André Marie Ampere 1820. aastal avastanud elektrivoolude koostoimimise seadus pani aluse elektri- ja magnetiteaduse edasiarendamisele. 11 aastat hiljem tegi Michael Faraday eksperimentaalselt kindlaks, et elektrivoolu tekitav muutuv magnetväli võib teises elektrijuhis esile kutsuda elektrivoolu. Nii loodi esimene elektritrafo.
1864. aastal süstematiseeris James Clerk Maxwell Faraday eksperimentaalsed andmed, andes neile täpsete matemaatiliste võrrandite vormi, tänu millele loodi klassikalise elektrodünaamika alus, sest need võrrandid kirjeldasid elektromagnetilise välja suhet elektrivoolude ja laengutega ning elektromagnetiliste lainete olemasolu pidi olema selle tagajärg.
1888. aastal kinnitas Heinrich Hertz eksperimentaalselt Maxwelli ennustatud elektromagnetiliste lainete olemasolu. Tema säde-saatja koos Rumkorfi mähisepurustiga võis tekitada kuni 0,5 gigahertsiseid elektromagnetilisi laineid, mida võis vastu võtta mitu vastuvõtjat, mis on saatjaga resonantsi häälestatud.
Vastuvõtjad võisid asuda kuni 3 meetri kaugusel ja kui saatjas tekkis säde, ilmusid vastuvõtjatesse sädemed. Nii viidi läbi esimesed katsed elektrienergia juhtmevabalt edastamiseks, kasutades elektromagnetilisi laineid.
1891. aastal jõudis Nikola Tesla kõrgepinge ja kõrge sagedusega vahelduvvoolu uurides järeldusele, et konkreetsetel eesmärkidel on äärmiselt oluline valida nii saatja lainepikkus kui ka tööpinge ning sageduse liiga kõrgeks muutmine pole üldse vajalik.
Teadlane märgib, et sageduste ja pingete alampiir, millel tal õnnestus sel ajal parimaid tulemusi saavutada, oli vahemikus 15 000 kuni 20 000 võnget sekundis potentsiaalil 20 000 volti. Tesla sai kõrge sageduse ja kõrgepinge voolu kondensaatori ostsillatiivse tühjenduse rakendamisel (vt - Tesla trafo). Ta märkas, et selline elektri saatja sobib nii valguse tootmiseks kui ka elektri edastamiseks valguse tootmiseks.
Reklaamvideo:
Ajavahemikul 1891–1894 demonstreeris teadlane korduvalt traadita ülekannet ja vaakumtorude hõõgumist kõrgsageduslikul elektrostaatilisel väljal, märkides samas, et lamp neelab elektrostaatilise välja energia energia, mis muundatakse valguseks ja elektromagnetilise välja energiat kasutatakse elektromagnetilise induktsiooni jaoks sarnase tulemuse saamiseks. tulemus peegeldub enamasti ja ainult väike osa sellest muundatakse valguseks.
Isegi resonantsi kasutamisel elektromagnetilise laine abil pole võimalik märkimisväärset hulka elektrienergiat edastada, väitis teadlane. Tema eesmärk sellel tööperioodil oli juhtmevabalt edastada suures koguses elektrienergiat.
Kuni 1897. aastani viisid paralleelselt Tesla loominguga elektromagnetiliste lainete uuringuid läbi Jagdish Boche Indias, Aleksander Popov Venemaal ja Guglielmo Marconi Itaalias.
Pärast Tesla avalikke loenguid rääkis Jagdish Boche 1894. aasta novembris Kalkutas elektri juhtmevaba edastamise demonstratsiooniga, kus ta süttis püssirohtu, edastades elektrienergiat kaugemalt.
Pärast Boche, nimelt 25. aprillil 1895, edastas Aleksander Popov Morsese koodi abil esimese raadiosõnumi ja seda kuupäeva (7. mai uus stiil) tähistatakse nüüd Venemaal igal aastal kui "raadiopäeva".
Aastal 1896, kui Marconi saabus Suurbritanniasse, demonstreeris ta oma aparaati, edastades Morzes-koodi abil signaali 1,5 kilomeetri kaugusel Londoni postkontori katusest teise hoonesse. Pärast seda täiustas ta oma leiutist ja suutis signaali edastada mööda Salisbury tasandikku juba 3 kilomeetri kaugusel.
Tesla 1896. aastal saadab ja võtab signaale saatja ja vastuvõtja vahel edukalt umbes 48 kilomeetri kaugusel. Kuid ühelgi teadlasest pole õnnestunud pika vahemaa tagant märkimisväärses koguses elektrienergiat üle kanda.
1899. aastal Colorado Springsis eksperimenteerides kirjutas Tesla: "Induktsioonimeetodi ebajärjekindlus tundub olevat tohutu võrreldes maa ja õhu laadimise põnevuse meetodiga." See saab olema teadlase uurimistöö eesmärk, mille eesmärk on elektrienergia edastamine pikkade vahemaade taha juhtmeid kasutamata. Jaanuaris 1900 teeb Tesla oma päevikusse märkuse energia eduka ülekandmise kohta mähisele, mis “viidi põllule”, kust lampi toideti.
Ja teadlase kõige grandioossem õnnestumine on Long Islandil asuva Wardencliffe torni rajamine 15. juunil 1903, mis on mõeldud elektrienergia edastamiseks suurtest vahemaadest suurtes kogustes ilma juhtmeteta. Vasest sfäärilise kupliga ülaosas asuva resonantstrafo maandatud sekundaarmähis pidi ergutama maandust ja õhu juhtivaid kihte, et saada suure resonantsahela elemendiks.
Nii õnnestus teadlasel umbes 40 kilomeetri kaugusel saatjast toita 200 50-vatist lampi. Majanduslikust teostatavusest lähtuvalt peatas projekti rahastamise siiski Morgan, kes algusest peale investeeris projekti juhtmevaba ühenduse saamiseks raha ja tasuta energia ülekandmine tööstuslikus mastaabis kaugelt, ärimehena, polnud sellega kategooriliselt rahul. 1917. aastal hävitati torn, mis oli mõeldud elektrienergia juhtmevabaks edastamiseks.
Lisateavet Nikola Tesla katsete kohta saate lugeda siit: Nikola Tesla elektrienergia juhtmevaba edastamise resonantsmeetod.
Palju hiljem, ajavahemikul 1961–1964, katsetas mikrolaineelektroonika valdkonna ekspert William Brown USA-s mikrolaineenergia ülekandeteid.
1964. aastal katsetas ta esimest korda seadet (helikopteri mudel), mis on võimeline vastu võtma ja kasutama mikrolainekiire energiat alalisvoolu kujul, tänu antennimassiivile, mis koosneb poollaine dipoolidest, millest igaüks on laaditud ülitõhusatele Schottky dioodidele. Juba 1976. aastaks oli William Brown mikrolainekiire abil 1,6 km kauguselt 30 kW võimsust üle kandnud ja kasutegur ületas 80%.
2007. aastal suutis professor Marina Solyachichi juhitud Massachusettsi tehnoloogiainstituudi uurimisrühm edastada energiat juhtmevabalt 2 meetri kaugusele. Edastatud võimsus oli 60-vatise lambipirni toiteks piisav.
Nende tehnoloogia (nn WiTricity) põhineb elektromagnetilise resonantsi fenomenil. Saatja ja vastuvõtja on kaks vasest mähist, läbimõõduga 60 cm, mis mõlemad resoneerivad samal sagedusel. Saatja on ühendatud energiaallikaga ja vastuvõtja on ühendatud hõõglambiga. Silmuseid on häälestatud sagedusele 10 MHz. Vastuvõtja võtab sel juhul vastu ainult 40–45% edastatud elektrienergiast.
Umbes samal ajal demonstreeris Intel sarnast juhtmevaba jõuülekande tehnoloogiat.
Hiina kodumasinate tootja Haier Group tutvustas 2010. aastal oma ainulaadset toodet sellel tehnoloogial põhineval täielikult traadita LCD-teleril CES 2010.
Andrei Povny
