211service.com
Belaidžiu būdu maitinama elektros lemputė
MIT mokslininkai įrodė, kad belaidžiu būdu galima maitinti 60 vatų lemputę, esančią maždaug dviejų metrų atstumu nuo maitinimo šaltinio. Naudodami nepaprastai paprastą sąranką, kurią iš esmės sudaro dvi metalinės ritės, jie pirmą kartą parodė, kad įmanoma efektyviai siųsti tiek energijos tokiu atstumu. Eksperimentas atveria kelią belaidžiam nešiojamųjų kompiuterių, mobiliųjų telefonų ir muzikos grotuvų baterijų įkrovimui, taip pat buitinių prietaisų elektros laidų nukirpimui. Marinas Soljačičius , MIT fizikos profesorius, kuris vadovavo komandai su fizikos profesoriumi Jonas Joannopulas .
Laido nukirpimas: MIT mokslininkai įrodė, kad 60 vatų lemputę galima belaidžiu būdu maitinti iš dviejų metrų atstumu. Viršuje ritė (fonas) sukuria magnetinį lauką, kuris gali praeiti pro kliūtį. Priekinio plano ritė rezonuoja magnetinio lauko dažniu ir pasiima jo energiją, kad maitintų lemputę.
Tyrimas, paskelbtas birželio 7 d Mokslo ekspresas (internetinis leidinys Mokslas žurnalas), yra eksperimentinis teorijos, kurią praėjusį lapkritį išdėstė MIT komanda, demonstravimas. (Žr. Akumuliatorių įkrovimas be laidų.) Mes labai pasitikėjome teorija, sako Soljačić. Ir eksperimentas iš tikrųjų patvirtino, kad tai veikė taip, kaip buvo numatyta.
Sąranka yra paprasta, aiškina Andre Kursas, MIT absolventas ir pagrindinis šio straipsnio autorius. Dvi varinės sraigės, kurių skersmuo yra 60 centimetrų, yra atskirtos viena nuo kitos maždaug dviejų metrų atstumu. Vienas yra prijungtas prie maitinimo šaltinio – efektyviai prijungtas prie sienos, o kitas – prie lemputės, laukiančios, kol bus įjungta. Kai įjungiamas maitinimas iš sienos, elektra iš pirmosios metalinės ritės sukuria magnetinį lauką aplink tą ritę. Prie lemputės pritvirtinta ritė paima magnetinį lauką, kuris savo ruožtu sukuria srovę antroje ritėje, įjungiant lemputę.
Šis energijos perdavimo būdas yra panašus į gerai žinomą reiškinį, vadinamą magnetine indukcine jungtimi, naudojamą galios transformatoriuose. Tačiau MIT schema šiek tiek skiriasi, nes ji pagrįsta kažkuo, vadinamu rezonansiniu ryšiu. Transformatorių ritės gali perduoti energiją tik tada, kai jos yra centimetrų atstumu viena nuo kitos, o magnetiniai laukai neveikia vienas kito taip pat. Kad MIT mokslininkai pasiektų dviejų metrų diapazoną, aiškina Soljačić, jie naudojo ritinius, kurie rezonuoja 10 megahercų dažniu. Kai elektros srovė teka per pirmąją ritę, ji sukuria 10 megahercų magnetinį lauką; kadangi antroji ritė rezonuoja tuo pačiu dažniu, ji gali užfiksuoti lauką net iš gana toli. Jei antroji ritė rezonuotų skirtingu dažniu, energijos iš pirmosios ritės būtų nepaisoma.
Tyrėjų požiūris, sako Soljačić, taip pat leidžia efektyviai perduoti energiją. Jei jie skleistų energiją iš antenos taip pat, kaip informacija perduodama belaidžiu būdu, didžioji energijos dalis būtų švaistoma, nes ji sklinda į visas puses. Iš tiesų, naudojant informacijos perdavimo metodą, būtų sunku išsiųsti pakankamai energijos, kad ji būtų naudinga įtaisams maitinti. Priešingai, mokslininkai naudoja vadinamąją nespinduliuojančią energiją, kuri yra surišta šalia ritinių. Šioje pirmoje demonstracijoje jie parodė, kad schema gali perduoti galią 45 proc.
Belaidis energijos perdavimas yra daugiau nei 100 metų senumo idėja. 1890-aisiais fizikas ir elektros inžinierius Nikola Tesla pasiūlė skleisti elektros energiją oru. Tačiau netrukus po to maitinimo kabeliai tapo visuotinai priimta priemone elektrai transportuoti dideliais atstumais. Tačiau plačiai paplitus mažiems nešiojamiems prietaisams su baterijomis, kurias reikia nuolat įkrauti, žmonių dėmesys vėl krypsta į belaidę energiją. Tiesą sakant, startuolis Powercast , įsikūrusi Ligonier mieste, PA, naudodama kitokį nei MIT komandos požiūrį, sukūrė belaidę maitinimo sistemą, galinčią perduoti mažą galią maždaug metro atstumu. Pirmiausia bendrovė taikosi į mažai energijos suvartojančius įrenginius, pvz., jutiklius, tačiau tikisi ateityje sukurti daugiau energijos reikalaujančių įtaisų.
Vienas susirūpinimas, kuris gali kilti žmonėms, sako Seras Džonas Pendris , fizikos profesorius Imperial College Londone, yra poveikis sveikatai. Jis sako, kad bus saugumo problemų, realių ar įsivaizduojamų. Juk galia turi vienaip ar kitaip pereiti erdvę ir per bet kokius jos kelyje esančius kūnus. [MIT] komanda sumažino šią problemą užtikrindama, kad energija daugiausia būtų magnetinio lauko, energijos formos, kuriai kūnas beveik visiškai nejautrus, forma.
Remdamasis skaičiavimais, Soljačičius mano, kad schema yra saugi net žmonėms su implantuotais medicinos prietaisais, pavyzdžiui, širdies stimuliatoriais. Nors mokslininkai neatliko išsamaus tyrimo, kad patikrintų, kaip sistema trukdo širdies stimuliatoriams, Soljačić sako, kad jie nesitiki, kad ji stipriai sąveikaus su objektais, kurie nerezonuoja tais pačiais dažniais, kurie naudojami galiai perduoti.
Šiuo metu komanda pateikė paraiškas daugeliui patentų ir planuoja šią technologiją komercializuoti, nors mokslininkai tikisi, kad gali praeiti keleri metai, kol įrenginiai su tokiomis belaidėmis maitinimo sistemomis pasieks vartotojus. Tuo tarpu komanda tiria įvairias medžiagas ir alternatyvias ritės geometrijas, siekdama išplėsti diapazoną ir padidinti galią.