كهرباء بدون كابلات

يقدم فيزيائي الحل الممكن لنقل الطاقة اللاسلكية

فيزيائي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مارين Soljacic دونا كوفيني / معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
قراءة بصوت عال

قد يكون شحن الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الخلوي أو أي جهاز إلكتروني آخر في يوم من الأيام سهلاً مثل تصفح الويب - لاسلكيًا. لقد أدخل علماء الفيزياء الأمريكيون تقنية يمكن أن تسمح بالطاقة اللاسلكية. يستغل مبدأ الحث ، النقل غير المتصل للطاقة الكهربائية بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية.

مارين Soljacic من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا هو أيضا واحد من هؤلاء الناس الذين ينسون باستمرار لإعادة شحن هواتفهم في الوقت المحدد. عندما يبدأ الجهاز في الشكوى ، عادة ما يكون ذلك في أكثر اللحظات غير المناسبة. "يحدث هذا لي - بالطبع - دائمًا في منتصف الليل" ، يوضح سولجيتش. "في إحدى الليالي ، حوالي الساعة الثالثة ، فكرت في نفسي: ألن يكون ذلك رائعًا لو كان الشيء يعيد شحن نفسه ببساطة؟" مدفوعًا بهذا الفكر ، عزم الفيزيائي على العمل لمعرفة ما إذا كان هناك احتمال نظري.

الحث: نقل دون اتصال

بعد كل شيء ، عرف الفيزيائيون والمهندسون منذ ما يقرب من قرنين من الزمان أن الطاقة الكهربائية يمكن أن تنتقل ماديا حتى بدون الكابلات. تشمل المحركات والمحولات الكهربائية ، على سبيل المثال ، الملفات التي تنقل الطاقة من خلال الحث الكهرومغناطيسي. في هذه الحالة ، يولد التيار الكهربائي المتدفق في ملف واحد تدفق التيار المقابل في الملف المجاور عبر الحقول المغناطيسية - دون أن يلمس الاثنان بعضهما البعض. في حين أن الأنواع الأخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل الراديو أو الميكروويف ، تحمل أيضًا الطاقة ، ولكن لأنها تشع في جميع الاتجاهات ، يضيع الكثير منها أو يتصرف في الأماكن التي لا ينبغي لها ذلك.

لذا ركز Soljacic على الحث القريب من الحقل ، كما هو موجود في المحولات ، وطور مفهومًا لكيفية عمل هذا النقل على مسافات أطول ، على سبيل المثال ، من طرف إلى آخر. الشيء المميز في هذا الأمر: بدلاً من إغراق البيئة بأكملها بالموجات الكهرومغناطيسية ، فإن مثل هذا المرسل الحالي سيخلق مجالًا "غير إشعاعي" - يمكن رؤيته واستخدامه فقط بواسطة الأجهزة التي تتوافق مع هذا المجال. يقدم Soljacic حاليا هذا في منتدى الفيزياء الصناعية (IPF) التابع للمعهد الأمريكي للفيزياء.

في حين أن مبدأ هذه التكنولوجيا راسخ في القوانين الفيزيائية المعروفة ، فإن نقل الطاقة غير الإشعاعي هو تطبيق لم يتم استكشافه من قبل. للعمل على التفاصيل كانت وفقا لذلك صعبة. من بين أشياء أخرى ، يستخدم Soljacic وزملاؤه الحسابات النظرية والمحاكاة الحاسوبية: "لم يكن واضحًا في البداية ، أو حتى من الواضح ، كيف ستنجح فعليًا ، لا سيما بالنظر إلى حدود المواد المتاحة والظروف البيئية وما إلى ذلك." يقول الباحث. "لقد كان أقل وضوحًا بالنسبة لنا ما هو التصميم الذي سيعمل بشكل أفضل."

في غضون ذلك ، ابتكر الفيزيائيون تصميمًا ، على الرغم من محدودية نطاقه ، فسيكون كافيًا لشحن كائن لاسلكيًا بحجم كمبيوتر محمول على بعد أمتار قليلة من مصدر الطاقة. يمكن لمصدر الطاقة هذا في كل غرفة تزويد المنزل بأكمله بالطاقة اللاسلكية. يعمل العلماء بالفعل على عرض عملي للتكنولوجيا.

"في المنزل ، لديّ واحدة من منظفات المكانس الكهربائية التي تعمل على تنظيف الأرضيات تلقائيًا" ، يوضح Soljacic. "لقد قام بعمل جيد ، ولكن بعد أن كنس غرفة أو غرفتين ، أصبحت البطارية ميتة بالفعل." في المستقبل ، يعتقد الباحث أن النقل غير الإشعاعي قد يحدث تصحيح الوضع. ولكن ليس فقط الأجهزة الاستهلاكية ، ولكن أيضًا التطبيقات الصناعية قد تكون قادرة على استخدام المبدأ الجديد ، على سبيل المثال ، لتشغيل الروبوتات التي تعمل بحرية في المصانع.

(المعهد الأمريكي للفيزياء ، 15.11.2006 - NPO)