Goodbye,电线!

时间:2022-10-08 05:02:12

电视、空调、音箱早就是无线遥控了,无线鼠标键盘也司空见惯,无线路由的普及更是让烦人的网线也消失了。回到家,大家就可躺在舒适沙发上,享受无线技术带来的。对某些人来说,无线技术发展到如此地步是绝对够用了,但追求科技享乐主义的Geek怎能安于现状。对于Geek来说,要玩无线,就要无线得彻底,最好电线都不需要电力也来无线传输。

隐藏在你身边――电磁感应技术

MCG相信,肯定有人会认为电力无线传输看上去很酷,但离我们的生活也很遥远。现在McG就帮大家纠正这个错误的观点。事实上如果你家有可充电的电动牙刷,那么你早就幸运地用上了这项高级的技术――电磁感应充电。

之所以牙刷最先用了这项技术,是因为它每天都要跟水接触。如果使用传统的充电方式,就很有可能因为水的渗入,使电动牙刷内部的零部件损坏。因此,电动牙刷都是密封结构,看不到任何金属触点。充电时,直接把牙刷放在底座上,通过电动牙刷的底部和充电器底座里的线圈,就可以完成充电了。

其实,电磁感应技术并不是什么新玩意。学过高中物理的Geek都知道:当电流通过导线时,会在导线周围会产生磁场。当把导线缠绕成一个圈(术语叫线圈)时,磁场将会增强。导线缠绕的圈数越多,磁场的能量也就越强。把另外一个线圈放到这个线圈产生的磁场中时,另外一个线圈中会产生感应电流。

遗憾的是,该项技来并非完美无瑕。这种技术目前仅能为一些耗电量低的设备供电。此外,充电底座或垫子必须和充电设备贴得很近。否则无法充电。对超级懒的Geek来说,如果不能随便把手机、MP3播放器等东东在家随便一扔就让他们自己充电,还是感觉有些麻烦。

最具潜力的新技术――磁共振

刚才说了,电磁感应技术并不完美,无线传输电力的距离很近。虽然可以通过些方法,比如让充电底座产生能量更强,范围更广的磁场来解决无线电力传输的距离问题。但由于磁场是向四面八方扩散的,这样做的效率并不高,只会浪费更多的能源。幸运的是,在2006年底,一帮MlT(Massachusettes lnstituie of TechnoIogy,麻省理工学院)的Geek信息说他们找到种方法――磁共振,可以实现高效地电力无线传输。为了帮大家理解共振这个概念,MCG请大家可以回想一下以前做过的音叉共振实验:当敲打一个音叉时,旁边的另外一个音叉也会发声,其他的东西却不会发声。之所以出现这种情况,是因为这两个音叉具有同样的共振频率,声音很容易在共振频率相同的物体上传播,并且声音的损失很低。声音是一种能量,电(磁波)也是一种能量,因此共振原理应该同样适用于电(磁波)的传输。

研究这个理论时,这帮家伙弄出了对特殊装置;将缠绕满线圈的线缆弯血成一个圈,并在线圈的两端连接上金属板,让金属板变成可储存电能的电容。一个物体的共振频率由其体积、材质、外形等物理结构决定,这个装置的共振频率由线圈的感性系数和两块金属板之间的电容决定。当电流穿过线圈时,两个线圈就开始共振了。就像音叉共振试验一样,遇到两个拥有相同共振频率的线圈时,电流就如同穿梭时空隧道般,通过电磁波从一个线圈传递到另一个线圈。在磁共振现象中,电磁场没有像以往那样向四面八方辐射,而是沿着个特定的路线传输,因此传输效率非常高。尽管研究中发现,当两个线圈之间的距离较远,或者两个线圈的共振频率不同时,还是无法利用磁共振现象传输电力。但这帮Geeks的研究已经说明这种技术完全可以给房间内所有设备供电和充电。如果做一些必要的改造,还可以将电力无线传输到更远,不仅可以覆盖整栋大楼,甚至能覆盖整个城市。

除了理论上的研究,这帮Geeks为了让大家更信服他们研究的磁共振理论,还在次公开实验上利用共振线圈将电力无线传输了约两米的距离,并点亮了一个60瓦的灯泡。这让我们对无线电力传输的普及充满了期待,真想看看这帮Geeks下一步能做什么。把电力从太空无线传输到地球?

远距离无线电力传输

尽管MIT的那帮Geeks整出了一种高效率的磁共振技术电力,但目前还跟电磁感应技术一样,传输的距离还是太短。MCG还了解到,早就存在一些方案可以让电力无线传输数公里,甚至将电力从太空无线传输至地球上,只是这些方案都存在这样或那样的问题。

SHARP方案

早在1985年,加拿大的通信研究中心就曾创造了一个靠地面供电的小型飞机。这个无人驾驶飞机称为SHARP OheStationory Hiah Altirvde Retay plotform,固定高海拔中继平台,不是生产液晶显示的那主。除了点对点的直线飞行,这个小飞机还可以在21km上的高空沿着直径为2km的圆圈盘旋。最重要的是,这个小飞机次就可以飞上几个月。这个小型飞机之所以能飞这么长的时间,就是因为地面有个巨大的微波发射器阵列。发射器呈圆形布置,直径达80m,肯定烧了不少钱。装在机翼后的巨大碟型整流天线负责将从地面传送过来的微波能量转换直流电。正因如此,只要这个小飞机保持在微波能力足够强大的范围内,都可以获得持续不断的电力。

月球发电站

除了在地面给小飞机供电,休斯顿大学的Dayld crIsweIl还曾提议在月球上安装太阳能发电站,并利用微波将电能往地球传送。在地球上的成千上万台接收器可捕捉到传回来的能量,并它重新转换为电能。

尽管微波能够很容易地穿过大气层,整流天线将微波整流为电能的效率也非常高(高达90%),地面的整流天线还能以鱼网状拓扑,避免阳光和雨水的干扰,将环境的影响减至最低,但这套实施起来非常困难。比如月球上的太阳能发电站需要管理和维护。为了保证整个地球有稳定的电力供给,还需要建立一个卫星网络来转发微波能源。由于传统的观念问题,很多人认为暴露在太空传送来的微波照射下会很危险,从而抵制这种微波传输电力的方式。

激光无线供电

除了采用微波给小飞机远程供电,在2003年NASA(National Ae ronautics and SpaceAdministrotion,美国国家航空航天局)的马歇尔空间飞行中心也为无人驾驶飞机开发了一种远距离无线电力传输系统――用不可见红外激光给无人飞机上的光电池供电。光电池本质 上就是个太阳能电池,能把光转化为电能。但这套系统也存在很大问题。除了电光能相互转换的效率很低(最高只有50%)了大气会吸收光能造成能源损失外,还要确保激光和太阳能电池之间没有障碍物。因此,这套方案只经过试验证实成功,而无法大面积普及。

想不到有这么多已经被验证了的无线传输能源方案吧。尽管这些方案还不够成熟但经过那帮高级Geeks不断修正并创造出新玩意,MCG相信无线电力传输是早晚的事情。用不了多久,大家就可以跟电线说Goodbye了!

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