La théorie de Tesla: qui va gagner la course à l'alimentation sans fil?

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Lorsque vous pensez à l’alimentation sans fil, des images d’éclairs une bobine Tesla 10 des meilleurs clips de Tesla Coils sur YouTubeNikola Tesla est à juste titre considéré comme l'un des plus grands esprits scientifiques de tous les temps. Son travail de pionnier en tant qu'ingénieur, en particulier dans le domaine de l'électricité et de l'électromagnétisme, signifie que son nom est synonyme de ... Lire la suite à un autre me vient probablement à l'esprit, ou peut-être des images du moment où le monstre de Frankenstein a pris vie.

Bien que l'idée semble ridicule et presque impossible, vous serez peut-être surpris d'apprendre que l'alimentation sans fil devient rapidement une réalité.

Il existe un certain nombre de théories et de propositions avancées pour réaliser l'exploit futuriste de transfert d'électricité dans l'air appareils dans votre maison - ce que nous verrons dans cet article - mais d'abord, il est important de comprendre à la fois le potentiel et les limites de la science

10 chaînes YouTube scientifiques à ne pas manquerLe mot science signifie essentiellement connaissance, et c'est cette quête d'apprentissage et de compréhension qui a poussé l'humanité à la hauteur de son pouvoir. Le Web offre de nombreuses occasions de diffuser ces connaissances pour ... Lire la suite derrière ces tentatives.

Qu'est-ce que l'alimentation sans fil?

Lorsque la plupart des gens pensent à l'électricité, ils pensent à la fiche traditionnelle à un ou deux fils qui a une borne positive, une borne négative et parfois un fil de terre. Les bornes positive et négative constituent ce qui est essentiellement un circuit électrique, comme le montre le schéma ci-dessous.

Il s'agit de l'exemple le plus simple de circuit électrique. Eh bien, retirer le commutateur serait plus simple, mais vous obtenez le point.

Les bornes "+" et "-" de la batterie sont les fils rouge et noir de votre prise d'alimentation, que vous branchiez une lampe, un ordinateur ou autre chose.

À son niveau fondamental, l'électricité peut être décrite comme le flux d'un «courant» des terminaux positifs vers les terminaux négatifs. Je vais éviter une discussion théorique sur le mouvement des particules chargées réelles. Comprenez simplement que pour alimenter un appareil électrique, il a besoin d'une différence de tension entre ces deux bornes.

Alors, comment est-il possible de transformer un système qui dépend évidemment d'un conducteur comme un fil électrique pour le flux de charge? Qu'est-ce que tu es censé faire, tirer la charge de la pointe d'un fil à l'autre? Eh bien… .sorta.

Permettez-moi de vous présenter le transformateur.

Il s'agit en fait d'un concept qui existe depuis l'époque de Tesla lui-même. Vous prenez un fil transportant la tension de votre source (branché sur une prise de courant domestique de 60 Hz par exemple) et vous l'enroulez en plusieurs boucles. Oh diable, utilisez un morceau de fer pour faciliter l'enroulement des boucles.

Ensuite, enroulez un deuxième fil à une courte distance de la première bobine. Vous induisez du courant dans la deuxième bobine, comme par magie.

D'accord, pas tout à fait magique, mais assez proche. Fondamentalement, chaque fil qui a une tension alternative induit un champ électromagnétique autour de lui, appelé flux. Lorsque vous enroulez le fil, vous amplifiez ce champ. Glissez un matériau magnétique comme le fer dans cette bobine et vous améliorez votre capacité à transférer l'énergie vers cette deuxième bobine. Mais - voici le kicker - la même chose peut se produire dans les airs.

Avez-vous déjà utilisé un four à induction?

Si vous en avez l'occasion, tournez-le à pleine chaleur et placez votre main sur le brûleur. Non, sérieusement - touchez tout ce que vous aimez. Vous ne serez pas brûlé. Ces fils enroulés sont destinés à induire des courants de Foucault dans les ustensiles de cuisine en fonte placés sur le poêle. Cela réchauffe à son tour le pot, qui chauffe la nourriture.

Cette transmission d'énergie électrique dans l'air est le fonctionnement des générateurs, des moteurs et même de votre chargeur de brosse à dents électrique. Dans ces cas, au lieu d'un noyau de fer, c'est un «noyau d'air». C’est le flux qui transfère l’énergie électrique.

Percées dans l'alimentation sans fil

Alors, pourquoi les scientifiques n'avaient-ils pas pu transférer de l'énergie sans fil par induction auparavant? Eh bien, pour comprendre cela, vous devez vraiment aller voir les gens qui ont tout commencé - ou du moins, ont repris le flambeau de Nikola Tesla.

Dans un Papier 2006 publiés dans les Annals of Physics, les chercheurs du MIT ont décrit comment ils avaient l'intention de prouver que ces champs pouvaient être utilisés pour transmettre de l'énergie sans fil.

Nous étudions si et dans quelle mesure le phénomène physique des états électromagnétiques résonants à longue durée de vie avec des les modèles de champ à évaporation lente peuvent être utilisés pour transférer efficacement l'énergie sur des distances non négligeables, même en présence de corps étrangers objets environnementaux.

En clair, les chercheurs disaient qu'ils croyaient qu'en utilisant la bonne configuration, ces champs d'induction pourraient être utilisés pour transférer de l'énergie sur une distance, même avec des objets sur le chemin.

Et devinez quoi, en 2007, ils l'ont prouvé et ont publié leurs résultats dans un article expérimental publié dans le magazine Science.

En utilisant des bobines auto-résonnantes dans un régime fortement couplé, nous avons démontré expérimentalement un transfert de puissance non radiatif efficace sur des distances allant jusqu'à 8 fois le rayon des bobines. Nous avons pu transférer 60 watts avec une efficacité d'environ 40% sur des distances supérieures à 2 mètres.

Ce fut une réalisation incroyable. Pour ceux d'entre vous qui ne connaissent pas encore bien le système métrique, 2 mètres font un peu plus de six pieds et demi. Fondamentalement, ils pouvaient transférer de l'énergie d'une bobine à l'autre, la distance d'une personne très grande.

Quel était leur secret? C'était ce qu'ils appelaient des «bobines résonnantes». Ils ont affiné les bobines - le nombre, le rayon et d'autres facteurs, afin d'obtenir une sorte de «résonance» entre les deux bobines.

Il est essentiel que les bobines soient en résonance pour que le transfert de puissance soit pratique (6). Nous constatons expérimentalement que la puissance transmise à la charge diminue fortement lorsque l'une ou l'autre des bobines est désaccordée de la résonance.

Quoi qu'il en soit, cette réalisation a déclenché le développement rapide d'applications d'alimentation sans fil. La course était lancée.

La course pour exploiter le pouvoir

Ils ont fait la course.

L'une des premières startups à avoir utilisé cette technologie à des fins commerciales a été WiTricity. Dès 2009, le PDG Eric Giler a fait une démonstration de la technologie d'alimentation sans fil au salon TEDGlobal 2009.

Il n'était pas le seul. De nombreuses entreprises ont immédiatement sauté sur cette technologie pour des applications pratiques et faciles sur de courtes distances. Le chargement sans fil des appareils portables était un premier choix évident et, en 2009, le premier pads de charge inductifs Le Duracell myGrid se charge-t-il vraiment aussi bien qu'un cordon d'alimentation?Les cordons d'alimentation sont un concept de plus en plus désuet dans le monde sans fil d'aujourd'hui, mais jusqu'à présent, ils restent une nécessité. Personne ne veut être contraint de lier ses appareils électroniques à un nid de cordes de rat ... Lire la suite frapper le marché.

Vous pouvez maintenant placer vos appareils mobiles sur ces tablettes et elles se rechargeront. Plus besoin de chercher la prise d'alimentation de votre téléphone.

Si vous pensez que c'était une invention géniale, alors considérez à quel point l'industrie a progressé depuis l'époque de la découverte du MIT. En 2011, une entreprise nommée Evatran a créé un système «Plugless Power» pour les voitures électriques utilisant la technologie d'induction pour charger les véhicules électriques sans aucun câble.

La charge inductive n'est pas l'avenir des voitures électriques, elle est déjà là.

L'avenir de l'alimentation sans fil

Maintenant que vous savez où en est l’industrie de l’énergie sans fil, voyons où elle va.

Début 2014, des chercheurs du Institut coréen des sciences et technologies avancées (KAIST) a annoncé qu’ils avaient développé un «système de résonance à bobine dipolaire» où ils établir une «gamme étendue de transfert de puissance inductive, jusqu'à 5 mètres entre l'émetteur et le récepteur bobines. "

Ils ont également pu réduire la taille des bobines par rapport à ce que l'équipe du MIT avait utilisé, rendant le tout plus pratique (bien que toujours coûteux) à des fins commerciales.

Chun T. Rim, responsable du projet de recherche, a déclaré à Science Daily qu'il envisageait qu'un tel système soit utilisé pour fournir des «points chauds d'alimentation sans fil» tout comme les gens utilisent des points d'accès Internet.

Tout comme nous voyons des zones Wi-Fi partout aujourd'hui, nous aurons éventuellement de nombreuses zones Wi-Power dans des endroits tels que les restaurants et les rues qui fournissent de l'énergie électrique sans fil aux appareils électroniques.

Cinq mètres, c'est près de seize pieds et demi. Maintenant, vous parlez de la longueur d'une pièce typique dans une maison.

Tout au long de cette année, une société appelée Ossia a fait le tour avec son concept appelé Cota, une technologie qui promet la société permettra à la chargement sans fil Qu'est-ce que la recharge sans fil et comment fonctionne-t-elle exactement? [MakeUseOf explique]Nous vivons dans un monde sans fil. Sauf que non. Bien sûr, nous pouvons envoyer d'énormes quantités d'informations sur les ondes, mais les appareils capables de les envoyer et de les recevoir sont liés à des cordons d'alimentation ... Lire la suite d'appareils jusqu'à 30 pieds de la station de base.

Mais bien sûr, les fans de Apple n'ont pas peur, votre entreprise est également à la pointe de ce jeu.

En août, Apple a reçu deux brevets liés à leur projet d'application de charge sans fil par induction à résonance.

Un brevet décrit comment les utilisateurs pourront brancher une alimentation - telle qu'un dongle ou un appareil à l'intérieur d'un nouveau système informatique - puis cette alimentation rechargera sans fil tous les appareils «correctement réglés» proche.

Le brevet se lit comme suit:

… Le périphérique correctement réglé peut être considéré comme faisant partie d'un circuit de résonance qui peut inclure l'alimentation NFMR et tout autre périphérique ainsi réglé.

Le brevet révèle toute une industrie de l'électronique en course pour capitaliser sur une technologie qui pourrait transformer complètement ce à quoi ressemble un ménage moderne.

Il y aura d'abord les petits appareils qui sont plus faciles à charger, avec des demandes de puissance plus faibles. Cependant, si les autres acteurs de l'industrie de l'énergie à induction ont quelque chose à dire à ce sujet, tous les appareils ménagers - de votre micro-ondes à votre téléviseur grand écran - seront alimentés sans aucun cordon d'alimentation quoi que ce soit.

Un jour, les gens peuvent regarder les prises de courant dans une maison de la même manière que les enfants regardent aujourd'hui ces vieilles prises réseau stupides. Prêt ou pas, l’alimentation sans fil est l’avenir - et je parie que Nikola Tesla rit dans sa tombe.

Que pensez-vous de l'alimentation sans fil? Allez-vous adopter la technologie ou avez-vous des préoccupations? Partagez vos pensées dans la section des commentaires ci-dessous!

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