Az elektromos áramok kölcsönhatásának törvénye, amelyet André Marie Ampere 1820-ban fedez fel, megalapozta az elektromosság és a mágnesesség tudományának további fejlődését. 11 évvel később Michael Faraday kísérletileg megállapította, hogy az elektromos áram által generált változó mágneses mező indukálhat elektromos áramot egy másik vezetőben. Így jött létre az első elektromos transzformátor.
1864-ben James Clerk Maxwell végül rendszerezte Faraday kísérleti adatait, pontos matematikai egyenletek formájában adva számukra, amelyeknek köszönhetően létrejött a klasszikus elektrodinamika alapja, mivel ezek az egyenletek leírják az elektromágneses mező kapcsolatát az elektromos áramokkal és töltésekkel, és ennek következményei kellett volna az elektromágneses hullámok meglétének.
1888-ban Heinrich Hertz kísérletileg megerősítette az elektromágneses hullámok létezését, amelyeket a Maxwell megjósolt. A Rumkorf tekercscsökkentővel ellátott szikra-adója akár 0,5 gigaherc elektromágneses hullámokat képes generálni, amelyeket több, az adóval rezonanciára hangolt vevőkészülék képes fogadni.
A vevőkészülékek akár 3 méter távolságra is elhelyezkedhetnek, és amikor szikra keletkezett az adóban, szikrák jelentek meg a vevőkben. Így végezték el az első kísérleteket a villamos energia vezeték nélküli továbbításával elektromágneses hullámok segítségével.
1891-ben Nikola Tesla, a magas feszültség és a magas frekvencia váltakozó áramának tanulmányozásával arra a következtetésre jutott, hogy különleges célokra rendkívül fontos az adó hullámhosszának és üzemi feszültségének kiválasztása, és egyáltalán nem szükséges, hogy a frekvencia túl magas legyen.
A tudós megjegyzi, hogy a frekvencia és feszültség alsó határa, amelyen akkor sikerült elérnie a legjobb eredményeket, másodpercenként 15 000 - 20 000 oszcilláció volt, 20 000 volt potenciállal. A Tesla nagyfrekvenciás és nagyfeszültségű áramot kapott egy kondenzátor oszcillációs kisülése révén (lásd - Tesla transzformátor). Észrevette, hogy ez a fajta elektromos adókészülék alkalmas mind a fény előállítására, mind a villamosenergia átvitelére a fény előállításához.
Promóciós videó:
Az 1891 és 1894 közötti időszakban a tudós többször demonstrálta a vezeték nélküli átvitelt és a vákuumcsövek izzását nagyfrekvenciás elektrosztatikus mezőben, miközben megjegyezte, hogy az elektrosztatikus mező energiáját a lámpája elnyeli, fényre konvertálva, és az elektromágneses indukcióhoz felhasznált elektromágneses mező energiáját hasonló eredmény elérése érdekében. az eredmény többnyire visszatükröződik, és ennek csak kis része vált fényre.
Még a rezonancia alkalmazásakor is, ha egy elektromágneses hullámot továbbítanak, nem lehet jelentős mennyiségű elektromos energiát továbbítani - állította a tudós. Célja a munka ezen időszakában az volt, hogy nagy mennyiségű elektromos energiát vezeték nélkül továbbítson.
1897-ig, Tesla munkájával párhuzamosan, Jagdish Boche Indiában, Alexander Popov Oroszországban és Guglielmo Marconi Olaszországban végzett elektromágneses hullámokat.
Tesla nyilvános előadásait követően Jagdish Boche 1894 novemberében Kalkuttában beszélt a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel demonstrációjával, ahol meggyújtotta a pisztolyt, és távolról továbbította az elektromos energiát.
Boche után, nevezetesen 1895. április 25-én, Alekszandr Popov, a Morse-kóddal továbbította az első rádióüzenetet, és ezt a dátumot (május 7., új stílus) Oroszországban évente ünneplik "Rádiónapnak".
1896-ban, amikor Marconi megérkezett Nagy-Britanniába, demonstrálta készülékét azzal, hogy Morse-kóddal jelet továbbított a londoni posta tetejétől 1,5 kilométeres távolságra egy másik épületbe. Ezt követően továbbfejlesztette találmányát, és már 3 kilométerre képes volt jelet továbbítani a Salisbury-síkság mentén.
A Tesla 1896-ban sikeresen továbbítja és fogadja a jeleket körülbelül 48 kilométer távolságra az adó és a vevő között. A kutatók egyikének sem sikerült azonban jelentős mennyiségű elektromos energiát nagy távolságon átadni.
A Colorado Springs-ben 1899-ben kísérletezve Tesla írta: "Az indukciós módszer következetlensége hatalmasnak tűnik, összehasonlítva a föld és a levegő töltésének izgalmas módszerével." Ez lesz a tudós kutatásának kezdete, amelynek célja az áram hosszú távú továbbítása vezetékek nélkül. 1900 januárjában Tesla feljegyzést fűz naplójába az energia sikeres továbbításáról egy olyan tekercsre, amelyet „a mezőbe hajtottak végre”, ahonnan a lámpa működött.
És a tudós legszebb sikere az lesz, hogy 1903. június 15-én elindítják a Long Island-i Wardencliffe tornyot, amelynek célja az elektromos energia jelentős távolságra történő továbbítása nagy mennyiségben, vezetékek nélkül. A rezonáns transzformátor földelt szekunder tekercsével, amelynek rézgömb alakú kupola van tetején, fel kellett keltenie a föld töltését és a levegő vezető rétegeit, hogy a nagy rezonanciaáramkör elemévé váljon.
Így a tudósnak sikerült 200 lámpát 50 wattra táplálni, kb. 40 km-re az adójától. A gazdasági megvalósíthatóság alapján azonban a projekt finanszírozását Morgan állította le, aki a kezdetektől pénzt fektetett a projektbe vezeték nélküli kommunikáció megteremtése érdekében, és a szabad energia ipari távolságon történő, távoli átadása, mint üzletember, kategorikusan nem volt elégedett ezzel. 1917-ben elpusztult az elektromos energia vezeték nélküli továbbítására tervezett torony.
Tudjon meg többet Nikola Tesla kísérleteiről itt: Nikola Tesla vezeték nélküli elektromos energia átvitelének rezonancia-módszere.
Sokkal később, az 1961 és 1964 közötti időszakban, William Brown, a mikrohullámú elektronika szakértője az USA-ban kísérleteket végzett az energia mikrohullámú sugár által történő továbbítására szolgáló utakkal.
1964-ben először egy olyan eszközt (helikopter modellt) tesztelt, amely képes a mikrohullámú sugárzás energiájának egyenáram formájában történő befogadására és felhasználására, köszönhetően egy olyan antennatáblának, amely félhullámú dipólokból áll, amelyek mindegyike nagy hatékonyságú Schottky diódákra van töltve. Már 1976-ig William Brown mikrohullámú sugárral 30 kW teljesítményt adott át 1,6 km-es távolságon, 80% -ot meghaladó hatékonysággal.
2007-ben a Massachusettsi Technológiai Intézet kutatója, Marina Solyachich professzor vezetésével, vezeték nélkül továbbította az energiát 2 méteres távolságon. Az átadott teljesítmény elegendő volt egy 60 wattos villanykörte működtetéséhez.
Technológiájuk (úgynevezett WiTricity) az elektromágneses rezonancia jelenségén alapszik. Az adó és a vevő két 60 cm átmérőjű réztekercs, amelyek mindegyike azonos frekvencián rezonál. Az adó egy energiaforráshoz, a vevő pedig egy izzólámpahoz van csatlakoztatva. A hurkok 10 MHz-re vannak hangolva. A vevő ebben az esetben a továbbított villamos energia csak 40-45% -át veszi.
Ugyanebben az időben az Intel hasonló vezeték nélküli energiaátviteli technológiát mutatott be.
2010-ben a Haier Group, a kínai háztartási készülékek gyártója a CES 2010-en mutatta be egyedi termékét, egy teljesen vezeték nélküli LCD TV-t, amely ezen a technológián alapul.
Andrey Povny