무선 전기가 어떻게 작동하는지 알아보십시오

테슬라 무선 전기가 작동합니다

Nikola Tesla가 만든 개념 인 Wireless Electricity는 1 세기가 넘었습니다. Tesla는 전류가 번갈아 가면 자기장이 생성된다는 것을 발견했습니다. 이 자기장을 진동하고 와이어를 이동시킴으로써 교대 전류를 수행 할 수 있습니다. 무선 전기는 송신기를 사용하여 AC를 자기장으로 변환 한 다음 장치에 의해 픽업되어 AC로 다시 변환하여 작동합니다. 무선 전기 전송의 핵심은 자기 공명 에너지 전달이며, 이는 장거리에 대한 효율적인 에너지 전달을 허용합니다. Tesla는 1899 년 26 마일 떨어진 곳에서 200 개의 전구에 전력을 공급했지만 현대의 발전으로 인해 무선 전기가 훨씬 더 실행 가능하고 접근 가능하게 만들었습니다.

1. 무선 전기는 어떻게 작동합니까??

무선 전기는 송신기를 사용하여 AC를 자기장으로 변환 한 다음 장치에 의해 픽업되어 AC로 다시 변환하여 작동합니다. 송신기와 장치는 동일한 공진 주파수에서 진동하여 장거리에 걸쳐 효율적인 에너지 전달을 허용합니다.

2. Nikola Tesla는 무엇을 무선 전기에 기여 했습니까??

Nikola Tesla는 무선 전기의 선구자였습니다. 그는 교대 전류의 개념과 자기장과의 연결을 발견하여 무선 전기 전송을위한 기초를 세웠습니다. 도전에 직면 했음에도 불구하고 Tesla는 26 마일 떨어진 거리에서 200 개의 전구에 전원을 공급하여 무선 전기를 시연했습니다.

삼. ?

자기 공명 에너지 전달은 효율적인 무선 전기 전송을 허용하는 현상입니다. 공진 주파수가 동일한 두 개의 자기장이 존재하면 장거리 에너지 전달이 발생합니다. 이것은 유리의 공진 주파수와 일치하여 목소리로 유리를 산산조각내는 오페라 가수와 유사합니다.

4. 무선 전기는 소비자에게 어떻게 도움이됩니까??

무선 전기는 케이블과 전선의 필요성을 제거하여 혼란을 줄이고보다 편리한 전원을 제공합니다. 송신기의 범위에서 장치가 자동으로 충전을 시작할 수 있으며 기술은 전구 및 랩탑과 같은 다양한 장치에 전원을 공급할 가능성이 있습니다.

5. 무선 전기가 널리 사용 가능합니다?

무선 전기 기술은 크게 발전했지만 소비자 수준에서는 아직 널리 사용할 수 없습니다. 그러나 무선 전력 솔루션을 일상 생활에 통합하려는 지속적인 노력이 있으며, 이는 미래에 더 광범위한 접근성으로 이어질 수 있습니다.

6. 무선 전기의 잠재적 인 응용은 무엇입니까??

무선 전기는 다양한 산업에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다. 스마트 주택 및 사무실에 전력을 공급하고 전기 자동차를 무선으로 충전하며 원격 위치에 중단없는 전력을 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 일상적인 장치에 통합되어 기존 충전 방법의 필요성을 제거 할 수 있습니다.

7. 무선 전기가 에너지 효율에 어떤 영향을 미칩니다?

무선 전기 변속기는 테슬라가 디자인 한 초기 타워와 유사한 에너지 낭비로 여전히 문제에 직면 해 있습니다. 그러나 기술 및 인프라의 발전은 에너지 효율을 향상시키고 무선 전력 시스템의 낭비를 줄일 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.

8. 무선 전기에 대한 단점이 있습니까??

무선 전기는 많은 이점을 제공하지만 고려해야 할 몇 가지 단점이 있습니다. 에너지 낭비, 제한된 범위 및 호환 가능한 장치 및 인프라의 필요성은 무선 전기 기술의 광범위한 채택을 위해 해결해야 할 요인입니다.

9. 무선 전기가 지속 가능한 에너지 솔루션에 어떻게 기여할 수 있습니까??

무선 전기는 전통적인 전원에 대한 의존도를 줄임으로써 지속 가능한 에너지 솔루션에 기여할 가능성이 있습니다. 청정 에너지 원을위한 효율적인 전송 및 분포 방법을 제공함으로써 재생 에너지를 광범위하게 사용할 수 있습니다.

10. 무선 전기 기술에 앞서있는 것?

무선 전기 기술이 계속 발전함에 따라 전선과 케이블이 적은 미래를 약속합니다. 무선 전력 솔루션을 다양한 산업에 통합하고보다 효율적인 전송 방법의 개발은 성장과 채택을 주도 할 것입니다.

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Elena Gaura는이 기사의 혜택을받을 회사 나 조직으로부터 일하거나, 상담하고, 자신의 주식을 제공하지 않으며, 학업 약속 이외의 관련 제휴를 공개하지 않았습니다.

테슬라 무선 전기가 작동합니다

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무선 전기가 어떻게 작동하는지 알아보십시오

무선 전기가 어떻게 작동하는지 알아보십시오

Rheanna Sand : 그래서 우리는 마침내 코드를자를 것입니다. 책상에서 쏟아지는 케이블의 혼란이나 스피커에서 오는 성가신 와이어 하나에 작별 인사를하십시오. 전원은 무선으로 진행됩니다.

이 개념은 1 세기가 넘었습니다. Nikola Tesla는 교류 또는 AC를 발견 한 직후에 그것을 생각해 냈습니다. AC는 앞뒤로 번갈아 가며 도체를 통한 전자의 흐름입니다. Tesla는 당신이 번갈아 가면 자기장을 생성한다는 것을 알고있었습니다. 반대로, 자기장을 진동하고 와이어를 움직이면 해당 와이어가 AC를 수행합니다.

무선 전기는 이러한 방식으로 작동합니다 : 송신기는 AC를 자기장으로 변환합니다. 장치는 필드를 집어 들고 AC로 다시 변환합니다. 상당히 간단하게 들리지만 실행 가능해지기까지 1 세기가 넘는 이유가 있습니다. 고정점은 자기 공명 에너지 전달이라고 불립니다. 이 현상이 없으면 무선 전기가 유용 할 정도로 충분히 전달되지 않습니다. 이것이 작동하는 방식입니다 : 모든 자기장은 공명 주파수로 진동합니다. 두 개의 근처 필드가 동일한 공진 주파수를 갖는 경우, 전송 에너지는 장거리에 따라 효율적으로 다양합니다. 예를 들어 오페라 가수가 그녀의 목소리로 유리를 산산조각 낼 수있는 방법입니다.

무선 전기에서 송신기와 장치는 동일한 공진 주파수로 진동합니다. 1899 년에 그는 26 마일 떨어진 곳에서 200 개의 전구를 구동했지만 이것은 테슬라에게는 쉬운 일이 아니 었습니다.

현대의 진보는 훨씬 쉬워졌습니다. 그리고 이제 무선 전기가 시장에 크게 타격을가하려고합니다. 빛과 노트북에 전원을 공급하는 사진 프레임처럼 보이는 송신기 또는 책상에 앉을 때 휴대 전화를 바로 충전하기 시작하는 송신기를 상상해보십시오. 가능성은 실제로 충격적입니다.

Nikola Tesla : 5G 네트워크는 실험이 실패한 지 1 세기 후 무선 전기에 대한 그의 꿈을 실현할 수 있습니다

James Peter Brusey는 Domus 프로젝트의 일환으로 EU Horizon 2020으로부터 자금을받습니다.

Elena Gaura는이 기사의 혜택을받을 회사 나 조직으로부터 일하거나, 상담하고, 자신의 주식을 제공하지 않으며, 학업 약속 이외의 관련 제휴를 공개하지 않았습니다.

파트너

Coventry University는 대화 UK의 회원으로 자금을 제공합니다.

전기 엔지니어 Nikola Tesla의 흑백 사진

그의 경력이 높아지면서 선구적인 전기 엔지니어 Nikola Tesla는 아이디어에 집착했습니다. 그는 전략적으로 전략적으로 배치 된 탑을 통해 전기를 통해 전기를 무선으로 전송 할 수 있다고 이론화했다.

일이 끝났습니다’t 계획과 테슬라’무선 글로벌 전기 공급에 대한 야망은 결코 실현되지 않았습니다. 그러나 이론 자체는 아니었다’t 반증 : 단순히 특별한 양의 힘이 필요했을 것입니다.

이제 연구 논문에 따르면 5G 네트워크의 건축가는 20 세기 초에 Tesla가 건설하지 못한 것을 무의식적으로 구축했을 수 있습니다 “무선 전력망” 자동차, 주택, 직장 및 공장에 내장 된 소형 장치를 충전하거나 전원으로 조정할 수 있습니다.

5G는 밀집된 마스트 네트워크와 강력한 일련의 안테나에 의존하기 때문에 It’일부 조정으로 동일한 인프라가 소규모 장치에 전원을 찍을 수 있습니다. 그러나 전송은 여전히 ​​테슬라의 주요 단점으로 고통받을 것입니다’S 타워 : 기후 위기의 긴급함을 감안할 때 정당화하기 어려운 고 에너지 낭비.

5G 네트워크

전기 타워의 흑백 사진

수십 년 전, 밀접하게 집중된 라디오 빔은 전선을 사용하여 충전을 전달하지 않고 상대적으로 먼 거리에서 전원을 전달할 수 있음을 발견했습니다. 5G 네트워크에서 동일한 기술이 사용됩니다. 최신 기술은 로컬 안테나에서 전송되는 라디오 파도를 통해 휴대 전화와의 인터넷 연결을 빔으로 만들기 위해 사용됩니다.

이 5G 기술은 마지막 세대 4G에 비해 1,000 배의 용량 증가를 제공하여 최대 백만 명의 사용자가 평방 킬로미터 당 최대 백만 명의 사용자를 연결할 수 있도록합니다.

이러한 업그레이드를 지원하기 위해 5G는 엔지니어링 마법을 사용 하고이 마법은 세 부분으로 제공됩니다. 더 많은 마스트, 특수 안테나 기술 및 MMWAVE (Milliper Wave) 전송이 포함 된 매우 조밀 한 네트워크, 더 전통적인 밴드와 함께 제공됩니다.

이 중 마지막 MMWave는 전송 거리가 짧은 비용으로 훨씬 더 많은 대역폭을 열어줍니다. 컨텍스트의 경우 대부분의 Wi -Fi 라우터는 2GHz 대역에서 작동합니다. 라우터에 5GHz 옵션이있는 경우’LL은 영화가 더 매끄럽게 스트리밍하는 것을 보았지만 작동하려면 라우터에 더 가까워 야합니다.

주파수를 추가로 늘리면 (30GHz 이상으로 작동하는 MMWAVE와 같은) 대역폭이 훨씬 더 크게 향상됩니다. 그러나 기지국에 더 가까워서 액세스해야합니다. 이것이 5G 마스트가 4G 마스트보다 더 조밀하게 클러스터링되는 이유입니다.

마스트의 5G 안테나 모듈

마지막 마법은 4G에 대해 훨씬 적은 수 (경우에 따라 2 개)에 비해 128에서 1,024 사이의 더 많은 안테나를 추가하는 것입니다. 다중 안테나는 마스트가 특정 장치를 대상으로하는 수백 개의 연필 모양의 빔을 형성하여 이동 중에 휴대 전화에 효율적이고 신뢰할 수있는 인터넷을 제공 할 수 있습니다.

이들은 무선 전력 그리드를 만드는 데 필요한 동일한 원료 성분입니다. 네트워크 밀도가 증가하는 것은 MMWave 대역을 사용하여 인터넷 연결과 전력을 모두 운반 할 수있는 다른 무선 파를 전송할 가능성을 열어주기 때문에 특히 중요합니다.

5G 전력 실험

실험은 새로운 유형의 안테나를 사용하여 무선 충전을 용이하게했습니다. 실험실에서 연구원들은 비교적 짧은 거리에서 2 미터가 넘는 거리에서 5G 전원을 찍을 수 있었지만, 미래의 장치는 180 미터의 거리에서 6μW (6 백만의 와트)를 전송할 수있을 것으로 예상합니다.

이를 맥락으로 만들기 위해 일반적인 사물 인터넷 (IoT) 장치는 약 5μW를 소비하지만 가장 깊은 수면 모드에있을 때만. 물론, IoT 장치는 영리한 알고리즘으로 실행하기 위해서는 더 적고 적은 전력이 필요하지만보다 효율적인 전자 제품이 개발되지만 6μW는 여전히 매우 적은 양의 전력입니다.

즉, 적어도 5G 무선 전력이 하루 종일 휴대 전화를 충전하는 데 실용적이지 않을 것입니다. 그러나 센서 및 알람과 같은 IoT 장치를 충전하거나 전원을 공급할 수 있으며, 향후 널리 퍼질 것으로 예상됩니다.

예를 들어 공장에서는 수백 개의 IoT 센서가 창고의 조건을 모니터링하거나 기계의 고장을 예측하거나 생산 라인을 따라 부품의 움직임을 추적하는 데 사용될 수 있습니다. 이러한 IoT 장치에 직접 전원을 찍을 수 있으면 훨씬 더 효율적인 제조 관행으로 이동할 수 있습니다.

젖니 문제

그러나 그 전에는 극복해야 할 도전이있을 것입니다. 무선 전력을 제공하기 위해 5G 마스트는 약 31kW의 에너지를 소비합니다.

5G 기술이 암을 유발할 수 있다는 우려는 과학자들에 의해 널리 논의되었지만, 돛대에서 나오는 이러한 양의 힘은 안전하지 않을 수 있습니다. 대략적인 계산에 따르면 미국 연방 커뮤니케이션위원회가 설정 한 안전 규정을 준수하기 위해 사용자는 마스트에서 최소 16 미터 떨어져야합니다.

즉,이 기술은 초기 단계에 있습니다. 그것’더 좁고 표적화 된 빔이있는 새로운 안테나와 같은 미래의 접근 방식은 각 돛대에 의해 필요한 에너지를 크게 줄이고 낭비 할 수 있습니다.

현재 제안 된 시스템은 가상을 연상시킵니다 “Wonkavision” Roald Dahl에서’S Charlie와 The Chocolate Factory는 TV에 대한 과자를 비추는 위업을 달성했지만 다른 초콜릿 블록을 사용하여 다른 쪽 끝에 훨씬 더 작은 초콜릿을 생산해야했습니다.

그것 때문에’ll 전력에 비해 많은 양의 전력을 소비합니다’LL 장치에 배달, 5G 무선 전력은 현재 투기 적입니다. 그러나 엔지니어가 공기를 통해 전기를 빔을 더 효율적으로 찾을 수 있다면 Nikola Tesla가 될 수 있습니다’무선 전력의 꿈은 실현 될 수 있습니다 – 그의 시도가 실패한 지 100 년이 넘었습니다.

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무선 전기? 테슬라 코일의 작동 방식

테슬라 코일

그의 수많은 혁신 중 Nikola Tesla. 발명가는 전기에 대한 그의 “미친 과학자”실험이 Tesla Coil을 만들었을 때 이것을 달성하기 위해 가까워졌습니다.

전기를 무선으로 전송할 수있는 첫 번째 시스템 인 Tesla Coil은 진정으로 혁신적인 발명품이었습니다. 초기 라디오 안테나와 전신은 본 발명을 사용했지만 코일의 변형은 촬영 볼트와 같이 평범한 일을 할 수 있습니다. 싹 번개, 몸체를 통해 전류를 보내고 전자 바람을 만듭니다.

Tesla는 1891 년에 코일을 개발했습니다. 기존의 철제 변압기가 조명 시스템 및 전화 회로와 같은 것들에 전원을 공급하기 전에. 이 기존의 변압기. 코일의 개념은 실제로 상당히 단순하며 전자기력과 공명을 사용합니다. 구리선 및 유리 병을 사용하여 아마추어 전기 기사는 백만 볼트의 1/4을 생산할 수있는 테슬라 코일을 만들 수 있습니다. [인포 그래픽 : 테슬라 코일이 작동하는 방법]

설정

테슬라 코일은 두 부분으로 구성되어 있습니다 : 1 차 코일과 2 차 코일, 각각 자체 커패시터가 있습니다. (커패시터는 전기 에너지를 배터리처럼 저장합니다.) 두 코일과 커패시터는 스파크 갭으로 연결됩니다. 트랜스포머에 연결된 외부 소스는 전체 시스템에 전력을 공급합니다. 기본적으로 Tesla 코일은 스파크 갭에 연결된 두 개의 개방형 전기 회로입니다.

테슬라 코일에는 고전압 전원이 필요합니다. 변압기를 통해 공급되는 일반 전원은 필요한 전력 (최소 수천 볼트)으로 전류를 생성 할 수 있습니다.

이 경우 변압기는 저전압의 주 전력을 고전압으로 변환 할 수 있습니다.

작동 방식

전원은 1 차 코일에 연결됩니다. 1 차 코일의 커패시터는 스폰지처럼 작용하고 충전을 흡수합니다. 1 차 코일 자체는 대량 전하와 전류의 거대한 서지를 견딜 수 있어야하므로 코일은 일반적으로 전기의 우수한 지체 인 구리로 만들어집니다. 결국, 커패시터는 너무 많은 충전을 쌓아 스파크 갭의 공기 저항을 분해합니다. 그런 다음 흠뻑 젖은 스폰지를 압박하는 것과 유사하게, 전류는 커패시터에서 1 차 코일 아래로 흐르고 자기장을 만듭니다.

대량의 에너지는 자기장이 빠르게 붕괴되고 2 차 코일에서 전류를 생성합니다. 두 코일 사이의 공기를 통과하는 전압은 스파크 갭에서 스파크를 만듭니다. 에너지는 두 코일 사이에서 앞뒤로 초당 수백 번, 2 차 코일 및 커패시터에 쌓입니다. 결국, 2 차 커패시터의 전하가 너무 높아서 전류의 화려한 버스트에서 자유 로워집니다.

결과적인 고주파 전압은 전기 전선 연결없이 몇 피트 떨어진 형광 구근을 밝힐 수 있습니다. [사진 : Wardenclyffe의 Nikola Tesla의 역사적인 실험실]

완벽하게 설계된 Tesla Coil에서 2 차 코일이 최대 전하에 도달하면 전체 프로세스가 다시 시작되어야하며 장치가 자체 유지됩니다. 그러나 실제로는 이런 일이 일어나지 않습니다. 스파크 갭의 가열 된 공기는 2 차 코일에서 전기의 일부를 끌어 당겨 간격으로 되돌아 가므로 결국 테슬라 코일은 에너지가 부족합니다. 이것이 코일을 외부 전원 공급 장치에 연결 해야하는 이유입니다.

테슬라 코일의 원칙은 공명이라는 현상을 달성하는 것입니다. 이것은 1 차 코일이 2 차 코일로 전달되는 에너지를 최대화하기 위해 적절한시기에 전류를 보조 코일로 촬영할 때 발생합니다. 누군가를 스윙에 밀어 넣을 때 타이밍으로 생각하십시오.

조절 가능한 로터리 스파크 갭이있는 테슬라 코일을 설정하면 작업자가 생성하는 전류의 전압을보다 제어 할 수 있습니다. 이것이 코일이 미친 번개 디스플레이를 만들 수있는 방법이며, 전류가 터질 수 있도록 음악을 재생하도록 설정할 수도 있습니다.

Tesla 코일에는 더 이상 실용적인 응용 프로그램이 많지 않지만 Tesla’S 발명은 전기가 이해되고 사용되는 방식을 완전히 혁신했습니다. 라디오와 텔레비전은 오늘날 테슬라 코일의 변형을 사용합니다.

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Ehind Nikola Tesla’에스 뉴욕 롱 아일랜드의 Wardenclyffe의 전 실험실은 몇 가지 오래된 기초입니다. 그들은 Tesla가 1901 년에 장거리에 걸쳐 무선으로 정보와 전기를 전송하기위한 실험의 일환으로 건축을 시작한 57 미터 타워의 모든 것입니다. 그것은 절반이 효과가있었습니다. 그가 예언함에 따라 무선 통신은 세계적으로 변화하는 영향을 미쳤습니다. 그러나 그는 전력 자체가 아주 멀리 여행하지 못했습니다. 결과적으로 5 년 안에 작업이 중단되었고 탑은 나중에 빚을 상환하는 데 도움이되었습니다. 테슬라 (Tesla)는 무엇보다도 교대 전류의 생성과 전염을 발전시킨 선구자 – 상대적인 모호함으로 지정되었습니다.

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