طريقة فعالة لنقل الكهرباء عبر الهواء
في عام 2011، عندما كانت طالبة دكتوراه في علم الأحياء القديمة في جامعة بنسلفانيا، وجدت ميريديث بيري نفسها تتساءل عما إذا كان الكابل المرهق الذي يربط شاحن الكمبيوتر المحمول الخاص بها سيتم استبداله بشيء أكثر حداثة. وبدأت في البحث عن طرق لجعل هذه الفكرة حقيقة. واكتشفت أن أجهزة إرسال الطاقة اللاسلكية المعتمدة على الرنين المغناطيسي أو الحث موجودة بالفعل، لكن نطاقها محدود. المشكلة في هذه المرسلات هي حقيقة أن شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي تتضاءل بشكل مميز مع مربع المسافة من مصدر الإشعاع.
ومن ناحية أخرى، لا تعاني الاهتزازات الميكانيكية من هذه المشكلة. ولذلك، فإن استخدام محولات الطاقة الكهرضغطية التي تحول الطاقة الميكانيكية لاهتزازات الهواء إلى كهرباء يبدو فكرة أفضل بكثير. وبما أن الصوت ليس أكثر من اهتزازات لجزيئات الهواء، فمن الممكن، على الأقل من الناحية النظرية، استخدام الموجات الصوتية لنقل الطاقة. وسيكون الصوت بترددات تفوق سرعة الصوت (الموجات فوق الصوتية) مثاليًا لهذا الغرض لأنه آمن وهادئ ويحمل الكثير من الطاقة.
عندما عرضت بيري هذه الفكرة على الأساتذة في جامعتها وأماكن أخرى، أخبرها الكثير منهم أن ذلك غير ممكن. كان ادعاؤهم هو أنه من المستحيل ببساطة استخراج طاقة كافية من الموجات فوق الصوتية لشحن الأجهزة الإلكترونية وأن أي محاولة للقيام بذلك ستدخلها في مجموعة متشابكة من المشاكل الهندسية، سواء من الجوانب الكهربائية أو الصوتية. وتقول: "لكنني كنت أعلم أن الرياضيات كانت صحيحة". "ولم يقدم لي أحد دليلا قاطعا على أن هذا مستحيل بالفعل". لذلك أسس بيري شركة uBeam لتطوير التكنولوجيا. يعمل جهاز الإرسال الذي طورته الشركة، وهو حاليًا في مرحلة النموذج الأولي، كمكبر صوت اتجاهي. يقوم بتركيز الموجات فوق الصوتية لإنشاء نقطة مركزة من الطاقة؛ يستقبل جهاز الاستقبال المتصل بجهاز إلكتروني هذه الطاقة ويحولها إلى كهرباء. وتخطط بيري لطرح الجيل الأول من منتجاتها في الأسواق خلال عامين.
ووفقا لبيري، فإن نظام الشحن اللاسلكي العالمي سيقضي على عدد لا يحصى من أجهزة الشحن والكابلات التي يتعين علينا حاليا سحبها معنا في كل مكان، وسيسمح للأجهزة المحمولة بأداء عمليات تستهلك الطاقة دون استنزاف بطارياتها. ومع اختفاء كابلات الشحن، سيتم أيضًا فتح إمكانيات جديدة للتصميم الداخلي وسينخفض وزن الطائرات أو السيارات أو سفن الفضاء أو أي مركبة أخرى محملة حاليًا بالأسلاك لأغراض توفير الطاقة. يقول بيري: "بشكل عام، سيسمح لنا الشحن اللاسلكي بالحرية في تفاعلاتنا مع العالم المادي". "سوف تقطع الغابة التي تربطنا حاليًا بالجدار."
تعليقات 13
يوجد الآن مقطع قصير من الطريق (عدة كيلومترات) في بريطانيا، أحد حاراته مخصص لشحن السيارة الكهربائية بالشحن الكهرومغناطيسي أثناء القيادة. يبدو الأمر واعداً للغاية، لكن المشكلة الرئيسية هي تكلفة البنية التحتية.
أنا أخذت. ليس عليك أن تسعى وراء التكنولوجيا لأنها موجودة. البعض يفضل الشحن اللاسلكي والبعض الآخر لا.
أوافق على أن الشحن اللاسلكي غير ضروري. اليوم أستطيع استخدام الهاتف أثناء الشحن، وهذه المرة قصيرة نسبياً.
في الشحن اللاسلكي، يجب وضع الجهاز على الشاحن ولا يمكن استخدامه. وبالإضافة إلى ذلك - التحميل بطيء جدًا.
صحيح. الشاحن قريب من الهاتف الخليوي.
موضوع الشحن اللاسلكي الكهرومغناطيسي ساخن اليوم. وهذا موضوع بحث اليوم في جامعات إسرائيل، تحقق 100%.
بالإضافة إلى ذلك، يتم شحن الهواتف المحمولة المتقدمة بهذه الطريقة. حتى اليوم لم أسمع عن الشحن الصوتي الكهربائي ولكن فقط عن الشحن الكهرومغناطيسي
مسألة الشحن اللاسلكي برمتها ليست ذات صلة. و. يجب أن يكون هناك جهاز إرسال للطاقة في مكان قريب (عشرات السنتيمترات). داخل الهاتف أو متصل به سيكون جهاز استقبال الطاقة. ثالث. كلاهما يجب أن يكونا متوافقين مع بعضهما البعض.
יוסי
من حيث المبدأ، يمكنك وضع ميكروفون أمام مكبر الصوت وبالتالي نقل الطاقة، إذا كان الميكروفون من النوع الصحيح (ميكروفون ديناميكي). إنها غير فعالة للغاية ولكنها ستنجح. إذا تأكدت من وجود رنين بين مكبر الصوت والميكروفون، فسيكون هناك نقل أكثر كفاءة للطاقة - فكر في جسر مضيق تاكوما الشهير...
نسيم، أنت على حق فيما يتعلق بتصحيحاتك. أعرف الشحن عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي، وليس الصوتي.
יוסי
أنت تخلط الكثير من المفاهيم. لا يوجد ذكر للمزدوجة الحرارية في أي مكان، ولكن محول الطاقة الكهربائية الانضغاطية. وما يكتشف إشارة صوتية يسمى ميكروفون وليس مكبر صوت...
يقع تردد الموجات فوق الصوتية في نطاق ميغا هرتز، ومن الممكن بالفعل اليوم نقل الكثير من الطاقة باستخدام هذه الطريقة. ومن الاستخدامات حرق الأورام السرطانية بمساعدة مثل هذه الموجات. قديماً كانت هذه الطريقة تستخدم في علاج سرطان الثدي، واليوم من المعروف أيضاً أنها تستخدم في علاج أورام المخ.
ربما تكون هذه هي المشكلة الكبيرة في هذه الطريقة، على عكس المجال المغناطيسي الذي لا يؤثر على جسمنا، فإن شعاع الموجات فوق الصوتية سينقل طاقته إلى أي شيء له كتلة.
أنا منفتح على الابتكارات. أنا متشكك في هذا الاختراع وأصرح مسبقًا أن هذا مجرد رأي شخصي، فمن الممكن نقل الطاقة عن طريق الموجات الصوتية إلى المزدوجات الحرارية، لكن طاقة حزم الصوت الأساسية، الفونونات - صغيرة بسبب الطول الموجي، على ما أعتقد 40 كيلو هرتز - ليس في النطاق المسموع. إن طاقة الحاصل الأساسي للموجات الكهرومغناطيسية، على سبيل المثال الموجات الدقيقة - المقاسة بالفوتونات، أعلى بما يتراوح بين 100,000 ألف إلى مليون مرة.
من الممكن اكتشاف إشارة صوتية بواسطة مستشعر كهربائي ويتم ذلك - إنه مكبر صوت. توليد الكهرباء عن طريق النسيج الكهرضغطي لقد سمعت عن ذلك أيضًا - لا أعرف ما إذا كان قابلاً للتطبيق.
لكن الفكرة ممكنة من الناحية النظرية، لذلك أشيد بها. أنا لست على دراية كافية.
وطريقة نقده – هل نشر الباحث مقالات في الصحافة المهنية حول هذا الموضوع. إذا كان الأمر كذلك، فالأمر متروك للباحثين لمراجعته. في رأيي، في مرحلة القميص ينتج الطاقة - وهو أمر غير عملي، فهم لا يعرفون كيفية تخزينها بعد. يمكن تطبيقها في المستقبل ربما.
إنه يذكرني بشحن فرشاة أسنان، وهي موجودة بالفعل.
هل لدى أي شخص أي فكرة عن السبب، كما يكتبون، في أجهزة الإرسال القائمة على الإشعاع، يتحلل الإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل مميز مع مربع المسافة من مصدر الإشعاع، بينما لا يحدث ذلك في الموجات الصوتية؟ وعلى حد علمي، فإن الانخفاض في الشدة الذي يتناسب طرديًا مع مربع المسافة يرجع إلى الطريقة التي تنتشر بها الموجة الكروية. وهذا ينطبق على كل من المصادر الكهرومغناطيسية والموجات الصوتية.
اختراع جميل. آمل فقط ألا يسبب كل أنواع التأثيرات غير المتوقعة، مثل التأثير السلبي على الكلاب والخفافيش وحصوات الكلى وغيرها من التكوينات المعروفة، أو التي لا نعرفها، كيف تؤثر الموجات فوق الصوتية عليها.