Legea interacțiunii curenților electrici descoperită de André Marie Ampere în 1820 a pus bazele dezvoltării în continuare a științei electricității și magnetismului. 11 ani mai târziu, Michael Faraday a stabilit experimental că un câmp magnetic în schimbare generat de un curent electric poate induce un curent electric într-un alt conductor. Așa a fost creat primul transformator electric.
În 1864, James Clerk Maxwell a sistematizat în cele din urmă datele experimentale ale lui Faraday, oferindu-le forma ecuațiilor matematice exacte, datorită cărora a fost creată baza electrodinamicii clasice, deoarece aceste ecuații au descris relația câmpului electromagnetic cu curenții și sarcinile electrice, iar existența undelor electromagnetice ar fi trebuit să fie o consecință a acestui lucru.
În 1888, Heinrich Hertz a confirmat experimental existența undelor electromagnetice prezise de Maxwell. Transmițătorul său cu scânteie cu un elicopter Rumkorf ar putea produce unde electromagnetice de până la 0,5 gigahertz, care ar putea fi primite de mai mulți receptori reglați în rezonanță cu emițătorul.
Receptoarele puteau fi amplasate la o distanță de până la 3 metri, iar atunci când a apărut o scânteie în emițător, în receptoare au apărut scântei. Așa s-au efectuat primele experimente pe transmisia wireless a energiei electrice cu ajutorul undelor electromagnetice.
În 1891, Nikola Tesla, studiind curenții alternanți de înaltă tensiune și frecvență ridicată, a ajuns la concluzia că este extrem de important pentru scopuri specifice să selectăm atât lungimea de undă, cât și tensiunea de funcționare a transmițătorului și nu este deloc necesar să facem frecvența prea mare.
Omul de știință observă că limita inferioară a frecvențelor și tensiunilor la care a reușit să obțină cele mai bune rezultate la acel moment a fost de la 15.000 la 20.000 oscilații pe secundă la un potențial de 20.000 volți. Tesla a primit un curent de înaltă frecvență și de înaltă tensiune prin aplicarea unei descărcare oscilatoare a unui condensator (a se vedea - Transformatorul Tesla). El a observat că acest tip de emițător electric este potrivit atât pentru producerea de lumină, cât și pentru transmisia de electricitate pentru a produce lumină.
Video promotional:
În perioada 1891 - 1894, omul de știință a demonstrat în mod repetat transmiterea fără fir și strălucirea tuburilor de vid într-un câmp electrostatic de înaltă frecvență, menționând în același timp că energia câmpului electrostatic este absorbită de lampă, transformându-se în lumină și energia câmpului electromagnetic utilizat pentru inducerea electromagnetică pentru a obține un produs similar rezultatul este reflectat în cea mai mare parte și doar o mică parte din acesta este transformată în lumină.
Chiar și folosind rezonanța atunci când este transmis cu o undă electromagnetică, nu a putut fi transmisă o cantitate semnificativă de energie electrică, a argumentat savantul. Obiectivul său în această perioadă de muncă a fost să transmită o cantitate mare de energie electrică fără fir.
Până în 1897, în paralel cu lucrările lui Tesla, au fost efectuate studii de unde electromagnetice de către Jagdish Boche în India, Alexander Popov în Rusia și Guglielmo Marconi în Italia.
În urma prelegerilor publice ale Tesla, Jagdish Boche a vorbit în noiembrie 1894 la Calcutta cu o demonstrație a transmisiei wireless a energiei electrice, unde a aprins praful de pușcă, transmitând energie electrică la distanță.
După Boche, și anume la 25 aprilie 1895, Alexandru Popov, folosind codul Morse, a transmis primul mesaj radio, iar această dată (7 mai, stil nou) este acum sărbătorită anual în Rusia drept „Ziua Radio”.
În 1896, când Marconi a ajuns în Marea Britanie, și-a demonstrat aparatul prin transmiterea unui semnal folosind codul Morse pe o distanță de 1,5 kilometri de la acoperișul oficiului poștal din Londra către o altă clădire. După aceea, și-a îmbunătățit invenția și a fost capabil să transmită un semnal de-a lungul Câmpiei Salisbury deja la o distanță de 3 kilometri.
Tesla în 1896 transmite cu succes și primește semnale la o distanță de aproximativ 48 de kilometri între emițător și receptor. Cu toate acestea, niciunul dintre cercetători nu a reușit să transmită o cantitate semnificativă de energie electrică pe distanță lungă.
Experimentând în Colorado Springs, în 1899, Tesla a scris: „Incoerența metodei de inducție pare a fi enormă comparativ cu metoda de excitare a încărcării pământului și a aerului”. Acesta va fi începutul cercetării oamenilor de știință care vizează transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi, fără a folosi fire. În ianuarie 1900, Tesla va face o notă în jurnalul său despre transferul cu succes al energiei într-o bobină „realizată pe câmpul” din care a fost alimentată lampa.
Iar cel mai grandios succes al omului de știință va fi lansarea pe 15 iunie 1903 a Turnului Wardencliffe de pe Long Island, concepută pentru a transmite energie electrică pe o distanță considerabilă în cantități mari, fără fire. Înfășurarea secundară legată la pământ a transformatorului rezonant, acoperită cu o cupolă sferică din cupru, a trebuit să excite încărcarea pământului și straturile conductoare de aer pentru a deveni un element al circuitului rezonant mare.
Astfel, savantul a reușit să alimenteze 200 de lămpi de 50 de wați la o distanță de aproximativ 40 de kilometri de emițător. Cu toate acestea, pe baza fezabilității economice, finanțarea proiectului a fost oprită de Morgan, care de la bun început a investit bani în proiect pentru a obține comunicare fără fir, iar transferul de energie gratuită la scară industrială la distanță, în calitate de om de afaceri, nu a fost categoric satisfăcut de acesta. În 1917, turnul, proiectat pentru transmisia wireless a energiei electrice, a fost distrus.
Citiți mai multe despre experimentele lui Nikola Tesla aici: Metoda rezonantă de transmitere wireless a energiei electrice de către Nikola Tesla.
Mult mai târziu, în perioada 1961-1964, un expert în domeniul electronicelor cu microunde, William Brown, a experimentat în Statele Unite cu căi de transmitere a energiei la microunde.
În 1964, el a testat pentru prima dată un dispozitiv (model de elicopter) capabil să primească și să utilizeze energia unui fascicul de microunde sub formă de curent continuu, datorită unui sistem de antene format din dipoli cu jumătate de undă, fiecare fiind încărcat pe diode Schottky de înaltă eficiență. Deja până în 1976, William Brown transfera 30 kW de putere printr-un fascicul de microunde pe o distanță de 1,6 km, cu o eficiență care depășea 80%.
În 2007, un grup de cercetare de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts condus de profesoara Marina Solyachich a reușit să transmită fără fir energie pe o distanță de 2 metri. Puterea transmisă a fost suficientă pentru a alimenta un bec de 60 de wați.
Tehnologia lor (numită WiTricity) se bazează pe fenomenul rezonanței electromagnetice. Transmițătorul și receptorul sunt două bobine de cupru cu un diametru de 60 cm fiecare rezonând la aceeași frecvență. Transmițătorul este conectat la o sursă de energie, iar receptorul este conectat la o lampă incandescentă. Buclele sunt reglate la 10 MHz. În acest caz, receptorul primește doar 40-45% din energia electrică transmisă.
Aproximativ în același timp, Intel a demonstrat o tehnologie similară de transmitere a energiei wireless.
În 2010, Haier Group, un producător chinez de electrocasnice, a prezentat produsul său unic la CES 2010, un televizor LCD complet wireless bazat pe această tehnologie.
Andrey Povny
