Зарядка вашего ноутбука, сотового телефона или другого электронного устройства однажды может быть такой же простой, как серфинг в Интернете - без проводов. Американские физики представили технологию, которая может сделать возможным беспроводное энергоснабжение. Используется принцип индукции, бесконтактная передача электрической энергии через электромагнитные поля.
Марин Солячич из Массачусетского технологического института - одна из тех, кто постоянно забывает вовремя зарядить свой мобильный телефон. Когда устройство начинает жаловаться, то обычно в самый неподходящий момент.«Конечно, это случается со мной всегда посреди ночи», - объясняет Солячич. «Однажды ночью, около 3 часов ночи, я подумал про себя: разве не было бы замечательно, если бы эта штука просто зарядилась?» Вдохновленный этой мыслью, физик приступил к работе, чтобы выяснить, существует ли теоретическая возможность.
Индукция: передача без прикосновения
В конце концов, физики и инженеры уже почти два века знают, что электрическая энергия может физически передаваться и без кабелей. Например, электродвигатели и трансформаторы содержат катушки, передающие энергию за счет электромагнитной индукции. Электрический ток, протекающий в одной катушке, генерирует соответствующий поток тока в соседней катушке посредством магнитных полей - без их соприкосновения. Другие формы электромагнитного излучения, такие как радиоволны или микроволны, также переносят энергию, но поскольку они излучаются во всех направлениях, большая ее часть теряется или действует там, где не должно быть.
Soljacic полагался на индукцию, которая эффективна на близком расстоянии, как это происходит и в трансформаторах, и на основе этого разработал концепцию того, как эта передача может также работать на больших расстояниях - например, от одного конца комнаты к другому. Особенность в этом: вместо того, чтобы затопить всю окружающую среду электромагнитными волнами, такой передатчик тока будет генерировать «безызлучательное» поле, воспринимаемое и используемое только устройствами, находящимися в резонансе с этим полем. В настоящее время Солячич представляет, как это могло бы выглядеть, на Форуме промышленной физики (IPF) Американского института физики.
Принцип такой технологии прочно закреплен в хорошо известных физических законах, но безызлучательная передача энергии - это приложение, которое никогда подробно не изучалось. Поэтому проработка деталей была сложной. Солячич и его коллеги используют, среди прочего, теоретические расчеты и компьютерное моделирование: «Вначале было, конечно, неясно или даже очевидно, насколько хорошо это будет работать, особенно учитывая ограничения доступных материалов, условия окружающей среды и так далее., по мнению исследователя.«Кроме того, мы были менее уверены в том, какой дизайн будет работать лучше».
Тем временем физики придумали конструкцию, которая, несмотря на ограниченный радиус действия, все же может быть достаточной для беспроводной зарядки объекта размером с ноутбук, находящегося в нескольких метрах от источника питания. Такой источник питания в каждой комнате мог бы обеспечить беспроводным питанием всю квартиру. Ученые уже работают над практической демонстрацией технологии.
«Дома у меня есть один из этих роботов-пылесосов, которые автоматически моют полы, - объясняет Солячич. «Он хорошо справляется со своей задачей, но после того, как он пропылесосил одну или две комнаты, батарея снова разряжена». По словам исследователя, безызлучательный перенос может помочь в будущем. Не только конечные устройства для потребителей, но и промышленные приложения могли бы использовать новый принцип, например, для питания свободно перемещающихся роботов на заводах.