Un bec alimentat cu energie electrică transmisă prin aer a luminat pentru prima oară!
Transmiterea eficientă a energiei prin aer este unul din visele omenirii: nu am mai avea nevoie de cabluri la care să conectăm mereu echipamentele electronice... Recent, un grup de cercetatori de la MIT au reuşit să alimenteze fără cablu, prin aer, un bec de 60W, de la câţiva metri distanţă, şi asta cu o eficienţă de 40%!
Categorie: Tehnologie
Autor: Cristian Presură
Figura: Grupul de la MIT care a raportat aceste rezultate în revista Science Express din 7 Iunie 2007
Cercetătorii au botezat noua metodă de transmisie a energiei electrice WiTricity (de la "Wireless Electricity" în engleză). Ei speră că astfel vom renunţa în viitor la cablurile electrice sau la baterii. În ambele cazuri, putem alimenta echipamentele electronice prin aer. În esenţă, noua metodă constă în trasmiterea energie de la o bobină la alta, prin intermediul inducţiei magnetice. Fiecare bobină formează un mic sistem oscilator, ales în aşa fel încât să nu disipeze în mod normal energie în spaţiu. Cu toate acestea, când cele două bobine rezonatoare sunt în apropiere, ele pot transmite energie de la una la alta, atâta timp cât distanţa dintre ele nu este mai mare decât lungimea de undă a radiaţiei.
Să încercăm în urmatoarele rânduri să explicăm împreună cum funcţionează această nouă modalitate de a transmite energia, folosindu-ne de câteva schiţe intermediare. Să începem cu începutul şi să ne reamintim că un curent electric ce trece printr-un inel metalic (o bobină) produce un câmp magnetic. În imaginea de mai jos (stânga) sensul curentului este indicat de săgeţile roz, iar forma câmpului magnetic generat este indicată de liniile verde-albăstrui. Să remarcăm că forma liniilor de câmp magnetic este foarte asemănătoare cu cea a unui magnet, şi că acest inel are două capete tăiate. Prin aceste capete se alimentează inelul cu curent electric pentru a produce câmpul magnetic.
Dacă curentul electric introdus în inel va fi oscilatoriu, tot aşa va fi şi câmpul magnetic generat. Să aducem apoi un alt inel metalic în apropierea primului inel care generează câmp magnetic oscilatoriu. Vom obţine ceva ca în Figura de mai sus din stânga.
Acum, datorită legii inducţiei electromagnetice, fluxul magnetic ce străbate al doilea inel va genera o tensiune electrică oscilatorie de-a lungul acestuia, care va pune electronii în mişcare şi va genera curent electric oscilatoriu. Este evident că prin această metodă putem transmite energie electrică de la primul inel (bobina emiţătoare) la cel de-al doilea inel (bobina receptoare). În fond, această construcţie de două bobine stă la baza tuturor transformatoarelor electrice, care transmit energia electrică dintr-un circuit electric in alt circuit electric. Această metodă de transmisie a fost încercată şi de Tesla în anii 1920, pentru a transmite energia la distanţă. Cu toate acestea, el nu a reuşit în experimentele sale să trasmită energie la distanţe mari, şi e văzut uşor de ce: densitatea liniilor de câmp receptate de al doilea inel scade odată cu creşterea distanţei dintre inele, cu alte cuvinte câmpul magnetic receptat de al doilea inel va fi din ce în ce mai mic.
Există însă şi o altă problemă mai puţin evidentă. Aceasta are de-a face cu construcţia ne-rezonantă a sistemului, care face „greoaie” transmiterea de energie. Să luăm exemplul primului inel. Aici energia este introdusă în inel sub forma curentului electric oscilatoriu generat, iar pierderile de energie au loc datorită rezistenţei electrice finite a inelului metalic. Frecvenţa acestei oscilaţii poate lua orice valoare. Situaţia este asemanatoare cu cea în care vrem să tragem înainte şi înapoi un copil pe sanie: este greoi. Mai eficient şi mai uşor este să punem copilul în leagăn şi să împingem leagănul în tandem cu oscilaţia naturală a acestuia (oare a încercat cineva vreodată o alta frecvenţă?). Intrând în rezonanţă cu frecvenţa naturală de oscilaţie a leagănului, putem să dăm copilul în leagăn împingând chiar şi cu un singur deget...
În acelaşi fel, grupul de la MIT a decis să optimizeze felul în care energia este adusă în prima bobină şi să creeze un sistem rezonant dintr-o bobină şi un condensator. În acest sistem rezonant, condensatorul se descarcă pe bobină, creând un curent electric, iar bobina generează tensiune electrică datorită variaţiei de curent, încărcând la loc condensatorul. Pentru a menţine această oscilaţie, tot ce avem de făcut este să "pompăm" câte puţină energie electrică la frecvenţa de rezonanţă a circuitului. Nimic special până aici, căci aceste circuite oscilante sunt folosite în toate staţiile de emisie şi receptoarele radio, pentru a genera sau recepta câmpul electromagnetic pe frecvenţa dorită. Cu toate acestea, ele au o problemă fundamentală pentru transmisia de energie: emit radiaţie electromagnetică, şi deci îşi disipă repede energia în aer! Pentru radiouri nu ne pasă prea mult, căci noi nu vrem să captăm energie, ci informaţie, şi ne permitem să aruncăm sute de waţi pentru a recepta câţiva miliwaţi . În cazul transmisiei de energie nu vrem însă să disipăm energia aiurea în spaţiu!
O soluţie studiată deja teoretic de cei de la MIT pentru a rezolva această problemă a fost construirea unui inel rezonator, care să disipe cât mai puţină energie în aer. Soluţia studiată de ei înainte poate fi găsită într-o lucrare disponibilă on-line fără subscripţie aici, din care vom reproduce şi noi câteva imagini. În figura următoare prezentăm schiţa sistemului rezonator studiat.
După cum se vede, soluţia investigată presupune integrarea condensatorului exact în inelul metalic ce formează bobina. În lucrarea menţionată mai devreme, cercetătorii de la MIT prezintă cum au optimizat parametrii pentru ca rezonatorul să aibă pierderi de energie cât mai mici şi să emită cât mai puţină energie în spaţiu. Într-o primă fază, parametrii au fost aleşi în aşa fel încât lungimea de undă a radiaţiei care se formează oricum să fie mult mai mare decât dimensiunea bobinei. Apoi ei au ajustat capacitatea condensatorului, căci ea dă frecvenţa de oscilaţie a rezonatorului. Dacă acest condensator are o capacitate mică, atunci creşte frecvenţa de oscilaţie, scade lungimea de undă şi rezonatorul disipează energie în toate direcţiile de spaţiu (ceea ce nu ne dorim). Dacă în schimb condensatorul are o capacitate mare, atunci scade frecvenţa de oscilaţie, conducând la pierderi rezistive în bobina de cupru (ceea ce iarăşi nu ne dorim). După cum se vede, există un optimum, iar pentru acest optim rezonatorul disipează foarte puţină energie. Câmpul magnetic generat de acest rezonator poate fi văzut în Figura de mai jos (partea din stânga) luată din articolul citat mai devreme:
În experimentele prezentate recent, cercetătorii de la MIT au construit două bobine rezonante (cu o frecvenţă optimală de 10MHz), una emiţătoare şi alta receptoare, după un sistem asemănător consideraţiilor teoretice. Apoi au aşezat bobina receptoare la o depărtare de câţiva metri de bobina emiţătoare. Disţanta dintre bobine este însa mai mică decât lungimea de undă a radiaţiei generate în mod normal de oscilator. Aceasta pentru a rămâne în aşa-numita „zonă evanescenta” a câmpului electromagnetic, unde receptarea de energie este eficientă. În figura de mai sus (dreapta) se vede schema propunerii teoretice precedente, cu intensitatea câmpurilor magnetice reprezentată cu roşu.
În final, cercetătorii au pus un bec de 60W în serie cu cea de-a doua bobină rezonantă, pentru a-l alimenta cu energie de la prima bobină rezonantă, energie primită prin aer datorită legilor inducţiei magnetice despre care am vorbit. Mai jos prezentăm şi fotografia cu experimentul original, în care se văd becul şi cele două bobine utilizate.
În urma experimentului, cercetătorii au reuşit să aprindă de la distanţa de 1m becul de 60W. Au aşezat chiar şi panouri intermediare între cele două bobine pentru a arăta cum câmpul magnetic penetrează acei pereţi. Eficienţa raportată de ei este de 40%. Restul de 60% de energie se pierde fie în radiaţie, fie în rezistenţa electrică finită a bobinelor de cupru.
Aplicaţiile acestor rezultate sunt nenumarate. Totuşi se aşteaptă ca într-o primă instanţă să apară astfel „Staţii de încărcare” WiTricity în fiecare casă. Odată veniţi acasă nu trebuie decât să aşezăm telefonul mobil sau laptopul în apropierea unei astfel de staţii, şi ele se vor încărca automat, prin aer. Desigur că în acest caz mărimea câmpului magnetic poate fi o problemă, pentru că ea poate dăuna corpului uman. Pe de altă parte, folosirea câmpului magnetic este o alegere bună faţă de câmpul electric, pentru că el este mult mai puţin nociv pentru organismul uman.
Un articol mai vechi (de acum patru luni) care trateaza acest subiect se poate gasi si la www.marianbanica.ro.
Sursa originală: MIT. Ştire prelucrată de www.stiinta.info.






Comentarii
Adauga un comentariuAdauga un comentariu
...a..Da..da ''un pas mic pentru stiintz, insa un pas gigantic pentru umanitate''
interesant!vreau sa incerc si eu poate imi va iesi.descoperirea mai bine zis inventia celor de la Istitutul Tehnologic Massachusetts este obositoare dar trebuie sa ai o inteligenta destul de mare. Iar un mod de gandire fixat pe ceva anume ideea care tia venit atunci pe loc sa o pui in practica .In multe cazuri oamenii au murit din cauza unui bec vrand sa-l schimbe a atins un fir si apoi totuk ii era negru in fata ochilor(a decedat)
lumea e prin concedii si vacante, drept pentru care plec si eu maine intr-un concediu bine-meritat de 3 saptamani, cu acces la internet intre nul si nul...
Unde o fi Jizel Jeg?Lipseste franchetea lui,va arata el voua cum sa va certati!In stil academico-tiganesc!!!!!!!!!!
@Nin, acu` e de vina mahmureala? Mananca niste varza poate iti mai ies gargaunii din cap.
CHI CHI stii sa citesti? ai invatat asta pina acum? PAI daca chiar omul o recunoaste ,ca s-a folosit,de ce maninci tu c... Sau cumva era su el beat ? NUUU atunci se lauda ...numa asa ca sa mai sperie din puisori...
@nin, ce ai baut?
Nu va impacientati! mai ales adm. sait.La nivelul la care se gaseste cercetarea in RO la ora actuala,nu s-ar putea copia(reproduce),clona nici macar un pentium4,asta intelegind totul, de la a la z... incluzind aici si obtinerea "straturilor subtiri" epitaxiale vezi prof.Spinulescu sau LMuler ce sa mai vorbim de alte dispozitive? Se poate discuta de cunoastere si aplicatiile ei practice doar de la un anumit nivel material in sus!...
Nu va pripiti! Intr-adevar N Tesla ,a incuviintat secretul cercetarilor lui baietilor din S.U.A si G.Brytany ,da si italienilor,asta pt ca el era fiu de cioban VLASSI ,adica toti romanii ce traiesc la sud de Dunare,sirbii si azi se mindresc cu el,nu mai contenesc cu laude nici hrvatii, cica e de-al lor... Un lucru e clar: cu dispozitivul acela electromagnetic ,se pot transmite energii uriase nu doar la 60cm ci chiar la capatul Universului,avind in vedere si pierdera (atenuarea). Dar nici asta nu e important,ca asa ne-au gasit dupa semnal,neamurile noastre extraterestre.Important e ca acea inventie a fost folosita recent in RO( N-o sa va vina sa credeti) de catre o sleahta de puslamale ,la comanda lui adrian.n ca sa mai ameteasca niste maimutoi,si asa destul de prost platiti si subalimentati. pentru cunoscatori -e instalatia HAARP
Ceea ce au facut cei de la Istitutul Tehnologic Massachusetts cu ditamai tehnica din dotare si cu circa de bani pe care ei o au, nu au facut alceva decit sa utilizeze principiu al cimpul electromagnetic, lucru pe care pe care in 1983 in Craiova eu inpreuna cu un bun prieten Dan Popa incercasem aceasta operatie prin utilizarea a doua miezuri de transformatoare pe unul din ele se situa bobina primara care se conecta la priza de 220V 50Hz iar pe celalant miez bobinam o alta bobina cu numar mai mare de spire cu care fara ca miezurile sa se atinga intre ele aprindeam becuri de lanterna
In jud. Vilcea in particular sint realizate experimente in (transmiterea energiei electrice prin eter fara cabluri) nu numai cu ajutorul cimpului electromacnetic si pe alte principi in video la secunda 3 spre 4 se vede in eter o masa de electroni lansati pe o orbita creata dinspre virful dealului spre vagon sunetul se aude la secunda 6 nu stiu de ce video este decalat in video original masa de electroni se vede la secunda 1spre 2 iar sunetul se aude la secunda 4, In experiment sa utilizat numai curent continu folosind 20 de bateri auto a cite 150 de amperi pe baterie
http://www.youtube.com/watch?v=7m5Uu6UUnqg
Va Multumesc
Se vorbeste si de anumite pierderi!
Unde se duc aceste pierderi si cum ar influienta Pamantul si alte dinamici daca s-ar sti cu siguranta asta?
De ce distanta asa de mica de la ecuatiile lui Eintain si bombele atomice si de ce distanta asta asa de mare de la Tesla pana la implementarea reala a unui astfel de sistem de transmisie al electricitatii?Unii ar numi asta probabilitate redusa dar eu nu cred.
Nici nu sa implementat un astfel de sistem de transmisie al energiei electrice si tu te gandesti la furturi?
Lasand gluma la o parte, parerea mea(mai esoterica putin) e ca aceste transmisii de energie influenteaza campul bioenergetic al omului,lucru stiut si de Tesla.Inainte de inmultire tuturor aparatelor cu camp electromagnetic existau genii(gen Newton,Einstain,Tesla etc).Acum pare ca doar o creativitate usor banala a mai supravietuit,copiinduse sisteme si adaptanduse la altele deja existente.Oare de ce?
frumos experimentul lui Nikolas tesla nu pot oamenii de stiinta sa scoata ceva din capul lor decat sa fure ideile altora, experimenul a fost oprit din cauza de securitate nationala cel putin asa scrie istoria.
pierderi energetice mai mari decat prin cablu; radiatii electromagnetice nedorite care desi au un impact discutabil asupra sanatatii afecteaza in mod negativ aparatura electronica sensibila la perturbatii electromsgnetice.
Domnule Catalin,nu are importanta natura miezului cand vorbim de frecvente mari.
Ba mai mult,la frecvente mari miezul clasic(specific frecventelor joase-ferosiliciu-permaloy)chiar deranjeaza.
E de prisos sa mai spun ca studii in acest domeniu(transmiterea energiei la distanta cu ajutorul curentilor de inalta frecventa,fara fir))au fost facute de Nicola Tesla intr-o vreme cind MIT nu exista inca.Cei de la MIT au probleme cu memoria si cu etica.
Sa ma exprim mai clar:primul om care a aprins un bec electric cu incandescenta(cu filament) si cu gaz(nu stiu exact ce gaz a folosit) a fost N.Tesla.Baietii de la MIT se poarta cu Tesla asa cum a facut-o si T.A.edison.Pacat!
http://toatechestiile.ro
Baieti, care da 1.000.000 pentru un perpetuum mobile? Vorbesc serios, este derivat din studiile lui Tesla... Yahoo ID: silvicone
Ideea e buna, si daca nu gresesc fusese experimentata si de Tesla cu tensiuni foarte mari. Randament de 40% inseamna foarte putin pentru un sistem energetic ce nu are drept scop decat transferul (cum ar fi ca , cablul de la bec 40W la priza sa consume 60W?). Dar avand in vedere ca ne uitam la un transformator cu "miez" din aer (!) de un metru, la care pierderile sunt de 60%, fata de 5% pentru cativa mm de aer si tabla de calitate, cred ca e o realizare:).
Asteptam realizarile cu potential comercial:).
Atat timp cat pentru transportul energiei se vor folosi liniile de camp magnetice, nu este o metoda eficienta, pentru influienteaza orice va intra in rezonanta cu acele linii. Parerea mea... Cred ca ar trebui gasita o alta metoda, sau de ce nu, o alta forma de energie...
40% e o eficienta super mare. De fapt toata smecheria e sa directionezi campul magnetic.
Fiind inductie magnectica, DA va induce curent in orice obiect electroconductor. Probabil ar arde orice dispozitiv electronic pozitionat pe directia potrivita (inclusiv telefonu vecinului).
Nu stiu ce s-ar intampla cu manelistii cu lant cat funia la gat.
1. :) Nu chiar, ca e directional! Doar daca se afla pe directia cea buna...
2. Ai dreptate. La podcast (o sa-l pun miine) Andrei se plinge din cauza asta rau... Tinind cont ca e inductie magnetica, nu m-am mira sa induca curenti in ORICE obiect metalic din apropiere, si la 60W chiar sa si-ti topeasca straturi metalice subtiri...
cristi
1. Eficienţa unui astfel de sistem ar putea oare să fie îmbunătăţită de vecini, care şi-ar pune telefonul la încărcat de partea cealaltă a peretelui?
2. Cum rămâne cu compatibilitatea electromagnetică? Ce-ar fi ca alături de telefonul mobil să-ţi laşi din neatenţie şi portofelul cu cartea de credit? „Sănătatea” acesteia nu ar fi afectată?
Mulţumesc,
Robert