Transmisión de corriente inalámbrica. Métodos de transmisión inalámbrica de electricidad. Etapas de implementación del dispositivo Tesla.

Ecología del consumo Tecnologías: Científicos del Laboratorio de Investigación Americano de Disney han desarrollado un método de carga inalámbrica que hace innecesarios los cables y cargadores.

Los teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles y otros dispositivos portátiles actuales tienen una potencia y un rendimiento enormes. Pero, además de todas las ventajas de la electrónica móvil, también tiene un inconveniente: la necesidad constante de recargar mediante cables. A pesar de toda la nueva tecnología de baterías, esta necesidad reduce la comodidad de los dispositivos y limita su movimiento.

Los científicos del Laboratorio de Investigación estadounidense de Disney han encontrado una solución a este problema. Desarrollaron un método de carga inalámbrica que hacía innecesarios los cables y cargadores. Además, su método le permite cargar simultáneamente no solo dispositivos, sino también, por ejemplo, electrodomésticos e iluminación.

"Nuestro método innovador hace que la corriente eléctrica sea tan omnipresente como el Wi-Fi", afirma Alanson Sample, codirector y científico principal del laboratorio. “Abre el camino para futuros desarrollos en robótica, que antes estaban limitados por la capacidad de la batería. Hasta ahora hemos demostrado el funcionamiento de la instalación en una habitación pequeña, pero no hay obstáculos para aumentar su capacidad al tamaño de un almacén”.

El famoso científico Nikola Tesla desarrolló un sistema para la transmisión inalámbrica de electricidad en la década de 1890, pero el invento no tuvo una distribución masiva. Los sistemas de transmisión de energía inalámbricos actuales operan principalmente en espacios extremadamente reducidos.

El método, llamado resonancia de cavidad cuasiestática (QSCR), consiste en aplicar corriente a las paredes, el suelo y el techo de una habitación. Estos, a su vez, generan campos magnéticos que actúan sobre un receptor que contiene una bobina conectada al dispositivo que se está cargando. La electricidad así generada se transfiere a la batería, habiendo pasado previamente por condensadores que excluyen la influencia de otros campos.

Las pruebas han demostrado que de esta manera se pueden transmitir hasta 1,9 kilovatios de potencia a través de una red eléctrica normal. Esta energía es suficiente para cargar simultáneamente hasta 320 smartphones. Además, según los científicos, esta tecnología no es cara y su producción comercial puede establecerse fácilmente.

Las pruebas se realizaron en una sala especialmente creada a partir de estructuras de aluminio de 5 por 5 metros. Sample enfatizó que es posible que las paredes metálicas no sean necesarias en el futuro. Será posible utilizar paneles conductores o pintura especial.

Los desarrolladores afirman que su método de transmisión de energía a través del aire no supone ningún peligro para la salud humana ni para ningún otro ser vivo. Su seguridad está garantizada por condensadores discretos que actúan como aislante contra campos eléctricos potencialmente peligrosos. publicado

¡Este es un circuito simple que puede alimentar una bombilla sin cables, a una distancia de casi 2,5 cm! Este circuito actúa como convertidor elevador y como transmisor y receptor de potencia inalámbrico. Es muy sencillo de hacer y, si se perfecciona, se puede utilizar de diversas formas. ¡Entonces empecemos!

Paso 1. Materiales y herramientas necesarios.

1. Transistor NPN. Usé 2N3904, pero puedes usar cualquier transistor NPN, por ejemplo, BC337, BC547, etc. (Cualquier transistor PNP funcionará, sólo asegúrese de mantener la polaridad de las conexiones).
2. Cable enrollado o aislado. Unos 3-4 metros de cable deberían ser suficientes (cables para enrollar, solo cables de cobre con un aislamiento de esmalte muy fino). Funcionarán los cables de la mayoría de los dispositivos electrónicos, como transformadores, parlantes, motores eléctricos, relés, etc.
3. Resistencia con una resistencia de 1 kOhm. Esta resistencia se utilizará para proteger el transistor contra quemaduras en caso de sobrecarga o sobrecalentamiento. Puede utilizar valores de resistencia más altos, hasta 4-5 kOhm. Puedes omitir la resistencia, pero corres el riesgo de agotar la batería más rápido.
4. Diodo emisor de luz. Utilicé un LED blanco ultrabrillante de 2 mm. Puedes usar cualquier LED. De hecho, el propósito del LED aquí es sólo mostrar la funcionalidad del circuito.
5. Batería tamaño AA con un voltaje de 1,5 Voltios. (No utilice baterías de alto voltaje a menos que desee dañar el transistor).

Herramientas necesarias:

1) Tijeras o cuchillo.

2) Soldador (Opcional). Si no tienes un soldador, simplemente puedes torcer los cables. Hice esto cuando no tenía soldador. Si quieres probar un circuito sin soldadura, bienvenido sea.

3) Encendedor (Opcional). Usaremos un encendedor para quemar el aislamiento del cable y luego usaremos unas tijeras o un cuchillo para raspar cualquier resto de aislamiento.

Paso 2: Mira el vídeo para aprender cómo hacerlo.

Paso 3: Breve revisión de todos los pasos.

Entonces, primero que nada, debes tomar los cables y hacer una bobina enrollando 30 vueltas alrededor de un objeto cilíndrico redondo. Llamemos a esta bobina A. Con el mismo objeto redondo, comenzamos a hacer una segunda bobina. Después de enrollar la vuelta 15, cree una rama en forma de bucle a partir del cable y luego enrolle otras 15 vueltas en la bobina. Ahora tienes una bobina con dos extremos y una rama. Llamemos a esta bobina B. Haga nudos en los extremos de los cables para que no se desenrollen solos. Queme el aislamiento en los extremos de los cables y en el grifo de ambas bobinas. También puedes usar tijeras o un removedor. ¡Asegúrese de que los diámetros y el número de vueltas de ambas bobinas sean iguales!

Cree un transmisor: tome el transistor y colóquelo de modo que el lado plano quede hacia arriba y hacia usted. El pin de la izquierda estará conectado al emisor, el del medio será el pin de la base y el pin de la derecha estará conectado al colector. Tome una resistencia y conecte uno de sus extremos al terminal base del transistor. Toma el otro extremo de la resistencia y conéctalo a uno de los extremos (no al grifo) de la bobina B. Toma el otro extremo de la bobina B y conéctalo al colector del transistor. Si lo desea, puede conectar un pequeño trozo de cable al emisor del transistor (funcionará como una extensión del emisor).

Configure el receptor. Para crear un receptor, toma la bobina A y conecta sus extremos a los diferentes pines de tu LED.

¡Has completado el diagrama!

Paso 4: diagrama del circuito.

Aquí vemos un diagrama esquemático de nuestra conexión. Si no conoce algunos de los símbolos del diagrama, no se preocupe. Las siguientes imágenes lo muestran todo.

Paso 5: Dibujar las conexiones del circuito.

Aquí vemos un dibujo explicativo de las conexiones de nuestro circuito.

Paso 6. Usando el diagrama.

Simplemente tome la bobina B y conéctela al extremo positivo de la batería. Conecte el terminal negativo de la batería al emisor del transistor. Ahora, si acerca la bobina LED a la bobina B, ¡el LED se enciende!

Paso 7: ¿Cómo se explica esto científicamente?

(Sólo voy a tratar de explicar la ciencia de este fenómeno con palabras simples y analogías, y sé que puedo estar equivocado. Para explicar adecuadamente este fenómeno, tendré que entrar en todos los detalles, que No puedo hacerlo, así que solo quiero dar analogías generales para explicar el circuito).

El circuito transmisor que acabamos de crear es un circuito oscilador. Es posible que hayas oído hablar del llamado circuito Joule Thief, pero tiene un parecido sorprendente con el circuito que creamos. El circuito Joule Thief acepta electricidad de una batería de 1,5 voltios y genera electricidad a un voltaje más alto, pero con miles de intervalos intermedios. El LED sólo necesita 3 voltios para encenderse, pero en este circuito puede encenderse fácilmente con una batería de 1,5 voltios. Por eso, el circuito Joule Thief se conoce como convertidor elevador de voltaje, además de emisor. El circuito que creamos también es un emisor y un convertidor que aumenta el voltaje. Pero puede surgir la pregunta: “¿Cómo iluminar un LED a distancia?” Esto sucede debido a la inducción. Para ello puede utilizar, por ejemplo, un transformador. Un transformador estándar tiene un núcleo en ambos lados. Suponga que el cable a cada lado del transformador tiene el mismo tamaño. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de una bobina, las bobinas del transformador se convierten en electroimanes. Si a través de la bobina fluye corriente alterna, entonces el voltaje oscila a lo largo de una sinusoide. Por lo tanto, cuando fluye corriente alterna a través de la bobina, el cable adquiere las propiedades de un electroimán y luego pierde electromagnetismo nuevamente cuando cae el voltaje. La bobina de alambre se convierte en un electroimán y luego pierde sus propiedades electromagnéticas a la misma velocidad que el imán sale de la segunda bobina. Cuando un imán se mueve rápidamente a través de una bobina de alambre, se genera electricidad, por lo que el voltaje oscilante de una bobina en un transformador induce electricidad en la otra bobina de alambre, y la electricidad se transfiere de una bobina a la otra sin cables. En nuestro circuito, el núcleo de la bobina es aire y el voltaje CA pasa a través de la primera bobina, induciendo así voltaje en la segunda bobina e ilumina las bombillas.

Paso 8. Beneficios y consejos de mejora.

Entonces, en nuestro circuito simplemente hemos usado un LED para mostrar el efecto del circuito. ¡Pero podríamos hacer más! El circuito receptor obtiene su electricidad de corriente alterna, por lo que podríamos usarlo para encender tubos fluorescentes. También puedes utilizar nuestro circuito para hacer trucos interesantes, regalos divertidos, etc. Para maximizar los resultados, puedes experimentar con el diámetro de las bobinas y el número de vueltas de las bobinas. ¡También puedes intentar aplanar las bobinas y ver qué pasa! ¡¡Las posibilidades son infinitas!!

Paso 9. Razones por las que es posible que el circuito no funcione.

Qué problemas puede encontrar y cómo solucionarlos:

1. ¡El transistor se está calentando demasiado!

Solución: ¿Utilizó una resistencia con los parámetros requeridos? No utilicé una resistencia la primera vez y mi transistor humeó. Si eso no funciona, intente usar termorretráctil o use un transistor de mayor calidad.

1. ¡El LED no se enciende!

Solución: Puede haber muchas razones. Primero, verifique todas las conexiones. Accidentalmente cambié la base y el colector de mi conexión y se convirtió en un gran problema para mí. Entonces, primero verifique todas las conexiones. Si tienes un dispositivo como un multímetro, puedes usarlo para verificar todas las conexiones. También asegúrese de que ambas bobinas tengan el mismo diámetro. Compruebe si hay un cortocircuito en su red.

No tengo conocimiento de ningún otro problema. Pero si los encuentras, ¡avísame! Intentaré ayudar en todo lo que pueda. Además, soy un estudiante de noveno grado y mis conocimientos científicos son extremadamente limitados, así que si encuentran algún error en mí, háganmelo saber. Las sugerencias de mejora son más que bienvenidas. ¡Buena suerte con tu proyecto!

Todo el mundo sabe que Nikola Tesla es el inventor de cosas tan omnipresentes como la corriente alterna y el transformador. Pero no todos los científicos están familiarizados con los otros inventos de Tesla.

Usamos corriente alterna. Usamos transformadores. En cualquier apartamento. Es difícil imaginar cómo se puede prescindir de estos inventos. Pero ¿CÓMO los utilizamos? Tesla utilizó estas cosas que conocemos (como nos parece) de una manera completamente diferente. ¿Cómo conectamos cualquier electrodoméstico a la red? Con un tenedor, es decir. dos conductores. Si conectamos solo un conductor, no habrá corriente: el circuito no está cerrado.

Tesla demostró el efecto de transmitir energía a través de un solo conductor. Además, en otros experimentos transmitió energía sin ningún cable. A finales del siglo XIX, el gran inventor logró transmitir energía eléctrica de forma inalámbrica a una distancia de más de 40 kilómetros. Dado que este conocido experimento de Tesla aún no se ha repetido, nuestros lectores seguramente estarán interesados ​​en los detalles de esta historia, así como en el estado actual del problema de la transmisión de energía eléctrica sin cables.

La biografía del inventor estadounidense, serbio de nacimiento, Nikola Tesla, es bastante conocida y no nos detendremos en ella. Pero aclaremos de inmediato: antes de demostrar su experimento único, Tesla, primero en 1892 en Londres y un año después en Filadelfia, en presencia de especialistas, demostró la posibilidad de transmitir energía eléctrica a través de un cable, sin utilizar la conexión a tierra del segundo polo. de la fuente de energía.

¡Y entonces tuvo la idea de utilizar la Tierra como único cable! Y ese mismo año, en la convención de la Asociación de Iluminación Eléctrica en St. Lewis, demostró lámparas eléctricas que ardían sin cables y un motor eléctrico que funcionaba sin estar conectado a la red eléctrica. Sobre esta inusual exposición comentó lo siguiente: “Unas pocas palabras sobre una idea que ocupa constantemente mis pensamientos y nos concierne a todos. Me refiero a transmitir señales, además de energía, a cualquier distancia y sin cables. Ya sabemos que las vibraciones eléctricas se pueden transmitir a través de un único conductor. ¿Por qué no utilizar la Tierra para este fin? Si podemos establecer el período de oscilación de la carga eléctrica de la Tierra cuando es perturbada por la acción de un circuito con carga opuesta, será un hecho de suma importancia, que beneficiará a toda la humanidad”.

Al ver una demostración tan espectacular, oligarcas tan famosos como J. Westinghouse y J. P. Morgan invirtieron más de un millón de dólares en este prometedor negocio, comprando sus patentes a Tesla (¡mucho dinero, por cierto, en ese momento!). Con estos fondos, a finales de los años 90 del siglo XIX, Tesla construyó su singular laboratorio en Colorado Springs. La información detallada sobre los experimentos en el laboratorio de Tesla se presenta en el libro de su biógrafo John O'Neill, "Electric Prometheus" (en nuestro país, su traducción fue publicada en la revista "Inventor and Innovator" No. 4-11 de 1979) . Daremos aquí sólo un breve extracto, para no referirnos a reimpresiones posteriores: “En Colorado Springs, Tesla realizó las primeras pruebas de transmisión inalámbrica de electricidad. Pudo alimentar 200 bombillas incandescentes ubicadas a 42 kilómetros de su laboratorio con la corriente extraída de la Tierra durante el funcionamiento de un vibrador gigante. Cada potencia era de 50 vatios, por lo que el consumo total de energía era de 10 kW o 13 CV. Tesla estaba convencido de que con la ayuda de un vibrador más potente podría encender una docena de guirnaldas eléctricas de 200 bombillas cada una, repartidas por todo el mundo.

El propio Tesla quedó tan inspirado por el éxito de estos experimentos que anunció en la prensa general que tenía la intención de iluminar la Exposición Industrial Mundial de París, que se suponía iba a celebrarse en 1903, con energía de una central eléctrica ubicada en las Cataratas del Niágara y transmitido a París de forma inalámbrica. Se sabe por numerosas fotografías y descripciones de testigos presenciales y asistentes del inventor que se trataba de un generador de energía transmitido a lo largo de 42 kilómetros sin cables (sin embargo, este es un término puramente periodístico: un cable, que era la Tierra, está presente en este circuito, y esto lo afirman directamente tanto el propio Tesla como su biógrafo).

Lo que Tesla llamó un vibrador era un transformador gigante de su sistema, que tenía un devanado primario de varias vueltas de alambre grueso enrollado en una cerca con un diámetro de 25 metros, y un devanado secundario de una sola capa de múltiples vueltas colocado en su interior sobre un Cilindro de dieléctrico. El devanado primario, junto con un condensador, una bobina de inducción y un explosor, formaban un circuito oscilatorio-convertidor de frecuencia. Sobre el transformador, situado en el centro del laboratorio, se elevaba una torre de madera de 60 metros de altura, rematada con una gran bola de cobre. Un extremo del devanado secundario del transformador estaba conectado a esta bola y el otro estaba conectado a tierra. Todo el dispositivo estaba propulsado por una dinamo independiente de 300 CV. En él se excitaban oscilaciones electromagnéticas con una frecuencia de 150 kilohercios (longitud de onda de 2000 metros). El voltaje de funcionamiento en el circuito de alto voltaje era de 30.000 V y el potencial de resonancia de la bola alcanzó los 100.000.000 V, generando rayos artificiales de decenas de metros de largo. Así explica su biógrafo el funcionamiento del vibrador de Tesla: “En esencia, Tesla “bombeaba” una corriente de electrones a la Tierra y los extraía de allí. La frecuencia de bombeo fue de 150 kHz. Las ondas eléctricas, que se extendieron en círculos concéntricos cada vez más lejos de Colorado Springs, convergieron en un punto diametralmente opuesto de la Tierra. Allí ondas de gran amplitud subían y bajaban al unísono con las que se levantaban en Colorado. Cuando una ola de este tipo caía, enviaba un eco eléctrico de regreso a Colorado, donde un vibrador eléctrico amplificó la onda y regresó rápidamente.

Si llevamos toda la Tierra a un estado de vibración eléctrica, en cada punto de su superficie recibiremos energía. Se puede captar de las ondas que corren entre los postes eléctricos con dispositivos simples similares a los circuitos oscilantes de los receptores de radio, sólo que conectados a tierra y equipados con pequeñas antenas de la altura de una casa rural. Esta energía calentará e iluminará los hogares utilizando las lámparas tubulares de Tesla, que no requieren cables. Los motores de CA sólo requerirían convertidores de frecuencia”.

La información sobre los experimentos de Tesla sobre la transmisión de electricidad sin cables inspiró a otros investigadores a trabajar en esta área. A principios del siglo pasado aparecieron con frecuencia en la prensa informes sobre experimentos similares. En este sentido, vale la pena citar un extracto de un artículo de A.M. “Conversaciones sobre artesanía” de Gorky, publicadas en 1930: “Este año, Marconi transmitió corriente eléctrica por aire desde Génova a Australia y encendió lámparas eléctricas allí en una exposición en Sydney. Lo mismo hizo hace 27 años aquí, en Rusia, el escritor y científico M.M. Filippov, que trabajó durante varios años en la transmisión de corriente eléctrica a través del aire y finalmente encendió una lámpara de araña de San Petersburgo en Tsarskoe Selo ( es decir, a una distancia de 27 kilómetros. -V.P.). En aquel momento no se prestó la debida atención a este hecho, pero Filippov fue encontrado muerto en su apartamento unos días después y la policía confiscó sus aparatos y documentos”.

Los experimentos de Tesla también causaron una gran impresión en otro escritor, Alexei Tolstoi, que era ingeniero de formación. Y cuando Tesla, y luego Marconi, informaron en forma impresa que sus dispositivos recibían extrañas señales de origen extraterrestre, aparentemente marciano, esto inspiró al escritor a escribir la novela de ciencia ficción "Aelita". En la novela, los marcianos utilizan el invento de Tesla y transmiten energía de forma inalámbrica desde plantas de energía ubicadas en los polos de Marte a cualquier parte del planeta. Esta energía impulsa los motores de los barcos voladores y otros mecanismos. Sin embargo, Tesla no logró construir su “sistema mundial” para suministrar electricidad a la población mundial sin el uso de cables.

Tan pronto como en 1900 empezó a construir en la isla de Long Island, cerca de Nueva York, una ciudad laboratorio de investigación para 2.000 empleados y una enorme torre de metal con una placa de cobre gigante en la parte superior, los oligarcas eléctricos "cableados" se dieron cuenta: después de todo, la introducción generalizada del sistema de Tesla los amenazó con la ruina.

Torre Wardenclyffe (1902)

Sobre el multimillonario J.P. Morgan, que financió la construcción, estuvo sujeto a fuertes presiones, incluso por parte de funcionarios gubernamentales sobornados por competidores.(o fue al revés) Hubo interrupciones en el suministro de equipos, la construcción se detuvo y cuando Morgan, bajo esta presión, dejó de financiar, se detuvo por completo. Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, a instancias de los mismos competidores, el gobierno de Estados Unidos ordenó la explosión de una torre ya construida con el pretexto descabellado de que podría utilizarse con fines de espionaje.

Bueno, entonces la ingeniería eléctrica siguió el camino habitual.

Durante mucho tiempo nadie pudo repetir los experimentos de Tesla, aunque sólo fuera porque habría sido necesario crear una instalación similar en tamaño y potencia. Pero nadie dudaba de que Tesla logró encontrar una manera de transmitir energía eléctrica a distancia sin cables hace más de cien años. La autoridad de Tesla, considerado el segundo inventor después de Edison, era bastante alta en todo el mundo, y su contribución al desarrollo de la ingeniería eléctrica de corriente alterna (desafiando a Edison, que defendía la corriente continua) es indudable. Durante sus experimentos estuvieron presentes muchos especialistas, sin contar a la prensa, y nadie intentó nunca acusarlo de ningún truco o manipulación de los hechos. La alta autoridad de Tesla se evidencia en el nombre de la unidad de intensidad del campo magnético que lleva su nombre. Pero la conclusión de Tesla de que durante el experimento en Colorado Springs la energía se transmitió a una distancia de 42 kilómetros con una eficiencia de alrededor del 90% es demasiado optimista. Recordemos que la potencia total de las lámparas encendidas a distancia era de 10 kW, o 13 CV, mientras que la potencia de la dinamo que accionaba el vibrador alcanzaba los 300 CV. Es decir, podemos hablar de eficiencia. sólo alrededor del 4-5%, aunque esta cifra es sorprendente. La justificación física de los experimentos de Tesla sobre la transmisión inalámbrica de electricidad todavía preocupa a muchos especialistas.
www.elec.ru/news/2003/03/14/1047627665.html

Especialistas del Instituto Tecnológico de Massachusetts lograron encender una lámpara incandescente ubicada a una distancia de 2 metros de la fuente de energía. rus.newsru.ua/world/08jun2007/tesla.html

Cargadores inalámbricos de Intel odessabuy.com/news/item-402.html

“Argumentos y Hechos” No. 52, 2008 (24-30 de diciembre):
CIENCIA - Electricidad sin cables. Dicen que los científicos estadounidenses pudieron transmitir electricidad con una potencia de 800 W sin cables.

Desde el descubrimiento de la electricidad por parte del hombre, muchos científicos han intentado estudiar el sorprendente fenómeno de las corrientes y aumentar su eficiencia efectiva, realizando numerosos experimentos e inventando materiales más modernos con propiedades mejoradas de transferencia de energía con resistencia cero. La dirección más prometedora en este tipo de trabajo científico es la transmisión inalámbrica de electricidad a largas distancias y con costes de transporte mínimos. Este artículo analiza los métodos para transmitir energía a distancia, así como los tipos de dispositivos para tales acciones.

La transmisión de energía inalámbrica es un método de transporte en el que no se utilizan conductores ni redes de cables, y la corriente se transmite a una distancia considerable hasta el consumidor con un factor de potencia efectivo máximo a través del aire. Para ello se utilizan dispositivos que generan electricidad, así como un transmisor que acumula corriente y la disipa en todas direcciones, así como un receptor con un dispositivo consumidor. El receptor capta ondas y campos electromagnéticos y, concentrándolos en una pequeña sección del conductor, transmite energía a una lámpara o cualquier otro dispositivo de cierta potencia.

Existen muchos métodos para la transmisión inalámbrica de electricidad, que fueron inventados por muchos científicos en el proceso de estudio de las corrientes, pero Nikola Tesla logró los mejores resultados en términos prácticos. Logró fabricar un transmisor y un receptor que estaban separados entre sí por una distancia de 48 kilómetros. Pero en ese momento no existían tecnologías que pudieran transmitir electricidad a esa distancia con un coeficiente superior al 50%. En este sentido, el científico expresó grandes perspectivas no para la transferencia de energía ya generada, sino para generar corriente a partir del campo magnético terrestre y utilizarla para las necesidades domésticas. El transporte de dicha electricidad debía realizarse de forma inalámbrica, mediante transmisión a través de campos magnéticos.

Métodos de transmisión inalámbrica de electricidad.

La mayoría de los teóricos y profesionales que estudian el funcionamiento de la corriente eléctrica han propuesto sus propios métodos para transmitirla a distancia sin el uso de conductores. Al comienzo de esta investigación, muchos científicos intentaron tomar prácticas del principio de funcionamiento de las radios que se utilizan para transmitir código Morse o radio de onda corta. Pero tales tecnologías no se justificaban, ya que la disipación actual era demasiado pequeña y no podía cubrir largas distancias, además, el transporte de electricidad a través de ondas de radio solo era posible cuando se trabajaba con potencias bajas, que no eran capaces de accionar ni siquiera el mecanismo más simple. .

Como resultado de los experimentos, se reveló que las ondas de microondas son las más adecuadas para transmitir electricidad sin cable, ya que tienen una configuración y un voltaje más estables, y además pierden mucha menos energía cuando se disipan que cualquier otro método.

Por primera vez, el inventor y diseñador William Brown logró aplicar con éxito este método, quien modeló una plataforma voladora que consta de una plataforma de metal con un motor con una potencia de aproximadamente 0,1 caballos de fuerza. La plataforma tenía la forma de una antena receptora con una rejilla que captaba ondas de microondas, que eran transmitidas por un generador especialmente diseñado. Tan sólo catorce años después, el mismo diseñador presentó un avión de baja potencia que recibía energía de un transmisor situado a una distancia de 1,6 kilómetros; la corriente se transmitía en un haz concentrado mediante ondas de microondas. Desafortunadamente, este trabajo no fue ampliamente utilizado, ya que en ese momento no existían tecnologías que pudieran asegurar el transporte de corriente de alto voltaje por este método, aunque la eficiencia del receptor y generador era superior al 80%.

En 1968, científicos estadounidenses desarrollaron un proyecto, apoyado en trabajos científicos, que proponía la colocación de grandes paneles solares en la órbita terrestre baja. Los receptores de energía debían estar orientados hacia el sol y en su base se ubicaban dispositivos de almacenamiento de corriente. Después de absorber la radiación solar y transformarla en microondas u ondas magnéticas, la corriente se dirigía al suelo a través de un dispositivo especial. La recepción debía realizarse mediante una antena especial de gran superficie, sintonizada con una onda específica y convirtiendo las ondas en corriente continua o alterna. Un sistema de este tipo ha sido muy considerado en muchos países como una alternativa prometedora a las fuentes modernas de electricidad.

Alimentar un coche eléctrico de forma inalámbrica

Muchos fabricantes de coches que funcionan con corriente eléctrica están desarrollando alternativas para recargar el coche sin conectarlo a la red. Un gran éxito en este ámbito ha logrado la tecnología de cargar vehículos desde una superficie de carretera especial, cuando el vehículo recibe energía de un revestimiento cargado con un campo magnético u ondas de microondas. Pero tal reposición sólo fue posible si la distancia entre la carretera y el dispositivo receptor no superaba los 15 centímetros, lo que no siempre es factible en las condiciones modernas.

Este sistema se encuentra en etapa de desarrollo, por lo que se puede suponer que este tipo de transmisión de energía sin conductor aún se desarrollará y, posiblemente, se introducirá en la industria del transporte moderna.

Desarrollos modernos en la transmisión de energía.

En la realidad moderna, la electricidad inalámbrica vuelve a ser un área relevante en el estudio y diseño de dispositivos. Existen las formas más prometedoras de desarrollar la transmisión inalámbrica de energía, que incluyen:

1. El uso de electricidad en zonas montañosas, en los casos en que no sea posible tender cables portadores al consumidor. A pesar del estudio del tema de la electricidad, hay lugares en la Tierra donde no hay electricidad y las personas que viven allí no pueden disfrutar de tal beneficio de la civilización. Por supuesto, allí se utilizan a menudo fuentes de energía autónomas, como paneles solares o generadores, pero este recurso es limitado y no puede satisfacer las necesidades en su totalidad;
2. Algunos fabricantes de electrodomésticos modernos ya están introduciendo en sus productos dispositivos para la transferencia inalámbrica de energía. Por ejemplo, se ofrece en el mercado una unidad especial que se conecta a la red eléctrica y, al convertir la corriente continua en ondas de microondas, las transmite a los dispositivos circundantes. La única condición para utilizar este dispositivo es que el electrodoméstico disponga de un dispositivo receptor que convierta estas ondas en corriente continua. Hay televisores a la venta que funcionan enteramente con energía inalámbrica recibida de un transmisor;
3. Para fines militares, en la mayoría de los casos en el sector de defensa, existen desarrollos de dispositivos de comunicación y otros dispositivos auxiliares.

Un gran avance en esta área de la tecnología se produjo en 2014, cuando un grupo de científicos desarrolló un dispositivo para generar y recibir energía a distancia de forma inalámbrica, utilizando un sistema de lentes colocadas entre las bobinas transmisora ​​y receptora. Anteriormente se creía que la transmisión de corriente sin conductor era posible a una distancia que no excediera el tamaño de los dispositivos, por lo que se necesitaba una estructura enorme para transportar electricidad a largas distancias. Pero los diseñadores modernos cambiaron el principio de funcionamiento de este dispositivo y crearon un transmisor que no envía ondas de microondas, sino campos magnéticos de bajas frecuencias. En este caso, los electrones no pierden potencia y se transmiten a distancia en un haz concentrado, además, el consumo de energía es posible no solo conectándose a la parte receptora, sino también simplemente estando en la zona de acción del campo.

1. Recarga dispositivos móviles sin necesidad de conectarlos a un cable;
2. El suministro de energía para vehículos aéreos no tripulados es un área que tendrá una gran demanda tanto en la industria civil como en la militar, ya que recientemente estos dispositivos se han utilizado con frecuencia para diversos fines.

El propio procedimiento de transmisión de datos a distancia sin utilizar cables se consideraba hace algún tiempo un gran avance en la investigación de la física y la energía, pero ahora ya no sorprende a nadie y se ha vuelto accesible para todos. Gracias a los avances y avances tecnológicos modernos, el transporte de electricidad mediante este método se está convirtiendo en una realidad y bien puede cobrar vida.

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La ley de interacción de las corrientes eléctricas descubierta por André Marie Ampère en 1820 sentó las bases para un mayor desarrollo de la ciencia de la electricidad y el magnetismo. 11 años después, Michael Faraday estableció experimentalmente que un campo magnético cambiante generado por una corriente eléctrica puede inducir una corriente eléctrica en otro conductor. Así fue creado.

En 1864, James Clerk Maxwell finalmente sistematizó los datos experimentales de Faraday, dándoles la forma de ecuaciones matemáticas precisas, gracias a las cuales se creó la base de la electrodinámica clásica, porque estas ecuaciones describían la relación del campo electromagnético con las corrientes y cargas eléctricas, y la La consecuencia de esto debería haber sido la existencia de ondas electromagnéticas.

En 1888, Heinrich Hertz confirmó experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas predichas por Maxwell. Su transmisor de chispa con un interruptor de bobina de Ruhmkorff podía producir ondas electromagnéticas de hasta 0,5 gigahercios, que podían ser recibidas por múltiples receptores sintonizados en resonancia con el transmisor.

Los receptores podían ubicarse a una distancia de hasta 3 metros, y si se producía una chispa en el transmisor, se producían chispas en los receptores. Así se llevaron a cabo Primeros experimentos en transmisión inalámbrica de energía eléctrica. utilizando ondas electromagnéticas.

En 1891, mientras estudiaba corrientes alternas de alto voltaje y alta frecuencia, llegó a la conclusión de que es extremadamente importante para propósitos específicos seleccionar tanto la longitud de onda como el voltaje de operación del transmisor, y no es en absoluto necesario hacer la frecuencia demasiado alta.

El científico señala que el límite inferior de frecuencias y voltajes con el que pudo lograr los mejores resultados en ese momento era de 15.000 a 20.000 vibraciones por segundo con un potencial de 20.000 voltios. Tesla recibió una corriente de alta frecuencia y alto voltaje mediante una descarga oscilatoria de un condensador (ver -). Señaló que este tipo de transmisor eléctrico es adecuado tanto para producir luz como para transmitir electricidad para producir luz.

En el período de 1891 a 1894, el científico demostró repetidamente la transmisión inalámbrica y el brillo de los tubos de vacío en un campo electrostático de alta frecuencia, observando al mismo tiempo que la energía del campo electrostático es absorbida por la lámpara, convertida en luz, y la energía del campo electromagnético se utiliza para la inducción electromagnética con el fin de obtener un resultado similar. El resultado se refleja en su mayor parte y sólo una pequeña fracción se convierte en luz.

Incluso utilizando la resonancia al transmitir mediante ondas electromagnéticas, no será posible transmitir una cantidad significativa de energía eléctrica, afirmó el científico. Su objetivo durante este período de trabajo era transmitir precisamente grandes cantidades de energía eléctrica de forma inalámbrica.

Hasta 1897, paralelamente al trabajo de Tesla, las investigaciones sobre ondas electromagnéticas las llevaron a cabo: Jagdish Bose en la India, Alexander Popov en Rusia y Guglielmo Marconi en Italia.

Después de las conferencias públicas de Tesla, Jagdish Bose hizo una demostración de transmisión inalámbrica de electricidad en noviembre de 1894 en Calcuta, donde encendió pólvora, transmitiendo energía eléctrica a distancia.

Después de Boche, concretamente el 25 de abril de 1895, Alexander Popov, utilizando el código Morse, transmitió el primer mensaje de radio, y esta fecha (7 de mayo, nuevo estilo) se celebra ahora anualmente en Rusia como el "Día de la Radio".

En 1896, Marconi, al llegar a Gran Bretaña, demostró su aparato, utilizando el código Morse para transmitir una señal a una distancia de 1,5 kilómetros desde el techo del edificio de correos de Londres a otro edificio. Después de eso, mejoró su invento y logró transmitir una señal a través de la llanura de Salisbury a una distancia de 3 kilómetros.

Tesla en 1896 transmite y recibe señales con éxito a una distancia entre transmisor y receptor de aproximadamente 48 kilómetros. Sin embargo, ninguno de los investigadores ha conseguido todavía transmitir una cantidad significativa de energía eléctrica a larga distancia.

Experimentando en Colorado Springs, Tesla escribiría en 1899: “El fracaso del método de inducción parece enorme comparado con el método de excitar la carga de la tierra y el aire”. Este será el comienzo de la investigación del científico encaminada a transmitir electricidad a distancias considerables sin el uso de cables. En enero de 1900, Tesla escribió en su diario sobre la exitosa transferencia de energía a una bobina "extendida muy dentro del campo" desde la cual se alimentaba la lámpara.

Y el mayor éxito del científico sería el lanzamiento de la Torre Wardenclyffe en Long Island el 15 de junio de 1903, diseñada para transmitir energía eléctrica a una distancia considerable en grandes cantidades sin cables. Se suponía que el devanado secundario puesto a tierra del transformador resonante, rematado con una cúpula esférica de cobre, excitaría la carga de tierra y las capas conductoras de aire para convertirse en un elemento de un gran circuito resonante.

Así, el científico logró alimentar 200 lámparas de 50 vatios a una distancia de unos 40 kilómetros del transmisor. Sin embargo, basándose en la viabilidad económica, Morgan detuvo la financiación del proyecto, quien desde el principio invirtió dinero en el proyecto para obtener comunicaciones inalámbricas, y la transferencia de energía gratuita a escala industrial a distancia era categóricamente inadecuada. para él como hombre de negocios. En 1917, la torre, diseñada para la transmisión inalámbrica de energía eléctrica, fue destruida.

Mucho más tarde, entre 1961 y 1964, un experto en el campo de la electrónica de microondas, William Brown, experimentó en Estados Unidos con trayectorias de transmisión de energía de haces de microondas.

En 1964, fue el primero en probar un dispositivo (un modelo de helicóptero) capaz de recibir y utilizar la energía de un haz de microondas en forma de corriente continua, gracias a un conjunto de antenas formado por dipolos de media onda, cada uno de los cuales está cargado con energía altamente diodos Schottky eficientes. Ya en 1976, William Brown transmitió un haz de microondas de 30 kW de potencia a una distancia de 1,6 km con una eficiencia superior al 80%.

En 2007, un grupo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts, dirigido por el profesor Marin Soljacic, logró transmitir energía de forma inalámbrica a una distancia de 2 metros. La potencia transmitida fue suficiente para alimentar una bombilla de 60 vatios.

Su tecnología (llamada ) se basa en el fenómeno de la resonancia electromagnética. El transmisor y el receptor son dos bobinas de cobre, cada una de 60 cm de diámetro, que resuenan a la misma frecuencia. El transmisor está conectado a una fuente de alimentación y el receptor está conectado a una lámpara incandescente. Los circuitos están sintonizados a 10 MHz. En este caso, el receptor recibe solo entre el 40 y el 45% de la electricidad transmitida.

Casi al mismo tiempo, Intel demostró una tecnología similar para la transmisión inalámbrica de energía.

En 2010, Haier Group, un fabricante chino de electrodomésticos, presentó al público en CES 2010 su producto único: un televisor LCD completamente inalámbrico basado en esta tecnología.