Méthodes de transmission d'énergie sans fil

La loi de l'interaction des courants électriques, découverte par André Marie Ampère en 1820, a jeté les bases du développement futur de la science de l'électricité et du magnétisme. Après 11 ans, Michael Faraday a établi expérimentalement qu'un champ magnétique changeant généré par un courant électrique est capable d'induire un courant électrique dans un autre conducteur. Il a donc été créé premier transformateur électrique.

En 1864, James Clerk Maxwell a finalement systématisé les données expérimentales de Faraday, en leur donnant la forme d'équations mathématiques exactes, grâce auxquelles la base de l'électrodynamique classique a été créée, car ces équations décrivaient la relation du champ électromagnétique avec les courants et les charges électriques, et la conséquence de cela devrait être l'existence d'ondes électromagnétiques.

En 1888, Heinrich Hertz a confirmé expérimentalement l'existence d'ondes électromagnétiques prédites par Maxwell. Son émetteur d'étincelles avec un hacheur basé sur une bobine de Rumkorff pourrait produire des ondes électromagnétiques avec une fréquence allant jusqu'à 0,5 gigahertz, qui pourraient être reçues par plusieurs récepteurs accordés en résonance avec l'émetteur.

Les récepteurs pouvaient être situés à une distance allant jusqu'à 3 mètres, et lorsqu'une étincelle se produisait dans l'émetteur, des étincelles sont également apparues dans les récepteurs. Ainsi ont eu lieu premières expériences sur la transmission sans fil de l'énergie électrique utilisant des ondes électromagnétiques.

En 1891 Nikola Tesla, tout en étudiant des courants alternatifs de haute tension et de haute fréquence, il conclut qu'il est extrêmement important de sélectionner à la fois la longueur d'onde et la tension de fonctionnement de l'émetteur à des fins spécifiques, et qu'il n'est pas nécessaire de rendre la fréquence trop élevée.

Le scientifique note que la limite inférieure de fréquences et de tensions à laquelle il était alors en mesure d'obtenir les meilleurs résultats est de 15 000 à 20 000 fluctuations par seconde avec un potentiel de 20 000 volts. Tesla a reçu un courant haute fréquence et haute tension utilisant une décharge oscillante d'un condensateur (voir - Transformateur Tesla) Il a noté que ce type d'émetteur électrique convient à la fois à la production de lumière et à la transmission d'électricité pour la production de lumière.

Au cours de la période de 1891 à 1894, le scientifique a démontré à plusieurs reprises la transmission sans fil et la lueur des tubes à vide dans un champ électrostatique à haute fréquence, tout en notant que l'énergie du champ électrostatique est absorbée par la lampe, convertie en lumière et l'énergie du champ électromagnétique utilisée pour l'induction électromagnétique afin d'obtenir une similaire Le résultat est principalement réfléchi et seule une petite fraction de celui-ci est convertie en lumière.

Même en utilisant la résonance dans la transmission à l'aide d'une onde électromagnétique, une quantité importante d'énergie électrique ne peut pas être transmise, selon le scientifique. Son objectif pendant cette période de travail était de transférer précisément une grande quantité d'énergie électrique sans fil.

Jusqu'en 1897, parallèlement aux travaux de Tesla, des recherches sur les ondes électromagnétiques étaient menées par: Jagdish Boche en Inde, Alexander Popov en Russie et Guglielmo Marconi en Italie.

Après les conférences publiques de Tesla, Jagdish Bose parle en novembre 1894 à Calcutta avec une démonstration de transmission sans fil d'électricité, où il enflamme de la poudre à canon, transmettant de l'énergie électrique à distance.

Après Boche, à savoir le 25 avril 1895, Alexander Popov, en utilisant le code Morse, a diffusé le premier message radio, et cette date (le 7 mai dans un nouveau style) est désormais célébrée chaque année en Russie comme la Journée de la radio.

En 1896, Marconi, arrivant au Royaume-Uni, a montré son appareil en transmettant un signal à 1,5 kilomètre du toit du bureau de poste de Londres à un autre bâtiment en utilisant le code Morse.Après cela, il a amélioré son invention et a réussi à transmettre un signal le long de la plaine de Salisbury déjà à une distance de 3 kilomètres.

En 1896, Tesla transmet et reçoit avec succès des signaux à une distance entre l'émetteur et le récepteur d'environ 48 kilomètres. Cependant, jusqu'à présent, aucun des chercheurs n'a réussi à transmettre une grande quantité d'énergie électrique sur une grande distance.

Expérimentant à Colorado Springs, en 1899, Tesla écrit: "L'échec de la méthode d'induction semble énorme par rapport à la méthode d'excitation de la charge de la terre et de l'air." Ce sera le début d’une recherche scientifique visant à transmettre l’électricité sur des distances considérables sans utiliser de fils. En janvier 1900, Tesla fera une note dans son journal sur le transfert réussi d'énergie à la bobine, "transportée loin dans le champ", à partir de laquelle la lampe a été alimentée.

Et le succès le plus grandiose du scientifique sera le lancement, le 15 juin 1903, de la tour Vordencliff sur Long Island, conçue pour transmettre l’énergie électrique sur une distance considérable en grande quantité sans fil. L'enroulement secondaire mis à la terre du transformateur résonnant, surmonté d'un dôme sphérique en cuivre, était censé exciter une charge de terre et des couches conductrices d'air afin de devenir un élément d'un grand circuit résonnant.

Le scientifique a donc réussi à alimenter 200 lampes de 50 watts à une distance d'environ 40 kilomètres de l'émetteur. Cependant, sur la base de la faisabilité économique, le financement du projet a été interrompu par Morgan, qui dès le début a investi de l'argent dans le projet dans le but de recevoir des communications sans fil et de transférer de l'énergie gratuite à l'échelle industrielle à distance comme un homme d'affaires ne lui convenait absolument pas. En 1917, la tour, conçue pour la transmission sans fil de l'énergie électrique, a été détruite.

En savoir plus sur les expériences de Nikola Tesla ici:Méthode résonante de transmission sans fil de l'énergie électrique par Nikola Tesla

Beaucoup plus tard, de 1961 à 1964, un expert dans le domaine de l'électronique hyperfréquence, William Brown, a expérimenté aux États-Unis avec des voies de transmission d'énergie hyperfréquence.

En 1964, il teste pour la première fois un appareil (modèle hélicoptère) capable de recevoir et d'utiliser l'énergie micro-ondes sous forme de courant continu, grâce à un réseau d'antennes composé de dipôles demi-onde, chacun étant chargé de diodes Schottky très efficaces. En 1976, William Brown avait transféré une puissance micro-ondes de 30 kW à une distance de 1,6 km avec une efficacité supérieure à 80%.

En 2007, une équipe de recherche du Massachusetts Institute of Technology sous la direction du professeur Marina Solyachich a pu transmettre de l'énergie sans fil sur une distance de 2 mètres. La puissance transmise était suffisante pour alimenter une ampoule de 60 watts.

Au cœur de leur technologie (appelée WiTricity) réside le phénomène de résonance électromagnétique. L'émetteur et le récepteur sont deux bobines de cuivre de 60 cm de diamètre résonnant à la même fréquence. L'émetteur est connecté à une source d'énergie et le récepteur est connecté à une lampe à incandescence. Les circuits sont accordés sur une fréquence de 10 MHz. Dans ce cas, le récepteur ne reçoit que 40 à 45% de l'électricité transmise.

Vers la même époque, Intel a présenté une technologie similaire pour la transmission d'énergie sans fil.

En 2010, le Groupe Haier, fabricant chinois d'appareils électroménagers, a dévoilé au CES 2010 son produit unique, un téléviseur LCD entièrement sans fil basé sur cette technologie.

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