211service.com
En trådløs pære
Forskere ved MIT har vist, at det er muligt trådløst at forsyne en 60-watt pære, der sidder omkring to meter væk fra en strømkilde. Ved at bruge et bemærkelsesværdigt simpelt setup – grundlæggende bestående af to metalspoler – har de for første gang demonstreret, at det er muligt effektivt at sende så meget strøm over en sådan afstand. Eksperimentet baner vejen for trådløs opladning af batterier i bærbare computere, mobiltelefoner og musikafspillere, samt at klippe elektriske ledninger på husholdningsapparater, siger Marin Soljačić , professor i fysik ved MIT, som ledede teamet med fysikprofessor John Joannopoulos .
Klipning af ledningen: MIT-forskere har vist, at det er muligt trådløst at forsyne en 60-watt pære på to meters afstand. Ovenfor skaber en spole (baggrund) et magnetfelt, der er i stand til at passere gennem en forhindring. Forgrundsspolen resonerer ved frekvensen af det magnetiske felt og opfanger dens energi til at drive pæren.
Forskningen, offentliggjort i 7. juni-udgaven af Science Express (onlineudgivelsen af Videnskab magazine), er den eksperimentelle demonstration af en teori skitseret i november sidste år af MIT-teamet. (Se Opladning af batterier uden ledninger.) Vi havde stor tillid til teorien, siger Soljačić. Og eksperimentet bekræftede faktisk, at dette virkede som forudsagt.
Opsætningen er ligetil, forklarer Andre Kurs, en MIT kandidatstuderende og hovedforfatteren af papiret. To kobberspiraler med en diameter på 60 centimeter er adskilt fra hinanden med en afstand på omkring to meter. Den ene er tilsluttet en strømkilde – effektivt tilsluttet en væg – og den anden er tilsluttet en pære, der venter på at blive tændt. Når strømmen fra væggen er tændt, skaber elektricitet fra den første metalspole et magnetfelt omkring den spole. Spolen, der er knyttet til pæren, opfanger magnetfeltet, som igen skaber en strøm i den anden spole, der tænder pæren.
Denne type energioverførsel ligner et velkendt fænomen kaldet magnetisk induktiv kobling, der bruges i krafttransformatorer. MIT-ordningen er dog noget anderledes, fordi den er baseret på noget, der kaldes resonanskobling. Transformerspoler kan kun overføre strøm, når de er centimeter fra hinanden - længere væk, og magnetfelterne påvirker ikke hinanden på samme måde. For at MIT-forskerne kunne opnå rækkevidden på to meter, forklarer Soljačić, brugte de spoler, der resonerer med en frekvens på 10 megahertz. Når den elektriske strøm løber gennem den første spole, producerer den et 10 megahertz magnetfelt; da den anden spole resonerer ved denne samme frekvens, er den i stand til at opfange på feltet, selv fra relativt langt væk. Hvis den anden spole resonerede ved en anden frekvens, ville energien fra den første spole være blevet ignoreret.
Forskernes tilgang, siger Soljačić, gør også energioverførslen effektiv. Hvis de skulle udsende strøm fra en antenne på samme måde, som information transmitteres trådløst, ville det meste af strømmen gå til spilde, da den stråler væk i alle retninger. Med den metode, der bruges til at overføre information, ville det være svært at sende nok energi til at være nyttig til at drive gadgets. I modsætning hertil bruger forskerne det, der er kendt som ikke-strålingsenergi, der er bundet op i nærheden af spolerne. I denne første demonstration viste de, at ordningen kan overføre strøm med en effektivitet på 45 procent.
Trådløs strømoverførsel er en idé, der er mere end 100 år gammel. I 1890'erne foreslog fysiker og elektroingeniør Nikola Tesla at sende elektricitet gennem luften. Men kort tid efter blev strømkabler det almindeligt accepterede middel til at transportere elektricitet på tværs af afstande. Men med den udbredte anvendelse af små, bærbare enheder med batterier, der har behov for konstant genopladning, vender folks opmærksomhed igen mod trådløs strøm. Faktisk opstarten Powercast , baseret i Ligonier, PA, har ved hjælp af en anden tilgang end MIT-holdets, udviklet et trådløst strømsystem, der kan transmittere lavt watt over en afstand på omkring en meter. Til at starte med retter virksomheden sig mod enheder med lavt strømforbrug, såsom sensorer, men det håber at stige til mere strømkrævende gadgets i fremtiden.
En bekymring, som folk kan have, siger Sir John Pendry , professor i fysik ved Imperial College i London, er sundhedseffekter. Der vil være sikkerhedsproblemer, reelle eller indbildte, siger han. Kraften skal trods alt passere gennem rummet i en eller anden form og passere gennem alle kroppe, der ligger på dens vej. [MIT]-holdet har minimeret dette problem ved at sikre sig, at strømmen hovedsageligt er i form af et magnetisk felt, en form for energi, som kroppen er næsten fuldstændig ufølsom overfor.
Baseret på beregninger mener Soljačić, at ordningen er sikker, selv for personer med indopereret medicinsk udstyr, såsom pacemakere. Selvom forskerne ikke har lavet en detaljeret undersøgelse for at teste, hvordan systemet interfererer med pacemakere, siger Soljačić, at de ikke forventer, at det vil interagere stærkt med objekter, der ikke giver genlyd ved de samme frekvenser, som bruges til at overføre strøm.
På dette tidspunkt har holdet ansøgt om en række patenter og planlægger at kommercialisere teknologien, selvom forskerne forventer, at det kan tage et par år, før enheder med sådanne trådløse strømsystemer når frem til forbrugerne. I mellemtiden udforsker holdet forskellige materialer og alternative spolegeometrier for at forsøge at udvide rækkevidden og øge strømmen.