211service.com
Bezdrátově napájená žárovka
Výzkumníci z MIT prokázali, že je možné bezdrátově napájet 60wattovou žárovku umístěnou asi dva metry od zdroje energie. Pomocí pozoruhodně jednoduchého nastavení – v podstatě sestávajícího ze dvou kovových cívek – poprvé prokázali, že je možné efektivně poslat tolik energie na takovou vzdálenost. Experiment připravuje cestu pro bezdrátové nabíjení baterií v noteboocích, mobilních telefonech a hudebních přehrávačích, stejně jako stříhání elektrických kabelů na domácích spotřebičích, říká Marin Soljačić , profesor fyziky na MIT, který vedl tým s profesorem fyziky John Joannopoulos .
Přestřižení šňůry: Výzkumníci z MIT prokázali, že je možné bezdrátově napájet 60wattovou žárovku ze vzdálenosti dvou metrů. Nahoře cívka (pozadí) vytváří magnetické pole, které je schopno projít překážkou. Cívka v popředí rezonuje na frekvenci magnetického pole a sbírá jeho energii pro napájení žárovky.
Výzkum, publikovaný ve vydání ze 7. června Science Express (online publikace Věda magazín), je experimentální demonstrace teorie nastíněné loni v listopadu týmem MIT. (Viz Nabíjení baterií bez drátů.) Pevně jsme důvěřovali teorii, říká Soljačić. A experiment skutečně potvrdil, že to fungovalo, jak se předpovídalo.
Nastavení je jednoduché, vysvětluje Andre Kurs, postgraduální student MIT a hlavní autor článku. Dvě měděné šroubovice o průměru 60 centimetrů jsou od sebe vzdáleny asi dva metry. Jeden je připojen ke zdroji energie – účinně zapojený do zdi – a druhý je připojen k žárovce čekající na rozsvícení. Když se zapne napájení ze zdi, elektřina z první kovové cívky vytvoří kolem této cívky magnetické pole. Cívka připojená k žárovce zachycuje magnetické pole, které zase vytváří proud v druhé cívce a rozsvítí žárovku.
Tento typ přenosu energie je podobný známému jevu zvanému magnetická indukční vazba, který se používá u výkonových transformátorů. Schéma MIT je však poněkud odlišné, protože je založeno na něčem, co se nazývá rezonanční vazba. Cívky transformátoru mohou přenášet energii pouze tehdy, když jsou od sebe centimetry – jakkoli dále a magnetická pole se navzájem neovlivňují stejným způsobem. Aby výzkumníci z MIT dosáhli dosahu dvou metrů, vysvětluje Soljačić, použili cívky, které rezonují na frekvenci 10 megahertzů. Když elektrický proud protéká první cívkou, vytváří 10megahertzové magnetické pole; protože druhá cívka rezonuje na stejné frekvenci, je schopna zachytit pole, a to i z relativně velké vzdálenosti. Pokud by druhá cívka rezonovala na jiné frekvenci, energie z první cívky by byla ignorována.
Přístup výzkumníků, říká Soljačić, také zefektivňuje přenos energie. Pokud by vyzařovaly energii z antény stejným způsobem, jakým jsou informace přenášeny bezdrátově, většina energie by byla promarněna, protože by vyzařovala do všech směrů. S metodou používanou k přenosu informací by bylo skutečně obtížné poslat dostatek energie, která by byla užitečná pro napájení gadgetů. Na rozdíl od toho vědci používají to, co je známo jako nezářivá energie, která je vázána v blízkosti cívek. V této první ukázce ukázali, že schéma může přenášet energii s účinností 45 procent.
Bezdrátový přenos energie je myšlenka stará více než 100 let. V 90. letech 19. století fyzik a elektroinženýr Nikola Tesla navrhl vyzařovat elektřinu vzduchem. Brzy poté se však napájecí kabely staly běžně přijímanými prostředky pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti. Ale s rozšířeným přijetím malých, přenosných zařízení s bateriemi, které potřebují neustálé dobíjení, se pozornost lidí opět obrací k bezdrátovému napájení. Ve skutečnosti start Powercast , se sídlem v Ligonier, Pensylvánie, s použitím odlišného přístupu než tým z MIT, vyvinul bezdrátový napájecí systém, který dokáže přenášet nízké příkony na vzdálenost asi metr. Pro začátek se společnost zaměřuje na zařízení s nízkou spotřebou energie, jako jsou senzory, ale doufá, že v budoucnu přejde na energeticky náročnější gadgety.
Jedna obava, kterou by lidé mohli mít, říká Sir John Pendry , profesor fyziky na Imperial College v Londýně, je vliv na zdraví. Budou tam bezpečnostní problémy, skutečné nebo domnělé, říká. Koneckonců, síla musí v té či oné formě projít prostorem a projít všemi tělesy, která jí leží v cestě. Tým [MIT] tento problém minimalizoval tím, že se ujistil, že energie je převážně ve formě magnetického pole, což je forma energie, na kterou je tělo téměř zcela necitlivé.
Na základě výpočtů se Soljačić domnívá, že schéma je bezpečné i pro lidi s implantovanými lékařskými přístroji, jako jsou kardiostimulátory. Ačkoli vědci neprovedli podrobnou studii, která by otestovala, jak systém interferuje s kardiostimulátory, Soljačić říká, že neočekávají, že bude silně interagovat s objekty, které nerezonují na stejných frekvencích, jaké se používají k přenosu energie.
V tuto chvíli tým požádal o řadu patentů a plánuje komercializaci technologie, ačkoli vědci očekávají, že může trvat několik let, než se zařízení s takovými bezdrátovými napájecími systémy dostanou ke spotřebitelům. Mezitím tým zkoumá různé materiály a alternativní geometrie cívek, aby se pokusil rozšířit dosah a zvýšit výkon.