Tôi đã đọc về Nikola Tesla ngày hôm nay (thông qua Bột yến mạch ) và đọc về Tháp Wardenclyffe (trong số những thứ khác) có ý định truyền tải điện không dây. Tha thứ cho sự ngây thơ của câu hỏi, nhưng nếu công nghệ có thể truyền dòng điện không dây được phát minh ra hơn 100 năm trước, tại sao chúng ta không sử dụng điện không dây trong cuộc sống hàng ngày? Nói cách khác, tại sao chúng ta phải cắm vật lý vào các thiết bị điện (điện thoại / máy tính, v.v.) nếu tồn tại một thứ như điện không dây? Nếu đó là vấn đề về hiệu quả / chi phí thì tôi sẽ tưởng tượng rằng một số người giàu vẫn không ngại trả thêm tiền, vì sự lãng phí, vì sự tiện lợi.

Vui lòng giải thích bằng thuật ngữ của giáo dân (mặc dù câu trả lời đơn giản sẽ đủ).

Tôi sử dụng điện không dây hàng ngày.

Trong bàn chải đánh răng của tôi:

Và trong điện thoại di động của tôi:

Phương pháp được sử dụng trong các thiết bị của tôi được gọi là Sạc cảm ứng . Tôi nói thêm một chút về nó trong câu trả lời của tôi cho câu hỏi này . Đây là hình thức truyền năng lượng không dây phổ biến và thiết thực nhất vào lúc này. Nhưng như nhiều ý kiến ​​đã lưu ý, điều này được coi là truyền trường gần. Và với phạm vi hiệu quả chỉ vài milimet, nó rất gần trường.

Các năng lượng chuyển giao và hiệu quả của việc chuyển giao có thể tăng lên khá một chút (mặc dù vẫn được coi là gần trường) bằng cách thêm một tụ điện cho mỗi cuộn dây cuộn cảm và điều chỉnh các mạng RLC kết quả để có một yếu tố cao Q tại cùng tần số (cộng hưởng). Một nhóm từ MIT đã nghiên cứu sử dụng cộng hưởng cảm ứng như một hệ thống truyền tải điện không dây.

Các nhà nghiên cứu đã thành lập một công ty gọi là WiTricity để tiếp tục phát triển công nghệ. Mặc dù họ vẫn chưa đưa sản phẩm vào thị trường thương mại, họ đã thực hiện một số minh chứng ấn tượng :

Thuật ngữ WiTricity được sử dụng cho một dự án diễn ra tại MIT, do Marin Soljačić dẫn đầu vào năm 2007. Các nhà nghiên cứu của MIT đã trình diễn thành công khả năng cung cấp năng lượng cho bóng đèn 60 watt không dây, sử dụng hai cuộn dây đồng 5 vòng 60 cm (24 in ) đường kính, cách đó 2 m (7 ft), với hiệu suất khoảng 45%. Các cuộn dây được thiết kế để cộng hưởng với nhau ở mức 9,9 MHz (bước sóng 30 m) và được định hướng dọc theo cùng một trục. Một cái được kết nối theo cách tự cảm với nguồn điện, và cái còn lại với bóng đèn. Thiết lập bật bóng đèn lên, ngay cả khi đường ngắm trực tiếp bị chặn bằng bảng gỗ. Các nhà nghiên cứu đã có thể cung cấp năng lượng cho một bóng đèn 60 watt với hiệu suất khoảng 90% ở khoảng cách 3 feet. Dự án nghiên cứu đã được chuyển sang một công ty tư nhân, còn được gọi là WiTricity.

Điều quan trọng cần lưu ý là khoảng cách giữa máy phát và máy thu đóng một yếu tố quan trọng trong việc xác định lượng năng lượng có thể được truyền một cách đáng tin cậy. Như có thể thấy trong bài báo này dựa trên dự án MIT, sự suy giảm điện áp liên quan đến khoảng cách giữa các cuộn dây là theo cấp số nhân:

Nhưng có rất nhiều phương pháp khác như lò vi sóng và laser có khả năng khoảng cách lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, các phương pháp này rất định hướng và do đó được áp dụng trên một diện tích nhỏ hơn nhiều so với Tháp Wardenclyffe được đề xuất của Tesla sẽ là đa hướng. Ngoài ra còn có nhiều yếu tố khác cần xem xét khi thực hiện một trong những phương pháp sau:

Lò vi sóng:

Việc truyền năng lượng qua sóng vô tuyến có thể được thực hiện theo hướng hơn, cho phép chiếu tia điện ở khoảng cách xa hơn, với bước sóng ngắn hơn của bức xạ điện từ, điển hình là trong phạm vi vi sóng. Một trực tràng có thể được sử dụng để chuyển đổi năng lượng vi sóng trở lại thành điện. Hiệu suất chuyển đổi Rectenna vượt quá 95% đã được thực hiện. Việc truyền năng lượng bằng sóng vi ba đã được đề xuất để truyền năng lượng từ các vệ tinh quay quanh mặt trời tới Trái đất và việc truyền năng lượng cho tàu vũ trụ rời khỏi quỹ đạo đã được xem xét.
...
Đối với các ứng dụng trên mặt đất, một mảng nhận đường kính 10 km diện tích lớn cho phép tổng mức năng lượng lớn được sử dụng trong khi hoạt động ở mật độ năng lượng thấp được đề xuất cho an toàn tiếp xúc điện từ của con người. Mật độ năng lượng an toàn của con người là 1 mW / cm2 phân bố trên diện tích đường kính 10 km tương ứng với mức công suất tổng cộng 750 megawatt. Đây là mức năng lượng được tìm thấy trong nhiều nhà máy điện hiện đại.
...
Truyền tải điện cao không dây bằng lò vi sóng đã được chứng minh. Các thí nghiệm trong hàng chục kilowatt đã được thực hiện tại Goldstone ở California năm 1975 và gần đây hơn (1997) tại Grand Bassin trên đảo Reunion. Những phương pháp này đạt được khoảng cách theo thứ tự một km.

Laser

Ưu điểm của truyền năng lượng dựa trên laser so với các phương pháp không dây khác là:

1. truyền sóng mặt đơn sắc chuẩn trực cho phép diện tích mặt cắt chùm hẹp để truyền năng lượng trên phạm vi lớn.
2. kích thước nhỏ gọn của đi-ốt bán dẫn laser trạng thái rắn phù hợp với các sản phẩm nhỏ.
3. không có nhiễu tần số vô tuyến đối với liên lạc vô tuyến hiện có như Wi-Fi và điện thoại di động.
4. kiểm soát truy cập; máy thu chỉ được chiếu sáng bằng tia laser nhận năng lượng.

Hạn chế của nó là:

1. Bức xạ laser là nguy hiểm, ngay cả ở mức năng lượng thấp, nó có thể làm mù mắt người và động vật, và ở mức năng lượng cao, nó có thể giết chết thông qua hệ thống sưởi tại chỗ
2. Chuyển đổi sang ánh sáng, chẳng hạn như với laser, là không hiệu quả
3. Chuyển đổi trở lại thành điện là không hiệu quả, với các tế bào quang điện đạt hiệu suất 40% 50% 50%. (Lưu ý rằng hiệu suất chuyển đổi khá cao hơn với ánh sáng đơn sắc so với ánh sáng mặt trời của tấm pin mặt trời).
4. Hấp thụ khí quyển, và hấp thụ và tán xạ bởi mây, sương mù, mưa, v.v., gây ra tổn thất, có thể mất đến 100%
5. Như với chùm tia vi sóng, phương pháp này đòi hỏi một đường ngắm trực tiếp với mục tiêu.

Và tất nhiên, có phương pháp "điện tích mặt đất và không khí" bị Tesla sử dụng. Theo như hệ thống Tesla, nó đã ngừng hoạt động vì hết tiền và thị trường chứng khoán sụp đổ . Về lý do tại sao nó không được thử kể từ đó, chủ yếu là vì một hệ thống như vậy không thể được đo lường nghiêm ngặt. Do đó, các công ty điện lực không thể tính phí cho mỗi lần sử dụng và kiếm được nhiều tiền. Nếu không có cách kiếm tiền từ công nghệ, sẽ không có khoản đầu tư nào vào nghiên cứu và phát triển. Dù sao đó cũng là lý thuyết (âm mưu). Mặc dù có nhiều lý do khác khiến phương pháp này không khả thi hoặc hoàn toàn không hiệu quả.

Tôi không thể tìm thấy một bài viết với số lượng dứt khoát như hiệu quả. Nhưng tôi đoán rằng hiệu quả là lý do chính khiến bạn không thấy công nghệ này được sử dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên, nó tồn tại, những người như tôi (đọc: không giàu) có quyền truy cập vào nó và nó hoạt động khá tốt.

Biên tập:

Tôi đã tìm thấy một nghiên cứu trường hợp được thực hiện bởi Wireless Power Consortium, nhà sản xuất bộ sạc khí cho điện thoại của tôi, trong đó nêu rõ (nhấn mạnh của tôi):

Trong phần này, chúng tôi so sánh tổng mức tiêu thụ năng lượng trong khoảng thời gian 5 năm

Nghiên cứu điển hình:

Hiệu suất hệ thống trung bình của bộ sạc không dây N sys-Wireless = 0,50 (50%)

Hiệu suất hệ thống trung bình của bộ điều hợp nguồn có dây N sys- Wired = 0,72 (72%) Giả sử rằng công suất sạc trung bình là 2W.

Vì vậy, phần có dây trong hệ thống của họ có hiệu suất 72% và phần không dây có hiệu suất 50%. Đó là sử dụng một phương pháp quy nạp trong đó các cuộn dây cách nhau vài mm. So sánh với WiTricity từ Joel, hiệu suất đạt 40% trên 2 mét.

Yếu tố trong chi phí bổ sung liên quan đến tính tuần hoàn và các thành phần cho hệ thống không dây so với chi phí cho chiều dài của dây đồng và bạn có thể thấy tại sao truyền năng lượng không dây đường dài vẫn được coi là không thực tế khi sử dụng thị trường đại chúng.

Nếu bạn tỏa năng lượng hình cầu (bằng nhau theo mọi hướng), công suất nhận được ở đầu kia sẽ tỷ lệ thuận với tỷ lệ phần trăm của quả cầu được bao phủ bởi máy thu. Càng đi xa, bạn càng thu được ít năng lượng hơn cho ăng ten có cùng kích thước, tỷ lệ với 1 / r ^ 2. Phần còn lại của năng lượng bị lãng phí vào không gian trống. Đây là một mô hình đơn giản hóa quá mức, tất nhiên. Nếu bạn biết vị trí của máy thu, bạn sẽ tạo hướng phát, sử dụng cộng hưởng, v.v., nhưng bạn hiểu ý. Năng lượng không dây không kỳ diệu tìm đến máy thu của bạn với hiệu suất 100%. Trên hết, bạn có mạch chuyển đổi năng lượng không hiệu quả 100%.

Nếu gửi và nhận cách nhau milimet và mức năng lượng thấp, như trong bàn chải đánh răng hoặc đế điện thoại, thì hiệu quả có thể chấp nhận được và năng lượng bị mất không tốn nhiều. Một bàn chải đánh răng chỉ tốn một xu một năm để tiếp tục sạc, vì vậy việc đánh đổi thêm chi phí năng lượng chống lại việc chống thấm sản phẩm cho môi trường phòng tắm là đáng giá. Một miếng đệm dưới ô tô điện của bạn truyền hàng ngàn watt trên một bước giải phóng mặt bằng sẽ lãng phí hàng chục đô la mỗi tháng chi phí năng lượng so với cắm điện. Cố gắng chạy máy sấy quần áo trực tiếp từ một tòa tháp của công ty điện trên đỉnh đồi chỉ đơn giản là không làm việc.

Chúng ta có thể thấy nguồn không dây hoặc môi trường xung quanh trở nên phổ biến đối với các thiết bị nhúng nhỏ, chẳng hạn như vi điều khiển công suất thấp giám sát thứ gì đó. Nếu mức tiêu thụ năng lượng của vi điều khiển đủ thấp, nó có thể chạy liên tục từ một tấm pin mặt trời nhỏ, một cuộn dây như trong huy hiệu RFID, thiết bị áp điện, v.v. Năng lượng có thể được thu hoạch từ tín hiệu WiFi, nhiệt, chuyển động cơ học hoặc các cách khác không được sử dụng ngày nay vì mức năng lượng quá thấp không hữu ích. Việc truyền dữ liệu được thu thập qua, giả sử, Bluetooth LE tốn nhiều năng lượng hơn so với việc chạy vi điều khiển đơn giản, do đó các đợt truyền phát phải ngắn và không thường xuyên, với một số bộ lưu trữ năng lượng (tụ điện) chậm chạp ở giữa. Đây là vương quốc của microwatts hoặc có thể là dây nano, vì vậy hãy quên việc điện thoại của bạn liên tục được sạc khi bạn đi bộ xung quanh.

Lý do chúng tôi không phân phối quyền lực như Tesla đã cố gắng là vì nó không hoạt động. Nó về cơ bản là một ý tưởng ngu ngốc vì:

1. Công suất khả dụng trong bất kỳ âm lượng cố định nào sẽ giảm theo khối khoảng cách từ máy phát. Ví dụ, hãy nói rằng bạn có thể trích xuất 100 kW từ một mét khối 10 mét từ máy phát. Ở 100 mét sẽ là 100 W. Ở 200 mét 12,5 Watts, chỉ đủ để cung cấp năng lượng cho ánh sáng.

2. Không có cách nào để đo lường việc sử dụng cá nhân, vậy làm thế nào để bạn tính phí mọi người? Bạn không thể mong đợi tôi trả tiền chỉ vì bạn đặt một tòa tháp. Tôi có thể khẳng định tôi không bao giờ sử dụng bất kỳ quyền lực nào và bạn không thể chứng minh bằng cách khác.

3. Chúng tôi không thực sự biết những ảnh hưởng sức khỏe của việc tiếp xúc lâu dài với điện trường mạnh đáng kể là gì. Hãy suy nghĩ về nó. Nếu một bóng đèn được cho là để chặn nguồn điện từ trường này để tự phát sáng, thì chính xác thì cơ thể bạn không được phép chặn một số năng lượng như thế nào?

4. Làm thế nào để bạn giữ cho vật thể bình thường xảy ra có các tính chất điện phù hợp khỏi việc chặn nguồn điện và nóng lên? Bạn phải rất cẩn thận với việc sử dụng bất kỳ vật liệu nào không phải là chất cách điện tốt. Bạn phải giữ cẩn thận kích thước, định hướng và trở kháng của nó để tránh nó lấy sức mạnh từ trường E xung quanh nó. Hãy nghĩ về tất cả các đối tượng kim loại bạn cho là đương nhiên. Ngay cả một lon nhôm có thể là một vấn đề.

5. Đó là không hiệu quả khủng khiếp, ngay cả khi nó đã làm việc. Sẽ có nhiều đối tượng bình thường như trong # 4 ở trên. Hãy để một mình những gì xảy ra với những vật thể đó khi chúng chặn sức mạnh này, nhưng hãy nghĩ đến sự lãng phí năng lượng khổng lồ từ phía nhà sản xuất. Mỗi nhánh cây ướt, mặt đất và đủ thứ sẽ lấy năng lượng từ trường E này.

Như tôi đã nói, đó là ý tưởng ngu ngốc, và là một ý tưởng ngu ngốc khi Tesla cũng thử nó, vì một số phương trình của chính anh ta nên nói với anh ta.

Luật sư:

Hãy xem tôi hiểu điều này có đúng không. Nếu bạn có bức xạ hoặc sóng điện từ đi từ hệ thống của bạn, năng lượng bị lãng phí?

Tesla:

Hoàn toàn lãng phí. Từ mạch của tôi, bạn có thể nhận được sóng điện từ, 90 phần trăm sóng điện từ nếu bạn thích và 10 phần trăm năng lượng hiện tại đi qua trái đất. Hoặc, bạn có thể đảo ngược quá trình và nhận 10 phần trăm năng lượng trong sóng điện từ và 90 phần trăm năng lượng của dòng điện đi qua trái đất.

Nó giống như thế này: Tôi đã phát minh ra một con dao. Con dao có thể cắt với cạnh sắc. Tôi nói với người đàn ông áp dụng phát minh của tôi, bạn phải cắt bằng cạnh sắc. Tôi biết rất rõ bạn có thể cắt bơ với cạnh cùn, nhưng con dao của tôi không dành cho việc này. Bạn không được làm cho ăng-ten phát ra 90 phần trăm trong điện từ và 10 phần trăm trong sóng hiện tại, bởi vì sóng điện từ bị mất theo thời gian bạn ở một vài cung trên hành tinh, trong khi dòng điện truyền đến khoảng cách xa nhất của địa cầu và có thể được phục hồi.

Quan điểm này, bằng cách này, bây giờ được xác nhận. Lưu ý, ví dụ, chuyên luận toán học của Sommerfeld, [*] người cho thấy lý thuyết của tôi là đúng, rằng tôi đã đúng trong những giải thích của tôi về các hiện tượng, và rằng nghề nghiệp đã hoàn toàn sai lầm. Đây là lý do tại sao những tín đồ của tôi trong dòng điện tần số cao đã mắc sai lầm. Họ muốn tạo ra các máy phát điện tần số cao gồm 200.000 chu kỳ với ý tưởng rằng chúng sẽ tạo ra sóng điện từ, 90% trong sóng điện từ và phần còn lại trong năng lượng hiện tại. Tôi chỉ sử dụng xen kẽ thấp, và tôi tạo ra 90 phần trăm năng lượng hiện tại và chỉ 10 phần trăm trong sóng điện từ, bị lãng phí, và đó là lý do tại sao tôi nhận được kết quả của mình. . . .

Bạn thấy đấy, thiết bị mà tôi đã nghĩ ra là một thiết bị cho phép người ta tạo ra sự khác biệt to lớn về tiềm năng và dòng điện trong một mạch ăng ten. Những yêu cầu này phải được đáp ứng, cho dù bạn truyền theo dòng dẫn, hay bạn truyền bằng sóng điện từ. Bạn muốn dòng điện tiềm năng cao, bạn muốn một lượng lớn năng lượng rung động; nhưng bạn có thể tốt nghiệp năng lượng rung động này. Bằng cách thiết kế phù hợp và lựa chọn độ dài sóng, bạn có thể sắp xếp nó sao cho bạn nhận được, ví dụ, 5 phần trăm trong các sóng điện từ này và 95 phần trăm trong dòng điện đi qua trái đất. Đó là những gì tôi đang làm. Hoặc bạn có thể nhận được, như những người đàn ông vô tuyến này, 95% năng lượng của sóng điện từ và chỉ 5% năng lượng của dòng điện. . . . Bộ máy phù hợp cho một hoặc phương pháp khác. Tôi không sản xuất bức xạ với hệ thống của tôi; Tôi đang triệt tiêu sóng điện từ. . . . Trong hệ thống của tôi, bạn nên giải phóng cho mình ý tưởng rằng có bức xạ, rằng năng lượng được bức xạ. Nó không được chiếu xạ; nó được bảo tồn . . .

Tesla không ngu ngốc!

:)

Tôi đọc được ở đâu đó anh ta đã dừng nó vì lo ngại về các hiệu ứng vật lý mà hệ thống có thể gây ra cho chúng tôi. Cuối cùng, tôi nghĩ rằng nếu anh ta nói nó sẽ hoạt động thì nó sẽ hoạt động .... phải đi cùng với người đã phát minh ra điện khi chúng ta sử dụng nó cho đến ngày nay .... và radio ... và x-quang .. Tuy nhiên, anh ấy vẫn không ở đây, những tiến bộ anh ấy sẽ làm hôm nay!