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美国研制无线输电过程揭秘 |
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最近，美国研究人员成功地对实验性无线电力传输系统进行了试验，结果轰动了世界。可是，人们还有很多问题想知道：究竟什么是无线电力传输？无线供电走进百姓生活预测还需要多久？
据英国广播公司19日报道，这个无线电力传输不像现在的电力设备，它可以避免鼠巢的破坏，减少很多麻烦，因为它并不需要电线连接。研究人员在《科学》杂志上对这种设备作了详细介绍。在实验测试中，这个设备让距离它2米(7英尺)的一盏80瓦电灯泡发出光亮。该装置被称作WiTricity，研究人员根据物理学原理研发了它，这种设备还适合为膝上型电脑等装置提供电源。伦敦帝国学院的约翰·本德莱教授观看了这项实验，他说：“10年前，甚至20年前也没有什么能妨碍他们发明这种装置，但是我认为梦想成真只是时间问题。在过去的几年里，我们看到大量需要电力的移动设备的实例。电力电缆是无线连结的最后障碍。” 色列技术学院的莫提·瑟盖维教授将这项工作称为“真正的先驱”。
参与无线电力传输实验的科学家，他们左右两边相隔两米的线圈成功实现了无线电力传输，
并点亮了一个功率60瓦的电灯泡。(图片来源：美国麻省理工学院网站)
麻省理工学院的研究人员实施了这项研究，并在2006年制定了相似的理论框架，但是这种设备还是第一次产生作用。研究组成员，助理教授马林·索亚克说：“我们对这套理论非常有信心，但是它必须通过实验的最后验证。为此我们做了大量工作，现在毫无疑问我们取得了成功，试验结果正如我们的理论所说。”这个实验性装置由两个直径为60厘米(2英尺)的铜感应器组成——一个与电源相连的传导器和一个放置在2米(7英尺)外并与电灯泡相连的接收器。虽然电灯泡和电源之间没有物质连结，但是当传导器接通电源后，灯泡就会变亮。经过测量发现，这个装置能将2米外传来的能量的40%转变成电能。即使将木板和电子装置放置两个感应器之间，灯泡也会发亮。索亚克教授说：“这些结果对我们是一个巨大的鼓舞。这项装置变成现实的可能离我们并不遥远。”
无线电力传输利用共振原理
这个系统利用了共振(当一个物体与另一个物体的频率一样时，就会产生震动)原理。当两个物体的振幅相同时，它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。索亚克教授解释说：“如果房间内放了许多相同的杯子，你向瓶中倒入不同度数的葡萄酒，这时这些杯子就会产生不同的振幅。”例如，如果用勺子敲击，每个杯子都会发出不同的声音。“如果我进入房间，开始用非常高的声音歌唱，当我的声音于其中一个杯子的振幅相同时，它就有可能爆炸。”
WiTricity利用的是低频电磁波共振，而不是利用声学共振。在实验中，两个感应器都以10兆赫的频率震动，产生共振，让能量在两者之间传递。本德莱教授解释说：“随着每一次共振，感应器中会有更多的电压产生。”经过产生多次共振，感应器表面就会集聚足够的能量，让灯泡发出光亮。这个能量的集聚也是为什么一位歌手用与杯子相同频率的声音歌唱时，杯子不会立刻破裂的原因。本德莱教授说：“酒杯不断集聚能量，直到能将自己打碎。”
据本德莱教授说，利用波长为30米(100英尺)的低频电磁波具有安全优势。他说：“通常用千兆赫兹(更短的波长)的手机时，会有电场和磁场辐射同时产生。”这个过程就是我们所知的“远声场”的一个典型特征，这种场是从振幅超过一个波长的设备里产生的，如果振幅小于一个波长，产生的将主要是磁场。约翰说：“身体对电场的反应很强烈，这也是为什么你能利用微波炉烹制鸡肉的原因。但是磁场不会对人体产生影响。根据身体对能量的吸收，它对磁场的反应几乎为零。”因此，这项设备不能给人类带来任何明显的健康风险。
19世纪已有科学家实验无线能量转换
麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。19世纪的物理学家和工程师尼古拉·特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学院的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住宅周围的电力设施不好。
现在，索亚克教授和他的科研组正在改进这个设备。“这是一项还未得到发展的系统，它证明能量转换行得通。但是目前你不会愿意利用它给你的膝上型电脑供电。我们的目标是缩小这个设备的体积、扩大感应器间的距离和提高电力转换功效。”他与同事安德烈·库尔斯、阿里特迪兹·卡拉里斯、罗伯特·莫埃特、约翰·加侬珀洛斯和彼得·索利科合作，进行了这项研究。
无线电力传输实验成功的消息甫一传出，不少人已经开始憧憬这一技术有望带来的便捷生活。
无线能量转换装置的工作原理
1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。
2.天线以10兆赫的波长振动，产生电磁波。
3.天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。
4.同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中。
5.没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。(end)
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(6/20/2007) |
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