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特斯拉的“异端”世界无线充电构想.doc

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特斯拉的“异端”世界无线充电构想.doc

上传人:学习好资料 2021/4/13 文件大小:17 KB

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文档介绍:特斯拉的“异端”世界无线充电构想
  对于大多数人来说,提到无线充电技术就像隔空取物一样,首先想到的是科幻故事里的情节,比如《最终幻想VII》中描述的那个充满能量流动(生命之泉)的世界或是电影《阿凡达》中娜美星的能量网络。然而不通过电缆,能量是如何从一端传送到另一端的?其实这种技术,也确实如一些科幻作品中所描述的,是从大地与天空中汲取能量的一种技术:从低频波到宇宙射线,其实我们周围到处存在着电磁波,它们都携带着或多或少的能量,所以不少物理学家都认为只要找到合适的办法就能接收和利用这些能量。
  
  特斯拉构想
  100年前,交流电的发明者美国人尼古拉?特斯拉从闪电中获得灵感,设计了“特斯拉线圈”,这是一种分布参数高频共振变压器,可以轻松获得上百万伏的高频电压。游戏《红色警戒》系列里面的电磁塔(特斯拉塔)就是根据特斯拉线圈设计的。
  后来,特斯拉发明了所谓的“放大发射机”,现在称之为大功率高频传输线共振变压器,用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术神乎其技。特斯拉把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机,使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约
8赫兹的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同,而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似,当没有电力接收端的时候,发射机只与天地谐振腔交换无功能量,整个系统只有很少的有功损耗,而如果是一般的无线电广播,发射的能量则全部在空间中损耗掉了。
  
  无线充电的发展
  在石油资源日渐枯竭的今天,无线电能传输对于新能源的开发和利用、解决未来能源短缺问题有着重要的意义,因此许多国家都没有放弃这方面的研究。1968年,美国工程师Peter Glaser提出了空间太阳能发电(Space Solar Power,SSP)的概念,其构想是在地球外层空间建立太阳能发电基地,通过微波将电能传输回地球,并通过整流天线把微波转换成电能(如图)。1979年,美国航空航天局NASA和美国能源部联合提出太阳能计划――建立太阳能卫星基准系统。欧盟则在非洲的留尼汪岛建造了一座10万千瓦的实验型微波输电装置,已于2003年向当地村庄送电。野心勃勃的日本拟于2020年建造试验型太空太阳能发电站SPS2000,2050年进入规模运行。
  香港城市大学的许树源教授早在几年前就曾经成功研制出一种无线电池充电平台,可将数个电子产品放在一个充电平台上,透过低频电磁场充电,充电时间与传统充电器无异,技术实现也不深奥。这种无线电池充电平台利用的就是变压器原理――变化的磁场中闭合的金属线圈会产生电流。而英国SplashPower公司2005年初上市的无线充电器Splash pads,就是变压器原理商业化的无线充电产品。
  在2011年日本最大的无线通讯展(Wireless Japan 2011)上,研究人员展示了一款二维通讯设备。当用户将电子设备放在平板上时,系统会在设备所放位置的特定领域聚集电磁波,而不是在整块平板上均衡地发散。如此一来,只有设备放置处的导电膜片(conductive sheet)才会收到电磁波。这种方法不仅可以集中传输电力,还能提高节能效率,这样绝大部分的能源就被节省下