его попытки потерпели неудачу.


Елена Гаура, заместитель декана по исследованиям, Университет Ковентри , и Джеймс Питер Брюси, профессор компьютерных наук, Университет Ковентри

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Беспроводная мощность | Тесла Вселенная

Удар молнии, проходящий через землю и возвращающийся к точке входа с неуменьшаемой силой, было поразительным открытием Николы Теслы, «Волшебника электричества», изобретателя, ученого, ученого.

В связи с этим знаменательным открытием профессор Тесла усовершенствовал практическую систему беспроводного распределения энергии. А универсальное применение беспроводной передачи энергии быстро решит обширные и далеко идущие проблемы в торговле и промышленности и, в конечном счете, произведет революцию во всей структуре мировой социальной и политической экономики.

Тесла уже довел свое открытие беспроводной передачи электроэнергии до точки практического применения.На своем большом экспериментальном заводе на Лонг-Айленде он добился фактических и удовлетворительных результатов в беспроводной передаче энергии, которые в значительной степени способствовали ее скорейшему и успешному внедрению в коммерческое и промышленное использование. Когда все детали его передающей системы будут завершены, и мир в целом примет беспроводную энергию в ее общих целях, чудеса науки и изобретений, динамики и механики, искусства и социальной схемы, которыми мы пользуемся и наслаждаемся сегодня предстанут как антиквариат первобытной эпохи.

Волшебная Лампа Аладдина никогда не использовалась с такой плодотворной целью и никогда не создавала таких невообразимых чудес, как применение беспроводной передачи энергии к некоторым из самых простых приспособлений, повседневных утилит настоящего времени. ; не говоря уже об улучшенных устройствах, которые будут развиваться при его использовании, которые с гениальной изобретательностью предоставят нам будущее.

Рассказывая о событиях, предшествовавших этому, и элементарных деталях открытия, которое неожиданно и бесспорно открыло путь к этому великому осознанию, Тесла рассказывает, что во время систематических исследований, к которым он долго готовился, которые он усердно проводил для Несколько лет, до конца совершенствуя систему беспроводной передачи энергии через естественные среды, землю и воздух, он пришел в 1898 г. к признанию трех существенных требований.Первая заключалась в создании передатчика огромной мощности; во-вторых, усовершенствовать систему индивидуализации и изоляции передаваемой энергии; в-третьих, ознакомиться с законами распространения электрических токов через землю и воздух.

В мае 1899 года профессор Тесла выбрал по разным научным причинам большое плато на высоте шестьдесят пятьсот футов над уровнем моря в окрестностях Колорадо-Спрингс, где окрестности создавали идеальные условия для тщательных наблюдений.Таковы были климатические и другие условия, что он мог слышать раскаты грома за четыреста-пятьсот миль; и он мог бы улучшить эту запись, если бы не утомительное ожидание появления звуков через определенные промежутки времени, как показывает электрическое индикаторное устройство, — почти за час до этого.

Создав свою лабораторию и настроив высокочувствительные приборы, необходимые для предполагаемых экспериментов, он узнал, что земля буквально наполняется электрическими вибрациями.Колорадо с его сухой и разреженной атмосферой славится естественными проявлениями электричества; статическое электричество активно развивается. Разряды молнии во время грозы не только часты, но и часто до невообразимой степени сильны. Во время его пребывания в ходе одной электрической бури произошло около двенадцати тысяч разрядов в течение наблюдаемого периода в два часа, происходящих в радиусе менее тридцати миль. Многие из этих разрядов были настолько тяжелыми, что напоминали гигантские огненные деревья.

Примерно через месяц после того, как начались его наблюдения в Колорадо, Тесла был одновременно удивлен и озадачен, заметив, что на его приборы сильнее влияют разряды, происходящие на больших расстояниях, чем те, которые находятся поблизости. Это представляло запутанную проблему, которая стала еще более загадочной, когда тщательное наблюдение выявило тот факт, что различия не были связаны ни с интенсивностью разрядов, ни с различным соотношением между периодами приемных цепей и периодами земных возмущений.

Однажды ночью, когда я медитировал над этими переживаниями, — говорит Тесла, — меня внезапно поразила одна мысль. Та же мысль пришла мне в голову много лет назад; но тогда я отверг это как абсурдное и невозможное. И в ту ночь, когда оно вернулось ко мне, я снова изгнал его. Тем не менее мой инстинкт пробудился, и я каким-то образом почувствовал, что приближаюсь к великому откровению.

«Третье июля (1899 г.) я получил первое убедительное экспериментальное доказательство истины огромной важности для прогресса человечества.На западе собралась густая масса сильно заряженных облаков, а к вечеру разразилась сильная буря, которая, израсходовав большую часть своей ярости в горах, с большой скоростью понеслась над равнинами. Почти через равные промежутки времени формировались тяжелые и длительно сохраняющиеся дуги. Мои наблюдения теперь значительно облегчились и стали более точными благодаря уже полученному опыту. Я смог быстро обращаться со своими инструментами и был подготовлен. Когда записывающее устройство было правильно отрегулировано, его показания становились все слабее и слабее по мере увеличения расстояния до грозы, пока не прекратились совсем.Я смотрел в нетерпеливом ожидании. Действительно, через некоторое время признаки снова начались, усилились, постепенно уменьшились и снова прекратились. Много раз с регулярно повторяющимися интервалами повторялись одни и те же действия, пока буря, как видно из простых расчетов, с почти постоянной скоростью не отступила на расстояние около двухсот миль. И тогда эти странные действия не прекратились, а продолжали проявляться с неослабевающей силой.

«Когда я сделал это открытие, я был крайне поражен.Я не мог поверить, что то, что я видел, было действительно правдой. Это было великое откровение Природы, которое нужно было принять немедленно и без колебаний. Впоследствии я доверил свое открытие моему ассистенту, и он впоследствии подтвердил его, как и один известный инженер в немецком университете. Позже представились несколько возможностей, которые еще более убедительно и безошибочно выявили истинную природу чудесного явления. Никаких сомнений не осталось — я наблюдал стоячие волны! Каким бы невозможным это ни казалось, эта планета, несмотря на свои огромные размеры, вела себя как проводник ограниченной мощности.

«Все эффекты уменьшаются по мере увеличения крайней линии их радиуса. Например, звуковые эффекты будут исчерпываться в пределах заданного радиуса, который будет определяться атмосферными условиями. Общий закон состоит в том, что на половине расстояния интенсивность воздействия увеличивается вчетверо. И это также относится к электрическим действиям. Но это открытие показало нечто совершенно противоречащее всему предшествующему опыту. Электрический ток мог бы не только проходить через землю с неизменной силой, но при определенных условиях его сила даже возрастала бы с расстоянием.

«Если бы это открытие было сделано в то время, оно дало бы нам практическую беспроводную передачу энергии в коммерческих масштабах по крайней мере десять лет назад. Мир, однако, не был тогда и еще не готов принять его. Человек — то есть дилетант, человек, несведущий в динамических силах и научной инженерии, — не понимает, как один элемент связан с другим. Если бы я попытался в то время выпустить на рынок устройство для беспроводной передачи энергии, мир не использовал бы его.Могут пройти годы, прежде чем он будет образован, чтобы воспринять эти новые идеи и совершенство этого открытия. Среднестатистическому гражданину трудно понять или сформировать адекватное представление об огромном значении этого чудесного открытия Природы или о колоссальных возможностях, которые развитие и совершенствование этого открытия гарантирует человечеству».

Полное развитие возможных двухсот пятисот миллионов лошадиных сил из водопадов и ручьев Соединенных Штатов было материально затруднено и ограничено ограниченной территорией, по которой гидроэлектроэнергия может практически передаваться по проводам.Один только Ниагарский водопад может обеспечить пятую часть всей энергии, потребляемой в настоящее время промышленностью и железными дорогами. В какой-нибудь отдаленный день их мощность может быть полностью использована путем отвода всего объема через туннели к турбинам ночью, зарядки огромных аккумуляторных батарей своей энергией для использования в течение следующих двенадцати часов и повторного перекачивания воды через водопад в течение дня, чтобы удовлетворить потребности. настроения народа.

Однако, за исключением Ниагары, большинство крупных энергетических центров страны настолько удалены от населенных пунктов, что было практически невозможно передать их энергию в места, содержащие сердце нашей промышленности, и во многих случаях, особенно среди в западных горах они настолько труднодоступны, что затрудняют или затрудняют создание промышленных предприятий в этих местах или в пределах досягаемости линий электропередач.Но с беспроводной передачей энергии энергия водопада реки Колумбия, которая, кстати, составляет семь или восемь миллионов лошадиных сил, может быть использована для запуска двигателей промышленности, для освещения и обогрева домов и приготовления пищи на Атлантическом океане. побережье так же легко, как и на Тихом океане, в Портленде, штат Мэн, а также в Портленде, штат Орегон; или пять миллионов лошадиных сил из реки Сакраменто в Маниле так же легко, как и в Сан-Франциско. Миллионы лошадиных сил будут потрачены впустую в потоках северной части Тихого океана, чтобы повернуть каждое колесо промышленности и привести в движение движение каждой железной дороги в стране; и с появлением беспроводной энергии она будет развиваться вместе с другими миллионами гидроэлектроэнергии в других местах, поскольку потребление создает спрос на нее.

Гигантский энергетический объект в мире, водопад Замбези, был недавно обнаружен в неизведанном сердце Африки. За его гранью в течение столетий каждую минуту каждого дня тратилось впустую тридцать пять миллионов лошадиных сил, достаточно энергии, чтобы обеспечить электроэнергией большую часть мира, более чем достаточно для снабжения торговли и промышленности Соединенных Штатов. Из-за своего изолированного расположения он бесполезен для человечества и будет бесполезен до тех пор, пока беспроводная энергия не позволит заставить вращаться колеса тысяч отраслей промышленности в любом месте на земле с ее великолепной энергией.

В то время как широкая общественность не доверяла Тесле в отношении прогресса его работы по совершенствованию его системы беспроводной передачи энергии, ученые и инженеры-электрики во всех странах внимательно и с большим интересом следили за такими разработками, как он. открылся техническому миру. Однако по очевидным причинам было бы неблагоразумно раскрывать фактические рабочие детали системы или специфический характер используемого аппарата до тех пор, пока он не решит разместить свой передатчик на рынке в коммерческих целях.

«Есть, — говорит Тесла, — много недопонимания в отношении моей беспроводной системы. Одни считают, что передача осуществляется по воздуху, а другие — что токи проходят только по земле. На самом деле обе среды служат транспортными средствами. Ток проходит через землю, но эквивалентное электрическое смещение также происходит в воздухе, точно так же, как когда передача осуществляется по одному проводу без возврата, принцип, осуществимость которого я продемонстрировал в своих предыдущих исследованиях.

«С помощью этой системы, — продолжает он, — беспроводная энергия может передаваться к антиподам с такой же легкостью, как и на расстояние в несколько кварталов. Количество энергии, которую излучает передатчик, не имеет значения; но ввиду того факта, что земля огромна и что существуют практические пределы количества энергии, собираемой в любом отдельном приемнике, необходимо иметь очень мощную передающую установку.

«Однако, — поясняет он, — объем энергии — указанная лошадиная сила генерирующей установки — ни в малейшей степени не повлияет на лимит передачи.То есть установка, вырабатывающая двести лошадиных сил, будет передавать свою энергию на такое же неограниченное земное расстояние, как и установка, вырабатывающая двести тысяч лошадиных сил. Энергия или мощность не будут уменьшаться в эффективности по мере увеличения расстояния передачи, как в случае с электрической энергией, передаваемой по проводам. Эффективность передачи будет одинаковой, независимо от расстояния или количества.

«При передаче энергии по проводу, — указывает профессор Тесла, — возникают определенные потери из-за сопротивления проводника; но земля — проводящее тело таких огромных размеров, что потери практически отсутствуют, так что расстояние ничего не значит.Среднему интеллекту это покажется непостижимым. Мы постоянно сталкиваемся с ограничениями, и труднее всего понять те истины, которым противоречат наши чувства. Например, одной из труднейших задач было убедить человеческий разум в том, что Земля вращается вокруг Солнца; ибо глазу это казалось как раз противоположным».

Что касается стоимости беспроводной энергии, сделана оценка, согласно которой она составляет примерно одну шестнадцатую стоимости существующих средств и источников снабжения.Во всяком случае, Тесла говорит, что это будет намного дешевле, чем любой другой источник, известный человеку. «Благодаря беспроводной энергии, — продолжает он, — мы могли бы использовать расточительную энергию настоящего: передача потребовала бы лишь небольших затрат, а аппаратура была бы самой простой и дешевой».

Стоимость проводной передачи варьируется в зависимости от соотношения расстояния между пунктом производства и потребителем, которое определяется инвестициями в транспортные магистрали и их обслуживанием, которое увеличивается с расстоянием.Кроме того, на длинных линиях, например, от Ниагарского водопада до точек, удаленных примерно на двести миль, потери тока увеличиваются с каждой милей и, если бы линия была проведена достаточно далеко, уменьшились бы в объеме настолько, что в конечном итоге течение потеряло бы практическую силу. производство энергии. Наиболее оптимистично настроенные инженеры считают, что при использовании самых совершенных средств транспортировки по проводам предел расстояния составляет немногим более пятисот миль. При беспроводной передаче не будет никаких ограничений, кроме земного пространства, и стоимость передачи энергии к антиподам не будет больше, чем на завод, расположенный в квартале от электростанции.

В Тесле уверяют, что в релейных или трансформаторных станциях совершенно не будет необходимости, так как потребитель сможет получать электроэнергию напрямую, где бы он ни находился. Также не будет конфликта или интерференции токов. Например, две фабрики, расположенные в одном квартале, или две параллельные железные дороги, или две конкурирующие пароходные линии могли получать энергию независимо от отдельных источников, один из Африки, другой из Ниагары. Кроме того, его усовершенствованная система положительной избирательности абсолютно не позволит недобросовестному потребителю украсть его энергию из воздуха, точно так же, как он не смог бы использовать ключ от двери своего амбара для манипулирования временным замком на банковском сейфе, настолько полной будет индивидуализация токи.Кроме того, это устраняет элемент монополии власти.

В области транспорта беспроводная энергия произведет одни из самых больших изменений в вещах, как они есть. Во-первых, паровой поезд и корабль уйдут в историю вместе с колыбелью, цепом и прялкой. И шумное пыхтение дымящегося, вонючего автомобиля скоро станет воспоминанием.

Профессор Тесла до сих пор усовершенствовал свою оригинальную систему изоляции в беспроводной передаче энергии, что он может управлять, например, автоматикой в ​​виде миниатюрного подводного корабля, которым он может легко управлять и маневрировать по своему желанию, — пуск, остановка, ускорение, поворот, движение задним ходом, пикирование, подъем простым манипулированием волновым импульсом.

«Когда моя система будет готова, — говорит он, — корабль без экипажа может быть отправлен из любого порта мира в любой другой порт Семи Морей, приводимый в движение беспроводной энергией от электростанции в любой точке земного шара. , и контролируется и маневрирует абсолютно и точно с помощью телеавтоматики».

Корабль в его фактическом положении в море не только будет виден телеавтоматическому оператору, но также будет воспроизводиться с помощью визуализирующего аппарата или аэрокамеры детальная и точная сцена, изображающая его окружение, состояние моря и погоду.

Благодаря беспроводному питанию и телеавтоматическому управлению кораблями в море будет устранена всегда угрожающая bete noire моряка, опасность столкновения в тумане и ночи или столкновения со скалами или отмелями. Для корабля без экипажа оператор, сидящий в своем диспетчерском пункте на суше, окруженный чувствительными устройствами, с помощью которых любая точка земли или моря, которую он выберет, может быть визуализирована перед ним, также «почувствует» приближение другого корабля или близость к нему. к айсбергу или отмели, когда он легко отклонил бы курс корабля от опасности.Корабли, перевозящие только грузы, будут без экипажа, они будут такими же водонепроницаемыми и герметичными, как подводные лодки, плавучими благодаря вакууму и практически непотопляемыми.

Будущее развития беспроводной энергетики может сделать безрассудным для любой страны иметь на плаву военный корабль. Секрет чужой схемы избирательности может быть раскрыт врагу, когда орудия его собственных кораблей могут быть обращены против однотипных кораблей и целый флот уничтожен снарядами из их собственных орудий, или их магазины могут быть взорваны противником в любой момент. буду.Однако если в беспроводном будущем появятся линкоры, они будут без экипажа. Они будут маневрировать, их орудия будут заряжаться, наводиться и стрелять, а их торпеды будут сбрасываться с безошибочной точностью руководителем морской войны, сидящим перед телеавтоматическим коммутатором на суше.

«В результате моего открытия придет время, — сказал Тесла, — когда одна нация сможет уничтожить другую во время войны с помощью этой беспроводной силы: огромные языки электрического пламени, вырвавшиеся из земли вражеской страны». может уничтожить не только людей и города, но и саму землю.Я понимаю, что пропагандировать это действительно опасно. На первый взгляд, это может означать уничтожение народов мира злонамеренными личностями. Поначалу публика могла бы рассматривать совершенство такого изобретения как бедствие. Мы говорим, что все изобретения помогают преступнику в его работе. Сегодня грабители сейфов презирают использование динамита, обращаясь к электрическим приспособлениям, чтобы срезать замок с сейфа. Поэтому миру повезло, что девяносто процентов. его люди хорошие, и это только десять процентов.имеют злые намерения: в противном случае все изобретения могли бы быть обращены скорее во зло, чем во благо».

Как и морские корабли, так и гигантские грузовые корабли воздушных дорог будут управляться, подниматься в воздух, посылаться со свистом на двести миль — прямой экспресс и почта, возможно, на триста или четыреста миль- в час, опущены в запланированные места посадки в пути, при этом ход разгрузки и погрузки был виден оператору, и снова подняты и отправлены в полет диспетчером телеавтоматики в штабе линии.Возможности той роли, которую безэкипажные воздушные корабли могут сыграть, сбрасывая на города противника землетрясущие бомбы, очевидны.

Никола Тесла

Пассажирские авиаперевозчики с беспроводным приводом, палубы которых закрыты или защищены от удушающего, удушающего легких порыва воздуха, путешествующего со скоростью 300-400 миль в час по маршрутам на больших высотах, можно пообедать в шесть часов в Нью-Йорке. Йорк и завтрак на следующее утро в Сан-Франциско, Лондоне или Париже, или обед в Сан-Франциско и чай на следующий день в Кантоне или Токио.

Воздушный корабль изобретения Теслы не будет ни аэропланом, ни дирижаблем, у него не будет крыльев, газовых мешков или лопастей пропеллера. Все это, говорит он, невозможно при постройке коммерчески пригодного дирижабля. Самолет он считает не более чем забавной игрушкой, транспортным средством для демонстрации азартным спортсменом; и не будет чем-то большим, потому что в своих существенных принципах она имеет непоправимые недостатки, которые абсолютно фатальны для коммерческого успеха. Воздушный корабль Теслы будет настолько же прочным, прочным и надежным, и в целом таким же летным, как и мореходный корабль сегодняшнего дня.Он будет поддерживать устойчивый ровный киль и ни в малейшей степени не будет зависеть от воздушных потоков или каких-либо погодных условий.

Размер этих воздушных кораблей может быть ограничен только площадью жилых помещений, предусмотренных для их посадки. Или же их можно сделать достаточно маленькими, с такими легкими и простыми в обращении, что школьница и мальчик могут ездить на них в школу и из школы и в большей безопасности, чем гулять по городским улицам. Одноместный, двухместный или трехместный пассажирский аэрокар типа профессора Теслы будет также более популярен для индивидуального и независимого передвижения, по делам или для удовольствия, чем велосипед в период своего расцвета или бензиновый автомобиль в лучшем виде.Тогда городской пассажир будущего сможет путешествовать между работой и домом на своем беспроводном аэрокаре и может улететь на много миль дальше, в безлюдные холмы и долины, на берега морей и озер, чтобы обустроить себе дом.

Однако до того, как широкая публика будет полностью осведомлена о популярном использовании аэронавигации в качестве общей полезности, беспроводная энергия будет в основном, если не повсеместно, применяться на железных дорогах. На самом деле весьма вероятно, что, помимо промышленности и морской торговли, беспроводная энергия найдет свое первое применение для железнодорожного транспорта.Это будет идеальный источник энергии, а получаемые в результате преимущества и экономические выгоды будут, вернее, чем банально, слишком многочисленны, чтобы их можно было упомянуть в чем-то меньшем, чем в томе.

Будут сэкономлены миллионы тонн угля, которые сейчас расходуются на перевозку топлива к угольным точкам. Использование гидроэлектроэнергии позволит сохранить угольные ресурсы. Тяжелый паровоз с гусеницами будет брошен на свалку. Дым, копоть и грязь путешествия будут устранены. Прямая беспроводная связь с моторами под каждым вагоном позволит отказаться от смертоносного третьего рельса и стотонного электродвигателя.Устройства безопасности с беспроводным управлением сделают столкновение невозможным, а беспроводные поезда обеспечат комфорт и электрическое удобство последних достижений в отелях.

Максимальная скорость определяется способностью гусеницы выдерживать нагрузку. А благодаря беспроводному питанию будет дешевле преодолевать горы, заполнять долины и наводить мосты, чем работать на поворотах и ​​уклонах. С их упразднением и с дорожным полотном, уложенным примерно на уровне, прямо по прямой на сотни миль, и с гироскопическим механизмом Теслы, обеспечивающим устойчивость и предотвращающим боковое столкновение, двести или триста миль в час могут поддерживаться с безопасностью и комфортом.Затем можно было позавтракать с видом на Золотые Ворота, а вечером пойти в бродвейский театр и вернуться домой до полудня следующего дня.

Беспроводная энергия позволит отправлять без экипажа легкие сигарообразные стальные почтовые вагоны по извилистым, неуклонным надземным или надземным путям через всю страну с невероятной скоростью. Он может управляться телеавтоматически с конечного распределительного щита, откуда поезд может запускаться, ускоряться и останавливаться, или «местный» вагон высаживается, а другой без остановок принимается в городах или на перекрестках в пути.Письма, отправленные в Нью-Йорке утром, могут затем быть переданы адресату почтальоном в Сан-Франциско во время дневной доставки или деловым человеком из Чикаго, когда он придет в свой офис в середине дня.

Одним из больших недостатков существующей системы беспроводной телеграфии являются серьезные помехи для сообщений из-за несовершенного контроля избирательности, обеспечиваемого главным образом настройкой. Понимая, что такие помехи ограничивают его наибольшую полезность, Тесла уже давно проводил эксперименты на совершенно других линиях передачи, в которых он развил совершенную изоляцию и избирательность.Он обнаружил, что любая желаемая степень индивидуализации аэрографического и аэрофонного массажа может быть достигнута за счет использования большого числа совместных элементов и произвольных вариаций их отличительных черт и порядка следования, так что не только многие тысячи, но даже миллионы одновременных Сообщения аэрографа и аэрофона могут передаваться через одну проводящую среду без малейших помех.

Общий термин «Всемирная телеграфия» был предложен для схемы передачи разведывательной информации Теслы, хотя термин «Всемирная аэрофония» был бы более уместным, поскольку его система сделает разговор так же практически возможным, как и телеграфирование через земной шар или вокруг него, а также легко человеку, использующему свой аэрофон на антиподах, как человеку в офисе в соседнем квартале.Он также не потребует больших, громоздких приспособлений для отправки или приема аэрографных или аэрофонных сообщений; такой, например, как требуется в настоящей беспроводной системе. Вместо этого, уверяет нас Тесла, для этой цели нужно небольшое, дешевое и чрезвычайно простое устройство, настолько компактное и портативное, что его можно носить в кармане, можно установить или держать в руках в любом месте на суше или на море, в то время как оно посылает через посредника передачу. рассылает сообщения в любую часть земной вселенной, или принимает такие специальные сообщения, которые могут быть для нее предназначены, или записывает мировые новости, постоянно посылаемые различными станциями распространения новостей.

Профессор Тесла уверен, что его система передачи информации представляет собой по своим принципам действия, используемым средствам и возможностям применения радикальный и плодотворный отход от того, что было сделано раньше. «Я не сомневаюсь, — добавляет он, — что она окажется весьма действенной в деле просвещения масс, особенно в еще нецивилизованных странах и менее доступных районах, и что она существенно добавит к общей безопасности, комфорту, удобству и поддержанию мирные отношения.Он включает в себя использование ряда растений, все из которых способны передавать индивидуальные сигналы в самые отдаленные уголки земли. Каждую из них желательно расположить вблизи какого-нибудь важного центра цивилизации, а новости, поступающие в нее по любым каналам, будут мелькать во всех точках земного шара. Так вся земля превратится как бы в огромный мозг, способный откликнуться в любой из своих частей. Поскольку одна установка мощностью в сто лошадиных сил может управлять сотнями миллионов инструментов, система будет иметь практически бесконечную рабочую мощность, и она должна значительно облегчить и удешевить передачу информации.

С универсальной аэрофонией, доступной с помощью удобного карманного инструмента, воздухоплаватель, забрасывающийся в отдаленные внутренние районы необитаемой Канады, никогда не будет упоминаться в новостях как «потерянный». Исследователь, стремящийся достичь земных полюсов или отправляющийся в дебри неизведанных регионов мира, сможет ежечасно поддерживать связь со своими друзьями, сообщать миру о своем прогрессе или посылать призывы о помощи или спасении. над унылыми ледяными полями, пустынными пустошами или твердынями джунглей.Кроме того, человек, охотящийся в больших лесах или путешествующий в одиночку по суше или по морю, может провести одинокий вечер, разговаривая с домашними людьми. Никогда не будет никаких сообщений о том, что «линия занята» от Центра на этом аэролайне. Не будет никакого подслушивания «партийных линий» или задержек через невнимательного центра; ибо, вот! центра не будет. Каждый инструмент и его оператор сами по себе будут центральным аэрофоном; все вызовы осуществляются напрямую от вызывающего прибора к вызываемому.И любой оператор со своим индивидуальным карманным инструментом может вызвать любой другой инструмент в любой точке земного шара, просто настроив селективное устройство на своем инструменте так, чтобы оно соответствовало желаемому.

«На моем заводе на Лонг-Айленде, — говорит этот фокусник, — когда вся аппаратура будет усовершенствована для коммерческого использования, я смогу с моего аэрофона звонить по любому телефону во вселенной, и, хотя это кажется немыслимым, тем не менее верно, что мой тихий голос через тонкий аппарат, который я достраиваю, сможет установить крайние пределы всего мира, дрожащего от вибраций его силы.Что же касается современного беспроводного телеграфа и зарождающегося беспроводного телефона, то они представляют собой лишь жалкий шаг в области беспроводной передачи.

«Еще одним ценным применением моей беспроводной системы, — продолжает он, — будет управление часами от основного беспроводного передатчика времени. Эти часы будут чрезвычайно просты, не потребуют абсолютно никакого внимания и будут показывать строго точное время».

Фермер будет одним из самых больших бенефициаров беспроводной передачи электроэнергии; а через него, в результате повышения урожайности и снижения себестоимости продукции, горожане и общественность в целом.

Несколько лет назад один из великих американских изобретателей объявил об открытии того, что изношенные почвы можно сделать удивительно продуктивными с помощью более или менее простого процесса электрообработки, и он оказал миру неизмеримую услугу, раскрыв этот процесс. Но на этом все закончилось. Обеспечить подачу электроэнергии, достаточную для завершения процесса на шести миллионах ферм страны, было совсем другой проблемой; ибо в этом случае ни долины, ни равнины, ни склоны холмов не могли достаться Мухаммеду, чтобы он пропустил их как воду через его электрический аппарат, но Мухаммед должен был отправиться со своим оборудованием туда, где лежала земля, которую нужно было обработать.

Благодаря совершенству своего открытия Тесла предоставит способ обеспечить каждую ферму, не только в Соединенных Штатах, но и во всей вселенной, достаточным количеством электроэнергии для эффективного применения лечения. И, вуаля! фермер, который сегодня ездит на плуге за упряжкой лошадей или тащит бригаду за трактором, завтра может аналогичным образом ездить на орудии, работающем от беспроводной энергии, с помощью которого почва вместо того, чтобы переворачиваться, как с плугом, будет переворачиваться. подняты в борозде — глубокие ломтики и пропущены через чудесно изобретенную машину бесконечной лентой, разбитой на мельчайшие частицы и превращенной в пепел, когда она подвергается необходимой обработке электричеством, снабженной частью беспроводной передачи, тщательно измельченной и сделанной твердой. поскольку он оставляет орудие в идеальном посевном или растительном ложе, заряженном достаточным количеством доступной и растворимой пищи для растений, чтобы произвести количество и качество урожая, превосходящие нынешние ожидания самых оптимистичных современных ученых-агрономов.Также утверждается, что одним из преимуществ беспроводного электричества станет возможность управлять погодой в любом месте, либо предотвращая, либо вызывая дожди для удовлетворения потребностей почвы и урожая.

Из двух миллиардов акров в континентальной части Соединенных Штатов примерно половина оценивается как пригодная для возделывания в ее нынешнем состоянии. Некоторые из них настолько сухие, что вы даже не подумаете поднять над ними зонтик. В 1910 году наши улучшенные сельскохозяйственные угодья составляли четыреста семьдесят пять миллионов акров.Орошение и дренаж — главные факторы, которые должны решить проблему возделывания на большей части оставшихся обширных площадей, которые могут быть мелиорированы и обработаны.

Беспроводная мощность предлагает средства решения. В локации нет бара. Не имеет значения, поступает ли ток от электростанции в сообществе или от гидроэлектростанции в джунглях Африки; стоимость будет такой же. Из далеких ручьев или из больших колодцев на земле фермер может черпать воду в виде буквального потока для орошения своих полей с помощью мощных роторных насосов, еще одного изобретения Теслы, которые обладают во много раз большей производительностью для своего размера и требуют меньше энергии, чем любой насос до сих пор. произведено.Или, с другой стороны, он может осушать полузатопленные и иначе невозможные болота, обычно самые богатые из всех почв естественным плодородием. С грядущим применением беспроводной связи для этой цели наши миллионы акров выжженных пустынных земель и мрачных болот могут быть превращены в райские сады, откуда появятся миллиарды тонн зерна, фруктов и овощей и миллионы голов крупного рогатого скота по колено. пастбища для удовлетворения потребностей постоянно растущего населения.

Более того, каждое хозяйство, где бы оно ни находилось, может иметь свои индивидуальные беспроводные терминалы для управления полевыми орудиями, приводом машин, — фрез, дробилок, молотилок, мельниц, — а также для облегчения домашнего труда , запустив электрическую стиральную машину, отжим, сушилку, гладильную машину, швейную машину, тестомес и хлебопекарню, измельчитель, мельницы для специй, сепаратор сливок, маслобойку, морозильник и все для приготовления пищи, а также отапливать дом зимой и запустить холодильную установку для охлаждения и производства льда летом.

«В каждом случае, — говорит Тесла, — небольшого терминала, расположенного немного выше крыши, будет достаточно для обеспечения светом, теплом и электричеством изолированного фермерского дома».

Какой хуторянин может чувствовать себя изолированным от мира с такими удобствами, особенно когда в оснащение загородного дома входит беспроводная «линия новостей», непрерывно печатающая важные события мироздания, беспроводной диктофон, через который, как оператор может избрать, может быть услышана воскресная утренняя мелодия хора в соборе св.Павла или старой Троицы, великие оперы любого города, проповедь в любой церкви, лекцию в любом лицее или можно ясно увидеть в одновременном воспроизведении лучших драм, слушая реплики актеров, которые могут быть играя за сотни или тысячи миль?

С такими легкодоступными источниками развлечений, которые можно получить, повернув переключатель и нажав клавишу, история недавнего унылого зимнего вечера на все еще одинокой, но далеко не одинокой ферме скоро будет среди романов, которые будут пересказывать; ибо с появлением усовершенствованной беспроводной передачи жизнь на ферме будущего может стать гораздо более привлекательной, чем жизнь в городах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.