แนวคิดในการส่งพลังงานแบบไร้สายไม่ใช่เรื่องใหม่ เป็นเวลาเกือบสองศตวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เช่น สนามแม่เหล็กที่เกิดจากไฟฟ้ากระแสสลับที่ไหลผ่านสายไฟ สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในสายไฟอีกเส้นหนึ่งได้ นั่นเป็นวิธีที่ขดลวดภายในหม้อแปลงไฟฟ้าส่งพลังงานจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดลวดหนึ่งโดยไม่ต้องสัมผัส แต่การเหนี่ยวนำรูปแบบนี้มักจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อขดลวดทั้งสองอยู่ใกล้กันมากเท่านั้น
ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 นานก่อนที่โครงข่ายไฟฟ้า
จะผลิตไฟฟ้าได้อย่างกว้างขวาง นิโคลา เทสลา ผู้บุกเบิกด้านไฟฟ้าได้คิดค้นแผนการอันยิ่งใหญ่เพื่อถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากเป็นระยะทางไกลจากหอคอยสูง 20 ชั้น ซึ่งจะสร้างขึ้นบนลองไอส์แลนด์ในนิวยอร์ก Bernard Carlson นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียในชาร์ลอตส์วิลล์ซึ่งกำลังเขียนชีวประวัติของวิศวกรผู้ยิ่งใหญ่จนถึงทุกวันนี้ นักประวัติศาสตร์ยังคงไขปริศนาว่าระบบของเทสลาควรทำงานอย่างไร หรืออาจใช้งานได้เลยหรือไม่ “เราไม่เข้าใจด้วยซ้ำว่าเขากำลังทำอะไรกับสิ่งทรงพลังนี้” คาร์ลสันกล่าว
โครงการนี้ยุติลงเมื่อผู้สนับสนุนทางการเงินของ Tesla ดึงปลั๊กออก อาจเป็นเพราะ Tesla ดูไม่ชัดเจนว่าจะเรียกเก็บเงินลูกค้าที่ได้รับพลังงานไร้สายอย่างไร แดกดันเทสลายังคิดค้นระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) สำหรับการผลิต การส่ง และการจำหน่ายไฟฟ้าซึ่งจะกลายเป็นมาตรฐานสำหรับกริดสมัยใหม่
แต่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถนำพลังงานผ่านอากาศหรือพื้นที่ว่างและในระยะทางไกลได้ ตัวอย่างหนึ่งที่คุ้นเคยคือพลังงานที่เราได้รับจากดวงอาทิตย์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแสงที่มองเห็นได้ อีกประการหนึ่งคือคลื่นวิทยุ ซึ่งค้นพบครั้งแรกโดยไฮน์ริช เฮิรตซ์ในปี พ.ศ. 2431 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นการเต้นรำที่ประสานกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สั่นทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่สั่น และในทางกลับกัน ทั้งสองสนามจะค้ำจุนซึ่งกันและกันเมื่อคลื่นแพร่กระจาย
อย่างไรก็ตาม คลื่นวิทยุและคลื่นแสงมักจะยิงออกไปทุกทิศทาง
สิ่งนี้ทำให้การส่งผ่านพลังงานไม่มีประสิทธิภาพ เพราะยิ่งคลื่นเดินทางไกล ปริมาตรของอวกาศที่กระจายพลังงานออกไปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เทคโนโลยีต่างๆ เช่น เลเซอร์และเสาอากาศแบบพาราโบลาสามารถจำกัดพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไว้ในลำแสงแคบๆ ซึ่งสามารถถ่ายโอนพลังงานได้ แต่คานก็มีข้อเสีย ปัญหาหนึ่งคืออะไรก็ตามที่เกิดขึ้นขวางทางเดินของลำแสงอาจถูกทอดทิ้ง
ระบบพลังงานไร้สายของ Soljacic ควบคุมการสั่นของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในรูปแบบใหม่ แม้ว่าจะไม่แผ่พลังงานออกมาเหมือนเสาอากาศวิทยุ แต่ก็ส่งกำลังไปได้ไกลกว่าที่หม้อแปลงทั่วไปจะทำได้
สายอากาศทั่วไป—ชนิดที่ง่ายที่สุดโดยพื้นฐานแล้วเป็นแท่ง—มีขนาดเทียบได้กับความยาวคลื่นของรังสีที่ปล่อยออกมา สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นนั้นอยู่ในเฟส พวกเขาเพิ่มขึ้นและลดลงประสานกันซึ่งเป็นคุณสมบัติที่มีความสำคัญต่อข้อเสนอแนะที่ยั่งยืนซึ่งช่วยให้คลื่นสามารถแพร่กระจายได้
วงจรในอุปกรณ์ของ Soljacic มีกระแสสลับที่มีความถี่ประมาณ 10 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) มันสร้างสนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำกระแสในขดลวดที่อยู่ติดกัน ซึ่งจากนั้นจะขยายสนามแม่เหล็ก
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 10 MHz มีความยาวคลื่นประมาณ 30 ม. Aristeidis Karalis นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก MIT อธิบาย เนื่องจากขดลวดมีขนาดเล็กกว่านั้นมาก จึงไม่สร้างคลื่นธรรมดา Aristeidis Karalis ผู้ช่วยเกี่ยวกับแบบจำลองเชิงทฤษฎีและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของ Soljacic “สนามไฟฟ้าจะสูงสุดเมื่อสนามแม่เหล็กเป็นศูนย์ และในทางกลับกัน” ซึ่งตรงกันข้ามกับการอยู่ในเฟส Karalis กล่าว การจัดเรียงนี้หมายความว่าพลังงานของสนามส่วนใหญ่จะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับขดลวด และมีเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยของพลังงานทั้งหมดเท่านั้นที่กระจายตัวเป็นคลื่น
ทีมงานของ MIT ได้แนะนำส่วนผสมเพิ่มเติมสองอย่างในการออกแบบ ส่วนผสมแรกทำให้ปลอดภัยและส่วนผสมที่สองทำให้มีประสิทธิภาพ
เพื่อความปลอดภัย พวกเขาได้รับคำแนะนำจากจอห์น เพนดรี นักฟิสิกส์จากวิทยาลัยอิมพีเรียลลอนดอนที่เคยเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการของเอ็มไอทีในปี 2548 เพนดรีแนะนำให้ออกแบบระบบเพื่อลดการสัมผัสสนามไฟฟ้า เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอาจทำให้สภาพแวดล้อมร้อนขึ้น รวมถึงผู้คนด้วย ใกล้ ๆ “ด้วยสนามไฟฟ้า คุณจะรู้สึกร้อนเหมือนอยู่ในเตาไมโครเวฟ” เพนดรีกล่าว ในขณะที่ร่างกาย “แทบไม่ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก”
ในการออกแบบของทีมนี้ สนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงช้าพอที่จะไม่สร้างสนามไฟฟ้าแรงสูง สนามแม่เหล็กเองเทียบได้กับความแรงของสนามแม่เหล็กโลก Karalis กล่าว และแรงเพียงหนึ่งในพันเท่าสนามแม่เหล็กภายในเครื่อง MRI ในทางกลับกัน ทั้ง MRIs และ Earth มีฟิลด์คงที่ ไม่สั่นอย่างรวดเร็ว แต่นักวิทยาศาสตร์ของ MIT กล่าวว่าสาขาของพวกเขาอยู่ภายใต้แนวทางความปลอดภัยที่ออกโดย Institute of Electrical and Electronic Engineers
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
