Lagen om samverkan mellan elektriska strömmar som upptäcktes av André Marie Ampere 1820 lägger grunden för den vidareutvecklingen av vetenskapen om elektricitet och magnetism. 11 år senare konstaterade Michael Faraday experimentellt att ett förändrat magnetfält genererat av en elektrisk ström kan inducera en elektrisk ström i en annan ledare. Så här skapades den första elektriska transformatorn.
1864 systematiserade James Clerk Maxwell slutligen Faradays experimentella data, vilket gav dem formen av exakta matematiska ekvationer, tack vare vilken grunden för klassisk elektrodynamik skapades, eftersom dessa ekvationer beskrev förhållandet mellan det elektromagnetiska fältet och elektriska strömmar och laddningar, och förekomsten av elektromagnetiska vågor borde ha varit en följd av detta.
1888 bekräftade Heinrich Hertz experimentellt existensen av de elektromagnetiska vågorna som förutspåddes av Maxwell. Hans gnistsändare med en Rumkorf-spiralhackare kunde producera elektromagnetiska vågor på upp till 0,5 gigahertz, som kunde tas emot av flera mottagare som är inställda på resonans med sändaren.
Mottagarna kunde placeras på ett avstånd av upp till 3 meter, och när en gnista inträffade i sändaren dök upp gnistor i mottagarna. Således genomfördes de första experimenten med trådlös överföring av elektrisk energi med hjälp av elektromagnetiska vågor.
1891 kom Nikola Tesla, som studerade växelströmmar för högspänning och hög frekvens, till slutsatsen att det är oerhört viktigt för specifika ändamål att välja både våglängden och driftspänningen för sändaren, och det är inte alls nödvändigt att göra frekvensen för hög.
Forskaren konstaterar att den nedre gränsen för frekvenser och spänningar vid vilken han lyckades uppnå de bästa resultaten vid den tiden var från 15 000 till 20 000 svängningar per sekund vid en potential på 20 000 volt. Tesla fick en högfrekvens och högspänningsström genom att applicera en svängande urladdning av en kondensator (se - Teslas transformator). Han märkte att den här typen av elektrisk sändare är lämplig för både produktion av ljus och för överföring av elektricitet för att producera ljus.
Kampanjvideo:
Under perioden 1891 till 1894 visade forskaren upprepade gånger trådlös överföring och glöd av vakuumrör i ett högfrekvent elektrostatiskt fält, medan han noterade att energin i det elektrostatiska fältet absorberas av lampan, omvandlas till ljus och energin i det elektromagnetiska fältet som används för elektromagnetisk induktion för att få en liknande resultatet återspeglas mestadels, och endast en liten bråkdel av det omvandlas till ljus.
Även om man använder resonans vid överföring med en elektromagnetisk våg, kan en betydande mängd elektrisk energi inte överföras, hävdade forskaren. Hans mål under denna period av arbete var att överföra en stor mängd elektrisk energi trådlöst.
Fram till 1897, parallellt med Teslas arbete, genomfördes studier av elektromagnetiska vågor av Jagdish Boche i Indien, Alexander Popov i Ryssland och Guglielmo Marconi i Italien.
Efter Teslas offentliga föreläsningar talade Jagdish Boche i november 1894 i Calcutta med en demonstration av den trådlösa överföringen av elektricitet, där han antände krutt och överförde elektrisk energi på avstånd.
Efter Boche, nämligen den 25 april 1895, sände Alexander Popov med Morse-kod det första radiomeddelandet, och detta datum (7 maj, ny stil) firas nu årligen i Ryssland som "Radio Day".
1896, när Marconi anlände till Storbritannien, demonstrerade han sin apparat genom att överföra en signal med Morse-kod på ett avstånd av 1,5 kilometer från taket på postkontoret i London till en annan byggnad. Därefter förbättrade han sin uppfinning och kunde överföra en signal längs Salisbury Plain redan på ett avstånd av 3 kilometer.
Tesla 1896 sänder och tar emot framgångsrikt signaler på ett avstånd av cirka 48 kilometer mellan sändare och mottagare. Men ingen av forskarna har lyckats överföra en betydande mängd elektrisk energi över en lång sträcka.
Tesla experimenterade i Colorado Springs 1899 och skrev: "Inkonsekvensen i induktionsmetoden verkar vara enorm jämfört med metoden att spänna laddningen av jord och luft." Detta kommer att vara början på forskarens forskning som syftar till att överföra el över långa avstånd utan att använda kablar. I januari 1900 kommer Tesla att notera i sin dagbok om den framgångsrika överföringen av energi till en spole "utförd in i fältet" från vilken lampan drivs.
Och den mest ambitiösa framgången för forskaren är lanseringen den 15 juni 1903 av Wardencliffe Tower på Long Island, utformad för att överföra elektrisk energi över betydande avstånd i stora mängder utan ledningar. Den jordade sekundära lindningen av den resonanta transformatorn, toppad med en kopparsfärisk kupol, var tvungen att väcka jordladdningen och de ledande luftlagren för att bli ett element i den stora resonanskretsen.
Så forskaren lyckades driva 200 lampor på 50 watt på ett avstånd av cirka 40 kilometer från sändaren. Baserat på ekonomisk genomförbarhet stoppades emellertid finansieringen av projektet av Morgan, som från början investerade pengar i projektet för att få trådlös kommunikation, och överföringen av fri energi i industriell skala över en distans, som affärsman, var kategoriskt inte nöjd med det. 1917 förstördes tornet, designat för trådlös överföring av elektrisk energi.
Läs mer om experimenten med Nikola Tesla här: Resonansmetod för trådlös överföring av elektrisk energi av Nikola Tesla.
Mycket senare, under perioden 1961 till 1964, experimenterade en expert inom mikrovågselektronik, William Brown, i USA med banor för överföring av energi med en mikrovågsstråle.
1964 testade han först en enhet (helikoptermodell) som kan ta emot och använda energin från en mikrovågsstråle i form av likström, tack vare en antenngrupp bestående av halvvågsdipoler, som var och en laddas på mycket effektiva Schottky-dioder. Redan 1976 hade William Brown överfört 30 kW effekt med en mikrovågsstråle över ett avstånd av 1,6 km med en effektivitet som översteg 80%.
2007 lyckades en forskargrupp vid Massachusetts Institute of Technology under ledning av professor Marina Solyachich trådlöst överföra energi över ett avstånd av 2 meter. Den överförda effekten var tillräcklig för att driva en 60 watts glödlampa.
Deras teknik (kallas WiTricity) är baserad på fenomenet elektromagnetisk resonans. Sändaren och mottagaren är två kopparspolar med en diameter på 60 cm som vardera resonerar vid samma frekvens. Sändaren är ansluten till en energikälla och mottagaren är ansluten till en glödlampa. Öglorna är inställda på 10 MHz. Mottagaren får i detta fall endast 40-45% av den överförda elen.
Ungefär samma tid demonstrerade Intel en liknande trådlös kraftöverföringsteknik.
2010 avslöjade Haier Group, en kinesisk tillverkare av hushållsapparater, sin unika produkt på CES 2010, en helt trådlös LCD-TV baserad på denna teknik.
Andrey Povny
