André Marie Amperen vuonna 1820 löytämä sähkövirtojen vuorovaikutuslaki loi perustan sähkön ja magneettisuuden tieteen kehittämiselle edelleen. 11 vuotta myöhemmin Michael Faraday totesi kokeellisesti, että sähkövirran tuottama muuttuva magneettikenttä voi indusoida sähkövirran toisessa johtimessa. Näin syntyi ensimmäinen sähkömuuntaja.
Vuonna 1864 James Clerk Maxwell systematoi lopulta Faradayn kokeelliset tiedot antamalla heille tarkkojen matemaattisten yhtälöiden muodon, joiden ansiosta luotiin klassisen sähköodynamiikan perusta, koska nämä yhtälöt kuvasivat sähkömagneettisen kentän suhdetta sähkövirroihin ja varauksiin, ja sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon olisi pitänyt olla seuraus tästä.
Vuonna 1888 Heinrich Hertz vahvisti kokeellisesti Maxwellin ennustamien sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon. Hänen kipinlähettimensä kanssa Rumkorf-kelahakkuri saattoi tuottaa jopa 0,5 gigahertsin sähkömagneettisia aaltoja, joita voisi vastaanottaa useita vastaanottimia, jotka on viritetty resonanssiin lähettimen kanssa.
Vastaanottimet voivat sijaita jopa 3 metrin etäisyydellä, ja kun lähettimessä tapahtui kipinä, vastaanottimiin ilmestyi kipinöitä. Näin tehtiin ensimmäiset kokeet sähköenergian langattomasta siirrosta sähkömagneettisia aaltoja käyttämällä.
Vuonna 1891 Nikola Tesla, tutkiessaan korkeajännitteen ja korkean taajuuden vaihtuvia virtauksia, tuli siihen johtopäätökseen, että on erityisen tärkeää, että valitaan sekä lähettimen aallonpituus että käyttöjännite, eikä taajuuden asettaminen liian korkeaksi ole välttämätöntä.
Tutkija huomauttaa, että taajuuksien ja jännitteiden alaraja, jolla hän onnistui saavuttamaan parhaimmat tulokset tuolloin, oli 15 000 - 20 000 värähtelyä sekunnissa potentiaalilla 20 000 volttia. Tesla sai korkeataajuisen ja korkeajännitevirran soveltamalla kondensaattorin värähtelevää purkausta (katso - Teslan muuntaja). Hän huomasi, että tällainen sähkölähetin soveltuu sekä valon tuottamiseen että sähkön siirtoon valon tuottamiseksi.
Mainosvideo:
Vuosina 1891 - 1894 tutkija osoitti toistuvasti langattoman tiedonsiirron ja tyhjiöputkien hehkua korkean taajuuden sähköstaattisessa kentässä huomauttaen samalla, että lamppu absorboi sähköstaattisen kentän energiaa, muunnetaan valoon ja että sähkömagneettisen kentän energiaa käytetään sähkömagneettiseen induktioon samanlaisen saamiseksi. tulos heijastuu enimmäkseen, ja vain pieni osa siitä muutetaan valoksi.
Vaikka resonanssia käytettäessä siirretäänkin sähkömagneettisen aallon avulla, merkittävää määrää sähköenergiaa ei voida siirtää, tutkija väitti. Hänen tavoitteenaan tällä työjaksolla oli siirtää suuri määrä sähköenergiaa langattomasti.
Vuoteen 1897 saakka Teslan työn ohella Jagdish Boche Intiassa, Alexander Popov Venäjällä ja Guglielmo Marconi Italiassa suorittivat sähkömagneettisten aaltojen tutkimuksia.
Teslan julkisten luentojen jälkeen Jagdish Boche puhui marraskuussa 1894 Kalkutassa demonstroimalla langattoman sähkönsiirron, jossa hän sytytti ruutia ja välitti sähköenergiaa etäisyydellä.
Bochen jälkeen, nimittäin 25. huhtikuuta 1895, Aleksanteri Popov lähetti Morse-koodilla ensimmäisen radiosanoman, ja tätä päivämäärää (7. toukokuuta, uusi tyyli) vietetään nyt vuosittain Venäjällä "radiopäivänä".
Vuonna 1896, kun Marconi saapui Iso-Britanniaan, hän esitteli laitteitaan lähettämällä signaalin Morse-koodilla 1,5 kilometrin etäisyydellä Lontoon postilaitoksen katosta toiseen rakennukseen. Sen jälkeen hän paransi keksintöään ja pystyi lähettämään signaalin Salisburyn tasangolla jo 3 kilometrin etäisyydellä.
Tesla vuonna 1896 lähettää ja vastaanottaa signaaleja onnistuneesti noin 48 kilometrin etäisyydellä lähettimen ja vastaanottimen välillä. Kukaan tutkijoista ei kuitenkaan ole onnistunut siirtämään merkittävää määrää sähköenergiaa pitkän matkan päässä.
Tesla kirjoitti Colorado Springsissä vuonna 1899 kokeillessaan: "Induktiomenetelmän epäjohdonmukaisuus näyttää olevan valtava verrattuna menetelmään, jolla maan ja ilman varaus herätetään." Tämä on alku tiedemiehen tutkimukselle, jonka tavoitteena on siirtää sähköä pitkiä matkoja ilman johtoja. Tammikuussa 1900 Tesla tekee päiväkirjaansa merkinnän onnistuneesta energian siirrosta kelaan”toteutettuun kelaan”, josta lamppu viritettiin.
Ja tutkijan kunnianhimoisin menestys on Long Islandilla sijaitsevan Wardencliffe-tornin laukaisu 15. kesäkuuta 1903, joka on suunniteltu siirtämään sähköenergiaa huomattavien matkojen läpi suurina määrinä ilman johtoja. Resonanssimuuntajan maadoitettu sekundaarikäämi, jonka päällä on kuparinen pallomainen kupu, piti herättää maapallon varauksen ja johtavia ilmakerroksia tullakseen suuren resonanssipiirin elementiksi.
Joten tiedemies onnistui syöttämään 200 50 watin lamppua noin 40 kilometrin etäisyydelle lähettimestä. Taloudellisen toteutettavuuden perusteella Morgan lopetti kuitenkin hankkeen rahoituksen, joka sijoitti alusta lähtien rahaa projektiin saadakseen langattoman viestinnän, ja vapaan energian siirto teollisessa mittakaavassa etäältä liikemiehenä ei ollut kategorisesti tyytyväinen siihen. Vuonna 1917 torni, joka oli suunniteltu sähköenergian langattomaan siirtoon, tuhoutui.
Lue lisää Nikola Teslan kokeista täältä: Nikola Teslan resonanssimenetelmä langattomaan sähköenergian siirtoon.
Paljon myöhemmin, vuosina 1961 - 1964, mikroaaltoelektroniikan alan asiantuntija William Brown kokeili Yhdysvalloissa polkuja energian siirtämiseksi mikroaaltosäteen avulla.
Vuonna 1964 hän testasi ensin laitetta (helikopterimallia), joka kykenee vastaanottamaan ja käyttämään mikroaaltosäteen energiaa tasavirran muodossa, ansiosta antennijärjestelmä, joka koostuu puoliaaltodipoleista, joista kukin ladataan erittäin tehokkaisiin Schottky-diodeihin. Jo vuonna 1976 William Brown oli siirtänyt 30 kW tehoa mikroaaltosäteellä 1,6 km: n etäisyydellä ja hyötysuhde yli 80%.
Vuonna 2007 Massachusettsin teknillisen instituutin tutkimusryhmä, jota johti professori Marina Solyachich, onnistui siirtämään energiaa langattomasti 2 metrin etäisyydellä. Lähetetty teho oli riittävä 60 watin hehkulampun virran kytkemiseen.
Heidän tekniikka (nimeltään WiTricity) perustuu sähkömagneettisen resonanssin ilmiöön. Lähetin ja vastaanotin ovat kaksi kuparikäämiä, joiden halkaisija on 60 cm, jokainen resonoi samalla taajuudella. Lähetin on kytketty energialähteeseen ja vastaanotin on kytketty hehkulamppuun. Silmukat on viritetty 10 MHz: iin. Vastaanotin vastaanottaa tässä tapauksessa vain 40-45% siirretystä sähköstä.
Samanaikaisesti Intel osoitti samanlaista langatonta sähkönsiirtotekniikkaa.
Vuonna 2010 kiinalainen kodinkoneiden valmistaja Haier Group esitteli ainutlaatuisen tuotteensa CES 2010: ssä, täysin tähän tekniikkaan perustuvan langattoman LCD-television.
Andrey Povny