Беспроводная передача электричества реферат

Обновлено: 16.05.2024

Общие сведения о беспроводной передаче электроэнергии, как о способе передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи. Схема трансформатора Теслы. Метод электромагнитной индукции. Схема беспроводной зарядки.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	19.11.2016
Размер файла	167,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Создание аппарата для демонстрации беспроводной передачи электроэнергии

Усов Александр Сергеевич

Белов Николай Александрович

преподаватель ОГБПОУ УТЖТ

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДИНИЯ О БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1 Начало технологии

1.2 Трансформатор Теслы

1.3 Применение трансформатора Теслы

1.4 Метод электромагнитной индукции

1.5 Схема трансформатора Теслы

1.6 Схема беспроводной зарядки

РАЗДЕЛ 2. ОПИСАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ СПОСОБОВ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Актуальность темы:c самого начала открытия электричества возникла проблема его передачи конечному потребителю. Развитие промышленного производства электроприборов привело к резкому увеличению спроса на электроэнергию. Провода и столбы линий электрических передач стали неотъемлемым элементом пейзажей. Но только специалисты знают, сколько средств и усилий тратится на поддержание этих линий в работоспособном состоянии, и сколько энергии в них теряется.

Проблему с электрическими проводами ученые предлагают решить кардинально - отказаться от них вовсе. Сегодня уже существуют десятки реально работающих прототипов систем беспроводной передачи электричества. Уже к 2020 году точно так же, как сегодня мы отказываемся от компьютерных сетевых кабелей в пользу Wi-Fi, мы будем менять розетки на электророутеры. И это будет только началом новой эры развития цивилизации.

Следовательно, беспроводная передача электричества на расстояние без проводов при помощи контура и высокой частоты является актуальной на сегодняшний день задачей.

Цель работы: является изучение беспроводной передачи электроэнергии.

Объект исследования: беспроводная передача электричества это способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи.

Предмет исследования: Схемы устройств беспроводной передачи электроэнергии.

Задачи исследования:

1)изучить имеющие технологии беспроводной передачи электроэнергии;

2)проанализировать существующие технологии беспроводной передачи электроэнергии;

3)выявить имеющие проблемы и недостатки беспроводной передачи электроэнергии.

4)испытать на практике;

Методы исследования: изучение нормативно - справочной литературы, изучение учебной литературы, изучение производственной технологии.

Теоретическая значимость: в необходимости разработки и внедрения принципиально нового оборудования, для беспроводной передачи электричества, для увеличения расстояния передачи электроэнергии, со значительным КПД.

Практическая значимость исследования: результаты исследования и расчетов позволяют обоснованно на высоком научном уровне подойти к беспроводной передачи электроэнергии.

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1 Начало технологии

беспроводной электроэнергия трансформатор зарядка

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Николой Тесла.

Считается, что Никола Тесла начал работу над беспроводной передачей электроэнергии в 1893 году.

Ранние эксперименты известного сербского изобретателя Никола Теслы касались распространения обычных радиоволн, то есть волн Герца, электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве.

Одним из условий создания всемирной беспроводной системы является строительство резонансных приемников. Заземленный винтовой резонатор катушки Теслы и расположенный на возвышении терминал могут быть использованы в качестве таковых. Тесла лично неоднократно демонстрировал беспроводную передачу электрической энергии от передающей к приемной катушке Теслы. Это стало частью его беспроводной системы передачи (патент США № 1119732, Аппарат для передачи электрической энергии, 18 января 1902 г.). Тесла предложил установить более тридцати приемо-передающих станций по всему миру. В этой системе приемная катушка действует как понижающий трансформатор с высоким выходным током. Параметры передающей катушки тождественны приемной.

Целью мировой беспроводной системы Теслы являлось совмещение передачи энергии с радиовещанием и направленной беспроводной связью, которое бы позволило избавиться от многочисленных высоковольтных линий электропередачи и содействовало объединению электрических генераторов в глобальном масштабе.

1.2 Трансформатор Теслы

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов, здесь нет ферромагнитного сердечника.

Таким образом взаимоиндукция между двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент -- разрядник.

Разрядник, в простейшем случае обыкновенный газовый, представляет собой два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устойчивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь хорошее охлаждение.

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора главным образом выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

Таким образом, трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, что и определяет его замечательные свойства и является главным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансформатора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонансную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.

Во всех типах трансформаторов Тесла основной элемент трансформатора -- первичный и вторичный контуры -- остается неизменным. Однако одна из его частей -- генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию.

1.3 Применение трансформатора Теслы

Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воздуха способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным причинам, поэтому трансформатор Тесла используется как декоративное изделие.

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) ибеспроводной передачи энергии.

Неверно считать, что трансформатор Тесла не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни -- познавательно-эстетическое. В основном это связано со значительными трудностями при необходимости управляемого отбора высоковольтной мощности или тем более передача её на расстояние от трансформатора, так как при этом устройство неизбежно выходит из резонанса.

Эффекты наблюдаемые при работе трансформатора Теслы:

- Стримеры - тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искривлённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример -- это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая ВВ-полем трансформатора.

- Спарк -- это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наиболее острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в заземлённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок -- искровых каналов. Также имеет место особый вид искрового разряда -- скользящий искровой разряд.

- Коронный разряд -- свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого напряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструкции с сильной кривизной поверхности.

- Дуговой разряд -- образуется во многих случаях. Например, при достаточной мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непосредственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, отводя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым катушкам Тесла. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцированный дуговой разряд может повредить её компоненты.

1.4 Метод электромагнитной индукции

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери всё же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, все большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.

Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны. Передача энергии осуществляется посредством процесса, известного как взаимная индукция. Основной функцией трансформатора является увеличение или уменьшение первичного напряжения. Бесконтактные зарядные устройства мобильных телефонов и электрических зубных щеток являются примерами использования принципа электродинамической индукции. Индукционные плиты также используют этот метод. Основным недостатком метода беспроводной передачи является крайне небольшое расстояние его действия. Приемник должен находиться в непосредственной близости к передатчику для того, чтобы эффективно с ним взаимодействовать.

Использование резонанса несколько увеличивает дальность передачи. При резонансной индукции передатчик и приемник настроены на одну частоту. Производительность может быть улучшена ещё больше путем изменения формы волны управляющего тока от синусоидальных до несинусоидальных переходных формы волны. Импульсная передача энергии происходит в течение нескольких циклов. Таким образом, значительная мощность может быть передана между двумя взаимно настроенными LC-цепями с относительно невысоким коэффициентом связи. Передающая и приемная катушки, как правило, представляют собой однослойные соленоиды или плоскую спираль с набором конденсаторов, которые позволяют настроить принимающий элемент на частоту передатчика.

Обычным применением резонансной электродинамической индукции является зарядка аккумуляторных батарей портативных устройств, таких, как портативные компьютеры и сотовые телефоны, медицинские имплантаты и электромобили. Техника локализованной зарядки использует выбор соответствующей передающей катушки в структуре массива многослойных обмоток. Резонанс используется как в панели беспроводной зарядки (передающем контуре), так и в модуле приемника (встроенного в нагрузку) для обеспечения максимальной эффективности передачи энергии. Такая техника передачи подходит универсальным беспроводным зарядным панелям для подзарядки портативной электроники, такой, например, как мобильные телефоны. Техника принята в качестве части стандарта беспроводной зарядки Qi.

Резонансная электродинамическая индукция также используется для питания устройств, не имеющих аккумуляторных батарей, таких, как RFID-метки и бесконтактные смарт-карты, а также для передачи электрической энергии от первичного индуктора винтовому резонатору трансформатора Тесла, также являющемуся беспроводным передатчиком электрической энергии.

1.5 Схема трансформатора Тесла

Для того чтобы собрать трансформатор Тесла необходимы следующие элементы:

- Дроссель от люминесцентной лампы

- Выпрямляющий диод на 500В(кд 202в)

- Конденсатор 400В, 100мкф

- Пару резисторов по 5 ват на 2ком и 56 ком

- Биполярный транзистор с пробоем до 1500В (кт 846)

- Намотать две обмотки 1 обмотка 6-8 витков, а вторая 800 витков

- Обязательно наматывать в одну сторону, иначе небудет работать

1.6 Схема беспроводного зарядного устройства

Для того чтобы зарядить свой смартфон емкостью 2000 mah и зажечь лампочку я собрал генератор прямоугольных импульсов на шим контроллере:

РАЗДЕЛ 2. ОПИСАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕННОГО АППАРАТА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Наш аппарат представленный для демонстрации беспроводной передачи электричества состоит из: сети, качера Бровина, катушки Теслы, понижающего трансформатора, пару диодных мостиков, вентилятора, генератора прямоугольных импульсов, передающего контура, два гнезда, одно дополнительное питание, а другое катушка передатчик для зарядки телефона.

Мы собрали сразу два способа передачи электричества: 1способ передает за счет высокой частоты, 2 способ за счет электромагнитной индукции.

Принцип работы:

Во вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на терминале высокого напряжения.

Вторая цепочка:

Трансформатор понижает напряжение с 220 на 12 и 16 В. Питание с 12 вольт выпрямляется диодным мостиком для питания вентилятора(охлаждение). Выход 16 вольт также выпрямляется и идет питание на генератор прямоугольных импульсов после на передающую катушку.При подаче питания на генератор в передающей катушке возникает магнитное поле, поэтому когда поднесешь приемную катушку в магнитное поле в ней возникнет индуцированный ток. Например для того чтобы зарядить телефон нужно будет выпрямить электрический ток, сгладить, и поставить стабилитрон для ограничение напряжения.

На сегодняшний день достаточно много способов беспроводной передачи электричества на расстояния.

Таким образом, после изучения способов беспроводной передачи электричества на расстояние все из способов не превышают кпд на 40 процентов.

Как показывает практика, передать электричество на расстояния вполне можно, но на не большие расстояния, зажигать люминесцентные лампы, светодиоды, и лампу накаливания.

- Передача электричества без проводов вполне возможна

- Коэффициент полезного действия составляет 40 %

- Но на сегодняшний день беспроводная передача электричества на большие расстояния экономически не выгодно т.к. большие потери при передачи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Барг И.Г., Валк Х.Я., Комаров Д.Т.; Под ред. Барга И. Г./Совершенствование обслуживания энергосетей 0, 4-20 кВ в сельской местности - М.: Энергия, 2010. - 240 с., ил.

2. Резонансная система электроосвещения, журнал "Энергосовет". 6 (11) 2010 г

3.Электрические системы. Электрические сети: Учеб. для электроэнерг. спец. вузов/В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков и др.:Под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева.-2-е изд., переработана. и дополнена.-М.:Высш. шк., 1998.

4.Энергосберегающая и ресурсосберегающая технология передачи электроэнергии на большие расстояния. журнал "Энергосовет", 2 (15) 2011

Подобные документы

Сущность беспроводных способов передачи электричества. Принципиальная схема WiTricity. Энергосберегающая технология передачи электрической энергии на расстояния. Преимущества однопроводной резонансной системы по сравнению с традиционной трехфазной.

реферат [1,2 M], добавлен 05.08.2013

Роль электроэнергии в производственных процессах на современном этапе, метод ее производства. Общая схема электроэнергетики. Особенности главных типов электростанций: атомной, тепловой, гидро- и ветрогенераторы. Преимущества электрической энергии.

презентация [316,3 K], добавлен 22.12.2011

Анализ трехфазной цепи при включении в нее приемников по схеме "треугольник". Расчет двухконтурной электрической цепи. Метод эквивалентных преобразований для многоконтурной электрической цепи. Метод применения законов Кирхгофа для электрической цепи.

курсовая работа [310,7 K], добавлен 22.10.2013

Потери электрической энергии при ее передачи. Динамика основных потерь электроэнергии в электрических сетях России и Японии. Структура потребления электроэнергии по РФ. Структура технических и коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях.

презентация [980,8 K], добавлен 26.10.2013

Классификация и схемы подстанций предприятий. Схемы передачи и распределения электроэнергии. Конструкция трансформаторных подстанций и распределительных устройств. Понятие канализации электроэнергии. Схемы питания электроприёмников напряжением до 1000 В.

Из длинного перечня фантастических технических идей, реализованных сегодня, только мечта о беспроводной передаче электрической энергии продолжает оставаться неприступной. Подробные описания энергетических лучей в фантастических романах дразнят инженеров своей очевидной потребностью, и при этом практической невозможностью реализации. Но ситуация постепенно меняется к лучшему.

С самого начала открытия электричества возникла проблема его передачи конечному потребителю. Развитие промышленного производства привело к резкому увеличению спроса на электроэнергию. Провода и столбы линий электрических передач стали неотъемлемым элементом пейзажей. Но только специалисты знают, сколько средств и усилий тратится на поддержание этих линий в работоспособном состоянии, и сколько энергии в них теряется.

С этого момента и начинается серьезный разговор о возможностях осчастливить человечество неограниченными ресурсами. Пока в перечне средств современных космических технологий есть два пути решения проблемы. Один связан с передачей энергии лазерными лучами на наземные приемные терминалы. Второй - с передачей энергии СВЧ-излучением.

Передача энергии лазерным излучением сталкивается с несколькими принципиальными трудностями. Первая связана с эффективностью первичного преобразования излучения Солнца в когерентное лазерное излучение. А вторая упирается в КПД передачи энергии из космоса на Землю. По первой проблеме наметился прогресс: ученые из Японии сообщили о преобразовании энергии Солнца в излучение лазера с КПД, равным 42%. Но передача энергии на поверхность сопряжена с рядом задач, которые с трудом поддаются решению.

Ослабление лазерного луча, диаметр которого у поверхности Земли может составлять сотни метров. Его интенсивность зависит от погодных условий, точности наведения на приемный терминал и еще массы параметров. Пролетающие самолеты или стаи птиц, попавших в силовой луч, исказят или ослабят его мощность. Если для самолета подобный инцидент пройдет незаметно, то птицы пострадают значительно: интенсивность излучения вблизи поверхности Земли будет в десятки раз мощнее полуденного Солнца.

В этой ситуации прогресс начался с другой стороны. Развитие современных средств связи и мобильных вычислительных устройств потребовал частой подзарядки их аккумуляторов. В принципе, особой проблемы это не представляет, особенно когда у вас одно или два таких устройства. Но если в семье или офисе их десятки, то непрерывный поиск зарядных блоков, совместимых с изделиями, отвлекает и раздражает.

По слухам, именно это обстоятельство натолкнуло Марина Солячича, сотрудника Массачусетского университета, на идею способа передачи энергии без проводов. После того, как его среди ночи несколько раз разбудил сигнал разряженного мобильного телефона, он решил серьезно заняться проблемой беспроводной зарядки своих мобильных устройств.

Настораживает только одно обстоятельство: независимо от способа передачи и технических ухищрений, плотность энергии и напряженность поля в помещениях должна быть достаточно высокой, чтоб питать устройства мощностью несколько десятков ватт.

По признанию самих разработчиков, информации о биологическом воздействии на человека подобных систем пока нет. Учитывая недавнее появление, и разный подход к реализации устройств передачи энергии, подобные исследования еще только предстоят, а результаты появятся не скоро. А мы сможем судить об их негативном воздействии только косвенно. Что-то опять исчезнет из наших жилищ, как, например, тараканы.

Не пытаясь вникнуть в тонкости технологий передачи энергии, можно сказать, что на уровне расстояний до 10 метров уже в ближайшее время беспроводные устройства передачи энергии станут реальностью. Можно будет смотреть телевизор, использовать компьютер и заряжать мобильные устройства, не заботясь о наличии шнуров и розеток.

Но начинали мы с проблем передачи не десятков и сотен ватт, а более серьезных мощностей. К сожалению, на сегодняшний день лучшее достижение в этом направлении – это опытная передача 30 киловатт мощности на расстояние до 2 километров (1 миля). Произошло это событие в далеком 1975 году и с тех пор серьезного прогресса не достигнуто. Поэтому в ближайшие десятилетия ожидать прорыва в области беспроводной передачи энергии не стоит ожидать. Фантасты пока могут спать спокойно.

ВВЕДЕНИЕ 3
1.История развития беспроводного электричества 5
1.1Таинственный гений 5
1.2 Научные поиски 7
1.3 Вйна токов
2. Современные технологии передачи электричества 10
2.1 Сто лет спустя 10
2.2 Мир без проводов 12
2.3 Стандартизованные умы 14
2.4 Хронология событий 15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 18

Файлы: 1 файл

Беспроводное электричество.doc

1.История развития беспроводного электричества 5

1.1Таинственный гений 5

1.2 Научные поиски 7

2. Современные технологии передачи электричества 10

2.1 Сто лет спустя 10

2.2 Мир без проводов 12

2.3 Стандартизованные умы 14

2.4 Хронология событий 15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 18

Провода окончательно поработили человечество. Современные города тонут в паутине кабелей — на земле, под землей и в воздухе тянутся бесконечные километры окутанных в резину медных змеек. Стоит выйти на улицу и поднять голову вверх — и вы увидите витиеватые проводные соединения между столбами линий электропередач, а мимо проедет трамвай с поднятым пантографом. Безумство соединительных кабелей только усиливается в офисах крупных организаций — стандартные распределительные щитки здесь становятся похожи на инопланетных существ с вьющимися щупальцами. За примером даже ходить далеко не надо — нужно всего-то заглянуть под компьютерный стол, где лежит сетевой фильтр с подключенными адаптерами колонок, зарядниками для сотовых телефонов и фотоаппаратов, шнурами питания монитора и системного блока…

Тем временем техника-то уже несколько лет идет по пути миниатюризации, отказа от интерфейсных кабелей и перехода на мобильные источники питания вроде аккумуляторов. Причем продвинулись производители в этой области достаточно далеко — беспроводные сети очень популярны в офисах и обычных домах, многочисленная компьютерная периферия перешла на радиочастотные интерфейсы.

В общем, количество проводов с каждым годом уменьшается. Единственное, что остается неизменным, — это назойливый провод питания. Каким бы продвинутым ни был сотовый телефон, его придется заряжать при помощи проводного адаптера. Как долго бы ни проработала мышка от двух пальчиковых батареек, когда-нибудь их придется сменить (и, как правило, они садятся в самый ответственный момент). А более требовательная техника вроде телевизоров пока и вовсе не в состоянии избавиться от проводов питания. Все мы к этому давно привыкли и воспринимаем как данность, но ведь так не может продолжаться вечно! К счастью, ученые понимают проблему и работают не покладая рук над созданием беспроводных технологий передачи энергии.

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БЕСПРОВОДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

1.1 Таинственный гений

Жизнь рожденного в Хорватии (ранее входившей в состав Австро-Венгрии) изобретателя Николы Теслы нельзя назвать простой. Как и многим другим ученым-изобретателям, ему пришлось столкнуться с многочисленными трудностями, недофинансированием и недопониманием. Гениальные задатки Теслы впервые проявились в высшем училище в городе Грац, где студент высказал свое недовольство и указал на несовершенства электродвигателей на основе постоянного тока. Идеи молодого ученого сразу раскритиковал профессор Яков Пешль — в своей лекции перед курсом он открыто заявил, что электродвигатели на основе переменного тока невозможны. В тот же день Тесла торжественно поклялся во что бы то ни стало переубедить наставника и посвятить свою жизнь изучению свойств электричества и магнетизма.

После окончания учебы Николе пришлось переехать назад в Госпич и устроиться преподавателем в гимназию — после смерти отца в 1879 году финансовое положение семьи сильно пошатнулось. Дальнейшие попытки поступить в высшее учебное заведение обернулись провалом, не было денег.

С именем Николы Теслы связано множество тайн и загадок. Современники не знали многих подробностей биографии великого изобретателя, однако в истории сохранились весьма загадочные упоминания его имени в связи со странными явлениями. Так, эксцентричной натуре Николы Теслы приписывают загадочный Тунгусский метеорит, который якобы взорвался в воздухе над рекой Подкаменная Тунгуска 17 июня 1908 года. Косвенным подтверждением причастности изобретателя к сибирской катастрофе являются эксперименты с мощными погодными установками и запрос карт Сибири, который был сделан Николой примерно в то же время.

Изобретатель нередко говорил, что все идеи и изобретения придумал не он — они приходили ему во время впадения в трансовое состояние и прогулок в парке. В таком случае, чьим же рукам принадлежат гениальные находки ученого? Говорят, после смерти один из дневников Теслы был случайно куплен на книжном базаре — и, к своему большому удивлению, покупатель обнаружил в нем данные о враждебных внеземных цивилизациях… кем же на самом деле был Никола Тесла?

1.2 Научные поиски

К сожалению, для дальнейшей работы имеющихся в распоряжении ресурсов не хватало. Исследования должны были продолжиться уже в Нью-Йорке, куда изобретателя пригласил промышленник Джон Морган для дальнейшей работы, и Тесла даже спроектировал 47-метровую деревянную башню с медным шаром наверху, конструкция позволила бы продолжить работу. Но строительство затянулось из-за проблем с финансированием: когда Морган узнал, что Тесла намерен заниматься беспроводной передачей энергии вместо того, чтобы развивать электрическое освещение, он разорвал контракт. В итоге проект пришлось закрыть, а землю продать для того, чтобы расплатиться с кредиторами.

В первой половине XX века Тесла предложил метод для радиообнаружения подводных лодок, подумывал о создании супероружия для разрушения целых армий — причиной столь странных мыслей стал конфликт 1914 года, когда его родная Сербия оказалась в центре военных событий, повлекших за собой начало Первой мировой войны. В 1934 году Тесла опубликовал статью, в которой рассмотрел возможность получения сверхвысоких напряжений путем зарядки шарообразных емкостей статическим электричеством. Статья вызвала большой резонанс в научных кругах.

За время своей работы Тесла получил огромное множество патентов на всевозможные технологии, широко используемые в наше время, однако дело всей жизни — эффективная передача энергии по воздуху — так и не получило дальнейшего развития. Ученый добился успехов в экспериментах с переменным током, создал высокочастотный электромеханический генератор и высокочастотный трансформатор, разработал правила техники безопасности при работе с током. Кроме того, Тесла проводил эксперименты и на своем организме: он выяснил, что болевое воздействие тока перестает ощущаться при частоте свыше 700 Гц, и на основе этого открытия разработал электротехнические аппараты для медицинских исследований. К работам Теслы относят и эксперименты с высокочастотными токами большого напряжения, которые позволяют чистить поверхность кожи — убирают мелкую сыпь, очищают поры, уничтожают микробов (в наше время данный метод используется в электротерапии).

В 1888 году Никола Тесла дал строгое определение так называемым вращающимся магнитным полям — через семь лет этот принцип лег в основу проекта крупнейшей в то время Ниагарской ГЭС. Изобретателю удалось получить патент способа беспроводной передачи токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Наконец, контуры Теслы используются для получения искусственных молний… Но, если верить слухам, все самые интересные изобретения гений от мира электротехники унес с собой в могилу

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальная научно-практическая конференция

исследовательских и проектных работ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

по физике на тему

Курзенкова Елена Викторовна,

Предисловие

15 июня 1903 года ровно в полночь по местному времени все жители Нью-Йорка стали свидетелями необычайного явления - рукотворных молний , которые зажигались над океаном и достигали длины более 100 миль! Газета New York Sun написала на следующее утро: ''Живущие вблизи лаборатории Тесла на Лонг-Айленде больше чем заинтересованы его опытами с беспроволочным переносом энергии. Прошлой ночью мы были свидетелями странных феноменов - многокрасочных молний, собственноручно испускаемых Тесла, затем воспламенения слоев атмосферы на разной высоте и на большой территории, так что ночь моментально превращалась в день. Весь воздух на несколько минут был наполнен свечением, сосредоточенным по краям человеческого тела, и все присутствовавшие излучали светло-голубое мистическое пламя. Сами себе мы казались призраками''. Тесла смог питать током, извлекаемым из Земли во время работы гигантского вибратора, 200 электрических лампочек накаливания, расположенных на расстоянии 42 километров от его места расположения.

Никола Тесла с его чрезвычайно важными открытиями и изобретениями занимает одно из выдающихся мест в истории современной науки и техники. Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, построил первые электрические часы, турбину, двигатель на солнечной энергии, предсказал возможность лечения больных током высокой частоты, появление электропечей, люминесцентных ламп, электронного микроскопа… За свою долгую жизнь он стал автором более 800 изобретений, хотя запатентовал лишь 300.

O дн o й из o снов современной цивилизации является электричеств o . Без электр o энергии в наши дни нев o зможн o представить себе жизнь больших и малых г o р o дов: от неё напрямую зависит промышленность, работа гор o дских заведений, без электричества невозможно также освещение ночных улиц и безопасное дорожное движение. В современном мире электричество привычно почти так же, как воздух и вода.
Сейчас мало кто вспоминает о том, что первые серьезные исследования этого явления начались два-три столетия назад. Многие великие ученые трудились над тем, чтобы постичь феномен заряженных частиц и обратить их на службу человеку, достаточно назвать имена: Ампер, Фарадей, Максвелл, Герц. Среди этих великих имен особое место занимает сербский ученый Никола Тесла. Без его работ мир не был бы таким, каким он является сегодня.

Главный недостаток электричества – использование для его передачи проводов и различных линий электропередач. Если бы была возможность передачи электричества по воздуху, то многие бы проблемы были решены.

В своей работе мы хотим изучить актуальную тему: возможность передачи электричества без использования проводов и линий электропередач. Мы считаем, что данная работа носит просветительский характер, а так же повысит заинтересованность учеников в более углубленном изучении таких школьных предметов как физика, побудит их к исследовательской деятельности.

Цель работы : воплотить в реальность и обосновать работу системы беспроводной передачи электроэнергии, получение новых знаний, развитие интереса к предмету физики и физическим явлениям.

Изучить основную литературу об учёном - физике Николае Тесла и его открытиях.

Ознакомиться с результатами, находящимися в открытом доступе, уже проведённых экспериментов по конструированию и работе катушки Тесла.

Самостоятельно собрать устройство для беспроводной передачи электричества и провести эксперименты.

Сделать выводы о перспективах применения системы беспроводной передачи электроэнергии в современной энергетике.

1. Вокруг катушки Тесла образуется электромагнитное поле огромной напряженности.

2. Электромагнитное поле катушки Тесла способно передавать электрический ток беспроводным способом.

Объект исследования: процесс беспроводной передачи электричества.

Предмет исследования: беспроводное электричество.

Возможность передачи электричества по воздуху

Беспроводная передача электричества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи. К 2009 году имели место успешные опыты с передачей энергии мощностью порядка десятков киловатт в микроволновом диапазоне с КПД около 40 % — в 1975 в Goldstone, Калифорния, и в 1997 в Grand Bassin на острове Реюньон (дальность порядка километра, исследования в области энергоснабжения посёлка без прокладки кабельной электросети). Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный (на малых расстояниях и относительно малых мощностях), резонансный (используется в бесконтактных смарт-картах и чипах RFID) и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей (в диапазоне от лазерного до микроволнового радиочастотного) [ 5 ] .

Когда говорят о беспроводной передаче энергии выделяют следующие задачи: 1) избавиться от проводов, которые путаются под ногами; 2) передать энергию туда, куда тянуть кабель крайне сложно, а иногда и невозможно.

Изобретения Тесла

Одним из первых о беспроводной передаче электричества задумался гениальный изобретатель-электротехник Никола Тесла. Для Теслы уже в то время было несомненно, что должен быть открыт способ передачи электроэнергии и вовсе без проводов.

Целью мировой беспроводной системы Теслы являлось совмещение передачи энергии с радиовещанием и направленной беспроводной связью, которое бы позволило избавиться от многочисленных высоковольтных линий электропередачи и содействовало бы объединению электрических генераторов в глобальном масштабе.

Беспроводное электричество в 21 веке – реальность?!

Группа компаний Wireless Power Consortium работает над созданием технологии, позволяющих передавать электроэнергию без использования провода. С разработчиками новой технологии сотрудничают известные производители электроники — Samsung, Sony Ericsson, Olympus и многие другие.

Принцип работы беспроводной передачи электроэнергии основывается на механизме резонанса. Когда на объект воздействует энергия определенной частоты, в объекте возникают вибрации. Объекты, которые имеют одинаковые показатели резонанса, могут обмениваться электроэнергией на расстоянии. Причем, чем ниже диапазон резонирования, тем длиннее волны, и тем долее дальним, соответственно, может быть расстояние между приемником и передатчиком электричества.

Специалисты лаборатории метаматериалов Университета ИТМО и "НИИ Гириконд" показали, что можно создавать эффективные системы беспроводной передачи энергии при использовании керамических диэлектриков.

Результаты моделирования были проверены экспериментально - без использования проводов удалось зажечь светодиодиодную лампочку на расстоянии 20-30 см.

В 2007 году в журнале Science вышла статья группы профессора Массачусетского технологического института Марин Солячича, в которой ученые рассказали об удачных испытаниях беспроводной системы передачи энергии. На расстоянии более чем в 2,5 метра им удалось зажечь лампочку 60 Вт за счет резонансного взаимодействия двух медных катушек.

Одна из них была подключена к источнику переменного электрического тока, который создавал в ней распространяющееся магнитное поле. Магнитное поле доходило до второй катушки, которая была настроена на ту же самую резонансную частоту и создавало в ней переменный ток, с помощью которого зажигалась лампочка.

Этот принцип стал основной коммерческой технологии WiTricity, которую сейчас используют для беспроводных зарядок мобильного телефона. В продаже такие устройства появились недавно и пока скорее похожи на стационарные базы радиотелефонов, чем на беспроводные точки питания: для подзарядки мобильный телефон нужно аккуратно разместить на подключенной в сеть панели.

В будущем ученые обещают избавиться от необходимости физического контакта с базой, но пока это невозможно по двум причинам. Во-первых, беспроводная передача энергии на основе резонансного метода достаточно эффективна только на маленьких расстояниях (резонансные катушки внутри базы и телефона разделяет несколько сантиметров корпусов этих устройств), во-вторых, для зарядки нужно подобрать правильную взаимную ориентацию источника и приемника в пространстве.

Что сделали российские ученые

Специалисты лаборатории метаматериалов Университета ИТМО и "НИИ Гириконд" использовали тот же резонансный метод, но внесли несколько изменений в конструкцию устройства. Медные катушки они заменили на диэлектрические керамические резонаторы, в которых магнитное поле можно возбуждать с меньшими потерями энергии, а для передачи энергии использовали другие, более высокие частоты резонаторов, на которых магнитное поле обладает более сложной структурой и меньше затухает при распространении в пространстве.

Теоретическая эффективность нового подхода достигает 80%. Кроме того, предложенная российскими учеными система беспроводной передачи энергии более устойчива к изменению взаимной ориентации приемника относительно источника.

В эксперименте ученым пока удалось передать около 1 Вт мощности на расстояние 20-30 см на частотах около 2 ГГц и сейчас они начали новые испытания[ 3 ] .

Экспериментальная часть работы

Разработка простейшей модели устройства для передачи электричества по воздуху

Описание модели устройства

Для сборки нам понадобилось:

1 транзистор с радиатором;

обмоточный провод, толщиной 0,9 мм;

антенный кабель с медной оплеткой;

отрезок пластиковой трубы диаметром 5 см и длиной примерно 30 см;

блок питания к ноутбуку 24 В. (рис. 1)

1. Для первичной катушки используем медный провод и мотаем его на трубке (в нашем случае – на стеклянной банке) из любого диэлектрика диаметром примерно 15 сантиметров, делаем 4 витка.

2. Для вторичной катушки мотаем тонкий обмоточный провод вокруг пластиковой трубы, делаем 800-1000 витков. Через каждые несколько сантиметров наносим на свежие витки клей, чтобы обмотка не сбилась и не перепуталась. Устанавливаем первичную обмотку вокруг нижней части вторичной катушки.

3. Остальные элементы собираем по схеме. Трубу закрепляем в вертикальном положении. (рис. 2)

Результаты опытов

На опытах мы убедились, что метод беспроводной передачи электроэнергии является революционным, так как обладает рядом преимуществ:

Снижение затрат на производство высоковольтных кабелей, значительная экономия цветных металлов.

Возможность использования в местах, где постройка стационарных линий затруднена или отсутствует необходимость продолжительного её использования.

Д a нн a я работа пок a зал a , что Никола Тесла был одной из самых ярких, интересных и неоднозначных личностей среди ученых-физиков . На страницах школьных учебников физики о нем мало упоминаний, хотя без его трудов, открытий и изобретений трудно представить себе существование многих вещей. Он опередил своё время, но, к сожалению, не получил заслуженного признания при жизни, да и поныне многие его труды не оценены по достоинству.

Инженерные разработки Николы Тесла нашли применение в области электроэнергетики, электротехники, кибернетики, биофизике, медицине. Вопросы, которыми занимался Николай Тесла, остаются актуальными и сегодня. Их р acc мотрение позволяет инжене p ам ши p е c мотреть н a п po блемы c овременной науки, обобщ a ть и c труктурировать м a териал.

Мы считаем, что взгляды Н. Тесла остаются актуальными сегодня не только для исследований в области истории науки и техники, но и как средство поисковых работ, изобретение новых технологических процессов и использования новейших технологий.

Таким образом, цель работы достигнута, теоретическими исследованиями и практическим опытом мы доказали возможность использования альтернативных методов передачи электричества. Данное исследование и собранная нами работающая модель показали, что возможность передачи электричества по воздуху существует. Проведенный анализ опытов Тесла, доказывает возможность существования передачи электричества по воздуху.

Cписок информационных ресурсов

Никола Тесла / А.В. Жаркова// 100 человек, которые изменили ход истории. – 2009 № 93.

В данной работе рассматриваются различные виды передачи энергии на расстоянии. В ходе исследования мною были изготовлены две экспериментальные установки, одна из которых схожа с катушкой Теслы, а точнее качером Бровина. Оба устройства оказались рабочими, и мы смогли осуществить беспроводную передачу электроэнергии.

Беспроводная передача электроэнергии на расстоянии

Автор: Ведерников Максим Станиславович

МБОУ СОШ № 10, 8Б класс

Тема моего исследования - Беспроводная передача электроэнергии на расстоянии.

Цель работы: выяснить, что представляет собой беспроводная передача электроэнергии.

1. изучить учебную литературу и имеющую информацию по данной теме в интернете;

2. рассмотреть историю передачи беспроводной передачи электроэнергии;

3. изучить различные виды передачи электроэнергии на расстоянии;

4. создать модель беспроводной передачи электроэнергии;

5. объяснить данное явление.

Методы исследования:

ü теоретический (изучение информации различных Интернет-ресурсов, литературы, анализ собранной информации, обобщение);

ü практический (моделирование, эксперимент, наблюдение).

Теоретическая значимость: Исследуемая тема вызывает интерес практически у всех людей, кто, когда – либо встречался с беспроводной зарядкой. Эта технология активно применяется во многих современных смартфонах и завораживает своей загадочностью.

Практическая значимость: работа может быть использована как дополнительный материал на уроках физики, на классных часах в качестве познавательного материала, а также в жизни могут пригодиться знания о том, как изготовить установку для беспроводной передачи электроэнергии.

Провода, провода, провода… Это слова навивает ужас на некоторых людей… Неудивительно, что придумывают способы, как от них избавиться. Еще в 1893 году Никола Тесла на всемирной выставке, проходившей в Чикаго, продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами. Эта идея развивается и в наше время.

Поскольку эта технология является одной из новых для общества, мне захотелось узнать о ней, разобраться в принципе её работы и узнать, насколько же широка возможность её применения.

Актуальность: в современном мире, в котором происходит безостановочное развитие технологий, полезных для человечества, беспроводная передача электроэнергии может стать новым этапом развития всего человечества, кардинально изменив его.

В ходе изучения материала по данной теме, я остановился на методе передачи электроэнергии на расстоянии при помощи двух медных катушек. Постарался воссоздать катушку Тесла, столкнулся с некоторыми трудностями.

В результате я убедился, что беспроводную передачу электроэнергии можно осуществить, создав для этого несложное устройство. Созданный мною качер обладает довольно низким КПД, но всё же данное устройство функционирует, несмотря на все отрицательно воздействующие на него факторы.

Беспроводная передача электроэнергии на расстоянии

Автор: Ведерников Максим Станиславович

МБОУ СОШ № 10, 8Б класс

План исследования

Объект исследования: процесс беспроводной передачи электроэнергии.

Предмет исследования: беспроводное электричество.

Гипотеза : передача электричества возможна беспроводным путем.

Методы исследования:

1. Физика 9 класс. Перышкин А.В. – М.: Дрофа, 2014 г

2. Тесла Н. Утраченные изобретения Николы Тесла. – М.: Яуза: Эксмо, 2009г

ü практический (моделирование, эксперимент, наблюдение).

Создана экспериментальная установка, схожая с катушкой Теслы, а точнее качер Бровина и устройство, для работы маленькой светодиодной лампочки.

Беспроводная передача электроэнергии на расстоянии

Автор: Ведерников Максим Станиславович

МБОУ СОШ № 10, 8Б класс

Научная статья

Беспроводная передача электричества — это способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи .

Основные интересы изобретателя лежали в сфере радиотехники и электротехники. Никола Тесла занимался изучением свойств магнетизма и электричества, созданием и усовершенствованием устройств, работающих на переменном токе. Большое количество его исследований были связаны с беспроводной передачей электричества.

В 1893 году Никола Тесла на всемирной выставке, проходившей в 1893 году в Чикаго, продемонстрировал беспроводное освещение люминесцентными лампами.

25 апреля (7 мая) 1895 года Александр Попов продемонстрировал изобретённый им радиоприёмник на заседании физического отделения Русского физико-химического общества.

В 1895 году Боше передал сигнал на расстояние около одной мили.

В 1896 году Тесла передал сигнал на расстояние около 48 километров.

В 1900 году Гульельмо Маркони не смог получить патент на изобретение радио в Соединённых Штатах.

В 1901 году Маркони передал сигнал через Атлантический океан, используя аппарат Тесла.

В 1961 году Уильям Браун опубликовал статью по исследованию возможности передачи энергии посредством микроволн.

В 1964 году Уильям Браун и Уолтер Кроникт в эфире телеканала CBS News продемонстрировали модель вертолёта, получающего всю необходимую ему энергию от микроволнового луча.

В 1973 году в Лос-Аламосской Национальной лаборатории продемонстрирована первая в мире пассивная система RFID.

В 1975 году на комплексе дальней космической связи обсерватории Голдстоун проведены эксперименты по передаче мощности в десятки киловатт.

В 2007 году исследовательская группа под руководством профессора Марина Солячича из Массачусетского технологического института передала беспроводным способом на расстояние 2 м энергию мощностью, достаточной для свечения лампочки мощностью 60 ватт, с КПД, равным 40 %, с помощью двух катушек диаметром 60 см.

В 2008 году сотрудники фирмы Intel воспроизвели опыты Николы Тесла 1894 года и опыты группы Джона Брауна 1988 года по беспроводной передаче энергии для свечения ламп накаливания с КПД, равным 75 %.

В 2015 году учёные из Вашингтонского университета выяснили, что электричество можно передавать посредством технологии Wi-Fi.

В 2017 году учёные того же университета создали прототип мобильного телефона без батареи.

Мечта о беспроводной передаче энергии и информации возникла у физиков и инженеров с самых первых шагов практической электротехники. О том, что, эта мечта не бесплодна, убедительно свидетельствуют достижения современной радиотехники, обеспечивающей революцию в развитии средств связи. Благодаря радиоволнам мы не только передаем сигналы на любые нужные нам расстояния, но и получаем информацию о самых удаленных областях вселенной. Естественно предположить, что и беспроводная передача энергии принесет человечеству не менее великие достижения.

Рассмотрим несколько способов беспроводной передачи энергии.

Ультразвуковой способ .

Впервые широкой публике установка была представлена в 2011 году. Как и в других способах беспроводной передачи чего-либо, используется приёмник и передатчик. Передатчик излучает ультразвук, приёмник, в свою очередь, преобразует слышимое в электричество. На момент презентации расстояние передачи достигает 7-10 метров, прямая видимость приёмника и передатчика не очень важна т.к. многие преграды, например стены проводят ультразвук. Из известных характеристик — передаваемое напряжение достигает 8 вольт, однако не сообщается получаемая сила тока и мощность. Используемые ультразвуковые частоты никак не действуют на человека. Также нет сведений и об отрицательном воздействии на животных. В этом методе не используются электромагнитные явления, и потому будет меньше радиошума. То есть нет опасности того, что устройства будут мешать обмениваться информацией между датчиками и другими устройствами.

Микроволновое излучение .

Радиоволновую передачу энергии можно сделать направленной, значительно увеличив расстояние эффективной передачи энергии путем уменьшения длины волны электромагнитного излучения, как правило, до микроволнового диапазона.

Данный способ был предложен для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю.

В 1964 году было впервые испытано устройство (модель вертолета) способное принимать и использовать энергию СВЧ пучка в виде постоянного тока, благодаря антенной решётке, состоящей из полуволновых диполей, каждый из которых нагружен на высокоэффективные диоды Шоттки. Уже к 1976 году Вильям Браун осуществил передачу СВЧ-пучком мощности в 30 кВт на расстояние в 1,6 км с КПД превышающим 80%. Беспроводная передача энергии высокой мощности с использованием микроволн подтверждена экспериментально. Опыты по передаче десятков киловатт электроэнергии проводились в Голдстоуне, штат Калифорния, в 1975 году и в 1997 году в Гранд Бассине на острове Реюнион. В ходе экспериментов достигнута передача энергии на расстояние порядка одного километра.

Микроволновое излучение большой интенсивности сейчас используется для бесконтактного нагрева тел основным элементом, в которых служит магнетрон, а также для радиолокации.

Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных — рациях, сотовых телефонах, устройствах Bluetooth, Wi-Fi.

Лазерный метод .

В том случае, если длина волны электромагнитного излучения приближается к видимой области спектра (от 10 мкм до 10 нм), энергию можно передать путем её преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приемника.

Лазерная передача энергии по сравнению с другими методами беспроводной передачи обладает рядом преимуществ:

Монохроматическая световая волна, обладающая малым углом расходимости, позволяет узкому пучку эффективно передавать энергию на большие расстояния.
Компактный размер твердотельного лазера — фотоэлектрического полупроводникового диода — удобен для небольших изделий.
Лазер не создает радиочастотных помех для существующих средств связи, таких, как Wi-Fi и сотовые телефоны.
Контроль доступа, так как только приемники, освещенные лазерным лучом, получают электроэнергию.

Недостатки данного метода:

Преобразование низкочастотного электромагнитного излучения в высокочастотное, которым является свет, неэффективно. Преобразование света обратно в электричество также неэффективно, так как КПД фотоэлементов достигает 40-50 %, хотя эффективность преобразования монохроматического света значительно выше, чем эффективность солнечных панелей.
Потери в атмосфере.
Как и при микроволновой передаче, этот метод требует прямой видимости между передатчиком и приемником.

В 2009 лазер смог передать мощность в 500 Вт на расстояние в 1 км с 10 % КПД.

Метод электромагнитной индукции.

Основным недостатком метода беспроводной передачи является крайне небольшое расстояние его действия. Приемник должен находиться в непосредственной близости к передатчику для того, чтобы эффективно с ним взаимодействовать.

1. Передатчик (передающая рамка)

2. Система питания передатчика

3. Препятствие, огибаемое электро- магнитным полем.

4.Приемник (приемная рамка) и нагрузка (лампочка)

Как создать беспроводное электричество?
Нам понадобится:
- медный провод небольшого диаметра длиной 7 м;
- цилиндр диаметром 4 см;
- пальчиковая батарейка;
- коробка для батарейки;
- резистор 10 Ом;
- транзистор C2482;
- светодиод.

1) Провод длиной 4 метра и сгибаем его вдвое, чтобы с одного конца осталось два проводка, а другого конца – согнутая часть.

2) За один проводок подгибаем его в любую сторону и начинаем наматывать на цилиндр.

3) Дойдя до середины, сдвоенный проводок оставляем тоже в любую сторону, и продолжаем наматывать пока не останется небольшой кусок, который также нужно оставить.

4) Полученное кольцо с тремя концами необходимо снять с цилиндра и закрепить изоляционной лентой.

5) Теперь второй отрезок проводка длиной в 3 м и наматываем обычным способом. То есть в этом случае нам нужно получить не три конца, как в случае прошлого наматывания, а – два.

6) Полученное кольцо опять закрепляем изолентой.

Кончики проволоки нужно обязательно зачистить, ведь она покрыта защитным слоем лака. Катушка с тремя выходами предназначена для подключения источника питания резистора и транзистора, а на вторую катушку, на которой есть два конца, нужно прикрепить светодиод.

Таким образом, можно получить вполне эффектную и интересную самоделку, которую при желании можно модернизировать и сделать более мощной, прибавив число витков и экспериментируя. Также обращаем ваше внимание к тому, что загорание светодиодной лампочки, которая также служит тестером, зависит от стороны подношения катушек друг к другу. Это значит, что если при первом преподнесении лампочка не загорелась, то следует попробовать перевернуть катушку и сделать это снова.

В результате изучения данной темы я пришёл к выводу, что вполне вероятно собрать катушку Теслы дома. Поискав ответ на интересующую меня тему на просторе интернета, я выяснил, что существует устройство, в принцип работы которого тот же самый, что и у катушки Тесла. Данное устройство называется качер Бровина. Оно имеет схожий принцип работы, но при этом в его конструкции используется полупроводниковые резисторы, которых не существовало при жизни Теслы. Т.к. мой проект напрямую связан с последними инновациями в технологиях, то я считаю разумным использовать более универсальную и практичную конструкцию, поэтому я решил попробовать создать данное устройство в домашних условиях. Для его создания мне потребовались следующие предметы и материалы:

1) Полупроводниковый транзистор – транзистор биполярный

2) Провод медный обмоточный D 0,2мм

3) Провод медный обмоточный D 1,5мм

4) Резистор 33кОм

5) Основа для вторичной катушки

7) Колодка для батарейки

8) Некоторые инструменты (паяльник, изолента, нож, наждачная бумага)

На одном краю трубки зафиксировал изоляционной лентой край провода диаметром 0,2 мм, и начал намотку. Это будет вторичная, высоковольтная обмотка. Всего потребуется сделать около 150-200 витков, важно укладывать их плотно друг к другу, не допуская перехлестов и пропусков. Также недопустимы разрывы. Последние витки также фиксируются изоляционной лентой.

Для изготовления первичной обмотки нужен провод диаметром 1,5 мм. Его края зачищаются наждачной бумагой, или ножом. Количество витков обмотки — два. Затем на катушку надевается первичная обмотка, и фиксируется в ее нижней части.

Коллектор транзистора припаивается к одному из выводов первичной обмотки. К базе транзистора припаивается один вывод высоковольтной обмотки. Второй останется свободным. Ножки резистора укорачиваются, и он припаивается между базой транзистора, и вторым выводом первичной обмотки.

Припаять отрицательный провод питания к коллектору, а положительный — ко второму выводу первичной обмотки. Все места пайки желательно тщательно заизолировать. Можно подключать батарейку к клеммам, и начинать испытания. Люминесцентная лампа засветилась.

Собрав данное устройство и затратив на это немало времени, я столкнулся с непонятной причиной его неработы, т.к. газоразрядная лампа, при внесении в предположительную зону магнитного поля не начинала свечение. Поискав информацию о данных причинах, я столкнулся с их большим количеством и разнообразием. Оказалось, что точно определить эти причины очень сложно, в результате возникает много условностей, для решения которых надо перепробовать большое число изменений и поправок в устройстве. На это у меня ушло немало времени и только после третьей попытки устройство стало функционировать.

В результате проведённой работы я изучил большое количество теории, связанной со способами беспроводной передачи энергии. Так же выяснил, что устройства, способные осуществлять беспроводную передачу энергии, можно собрать самостоятельно, но это довольно трудоёмкий процесс, который требует определённых знаний и способностей, как в физике, так и в радиотехнике.

В итоге у меня получилось собрать два рабочих устройства, хоть они и обладают небольшим КПД, но вполне способны осуществлять беспроводную передачу электроэнергии. Поэтому, на мой взгляд, это успешный опыт, доказывающий мою гипотезу.

Также я узнал, что технология беспроводной передачи энергии получает довольное широкое распространение в современном мире. Например, микроволновка – привычный для нас бытовой прибор, электрические велосипеды, подзаряжающиеся без проводов. Также можно устраивать красивые светомузыкальные представления.

Технология беспроводной передачи энергии поистине является революционной для нынешнего общества, т.к. начинает получать широкое распространение уже сегодня. Хотя первые масштабные опыты были проведены Николой Тесла чуть более ста лет назад, данная технология только сейчас перешла на более глобальный уровень. И можно с уверенностью сказать, что в ближайшее время именно она в процессе непосредственного развития станет одной из основополагающих в будущем.

Читайте также:

Беспроводная передача электричества реферат

Подобные документы

Оглавление

Файлы: 1 файл

Беспроводное электричество.doc