نقل الكهرباء (القدرة) لاسلكيا من حلم إلى حقيقة!

[بوزترون]

بسم الله الرحمن الرحيم


نقل القدرة لاسلكيا من حلم إلى حقيقة!

إعداد و ترجمة: مَعين يحيى بن جنيد
قسم الفيزياء و الفلك - جامعة الملك سعود

الجزء الأول:

إن فوضى أسلاك الكهرباء الموصولة بالكمبيوترات، و الهواتف، و أجهزة التلفاز، و كل ما حولنا من أجهزة كهربائية قد تؤول إلى الزوال—إذ تمكن فريق من الفيزيائيين من معهد ماساتيوستس للتقنية MIT بأمريكا من إجراء تجربة أظهروا فيها إمكانية نقل القدرة بدون أسلاك توصيل و ذلك باستخدام أناتل antennas رنين خاصة. فقد طور الفريق منظومة لإضاءة مصباح (قدرته 60 وات) موضوع على بعد مترين من جهاز إرسال لاسلكي. و زعم الفريق أنه بالإمكان تصغير حجم المنظومة بحيث يصبح بالإمكان استخدامها في الأجهزة المحمولة بدون فقد يذكر في الكفاءة الكهربية. و قد نشر البحث في مجلة العلم (Science.1143254).

إن فكرة نقل القدرة بلا أسلاك ليست مفهوما جديدا—ففي بدايات القرن الماضي (1900م) و قبل أن تطرح شبكات الكهرباء للاستخدام، قام المخترع الصربي تسلا Tesla بتصور حياة قائمة على الأجهزة الكهربية ينقل فيها التيار بلا أسلاك و ذلك باستخدام شبكة من "ملفات تسلا" Tesla coils ذات فولطية عالية (فرق جهد عالي). و على الرغم من عدم تبني المجتمع العلمي لفكرته و ذلك لما تحتويه من مخاطر بسبب المجالات الكهربية العالية؛ إلا أن شعلة الاهتمام بنقل القدرة بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي من أجهزة إرسال خاصة قد عادت للظهور بسبب عدة مقترحات بحثية حديثة واعدة. و لكن –و مع الأسف-، فإن تلك المنظومات التي اعتمدت على فكرة أجهزة إرسال تبث في جميع الاتجاهات قد أظهرت قلة الكفاءة و عدم الجدوى، كذلك فقد تبيّن أن المنظومات التي تعتمد على أجهزة إرسال ذات اتجاه محدد؛ هي غير عملية لمعظم التطبيقات و ذلك لأنها تحتاج إلى منطقة مستقيمة خالية من أي أجسام أو أجهزة بين جهاز الإرسال و الاستقبال.

في العام الماضي (2006)، اقترح فيزيائيون من MIT طريقة لتجنب تلك المشاكل و ذلك بتوظيف الموجات الكهرومغناطيسية اللاإشعاعية (المتلاشية) non-radiative EM wave. و تنشأ هذه الموجات عادة مع الموجات المنبعثة المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية wireless communication، إلا أنها تتحلل (تتلاشى) في زمن قصير بعد خروجها من الأنتل antenna.
ترتكز فكرة العالم مارين سولجاسيك Marin Soljacic و زملائه على أنه بحدوث حالة رنين بين جهاز الاستقبال و جهاز الإرسال فإن المجال المتلاشي evanescent field سيقوم بحث تيار كهربي بين الجهازين. و في هذا الحالة، فإن الأجهزة و الأجسام الموضوعة حول ذلك المجال لن تتأثر به لأنها لن تدخل في حالة رنين معه، و بالتالي فإنها لن تقطع الإرسال، و كذلك فهي لن تمتص –إلا النزر اليسير- من طاقة المجال.

لقد وضع Soljacic و زملاؤه فكرتهم النظرية في حيز التطبيق، حيث ابتكروا زوجا من الأناتل النحاسية على شكل حلقي (مثل الخاتم)، و قد وصلوا أحدها بمصدر تيار، بينما اتصل الآخر بمصباح (60 وات) على بعد مترين. و عندما وضعوا المصدر في حالة التشغيل حيث يسري التيار المتردد في الأول، فإن ذلك أدى إلى نشوء مجال مغناطيسي دخل في حالة رنين ازدواجي مع الآخر، و بالتالي أدى إلى نشوء تيار حثي (تأثيري). و على حسب زعم الفريق العلمي فإن ذلك التيار أضاء المصباح بكفاءة نقل مقدارها 40%، كما تنبأت نظريتهم بالضبط.

و على الرغم من أن أقطار الأناتل التي استخدمت في التجربة كانت تزيد قليلا عن نصف المتر، إلا أن الفريق العلمي أكد أنه بالإمكان إعداد نسخا مصغرة من تلك المنظومة بحيث تستخدم للأجهزة المتنقلة (المحمولة)، دون التضحية بالكفاءة. و يجدر بالذكر أن مثل تلك الأجهزة قد تستخدم في تطبيقات لأجهزة طبية و صناعية عديدة.

ختاما، سوف أقوم بإذن الله بطرح موضوع عن المقال الأول للفريق -في الجزء الثاني من الموضوع-، و الذي طرحت فيه الفكرة بشكل نظري مدعومة بمحاكاة بالحاسب الآلي؛ و ذلك لكي تتضح الفكرة في ذهن القارئ. و ربما نتطرق قليلا إلى بعض المفاهيم الفيزيائية المرتبطة بالموضوع.

[أرشميدس مصر]

السلام عليكم


نحن في الانتظار يا معين لأن الموضوع يبدو مثيرا للاهتمام بشكل كبير.


وفقك الله
والسلام عليكم

[قطرة أمل]

انا معكم شي جميل لكن ضروف انقطاع التيار ولو تجي للعراق وتشوف منظر الاسلاك وهى متشعبه من المولد الكهربائي الى المنزال لشي عجاب

[جنين]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,,

ماشاء الله .. جزاك الله خير أخي بوزترون ..

أول مرة سمعت عنها ("ملفات تسلا" Tesla coils ) >>>> في موضوع (.hutchison effect >>> تذكره '>

هنا

QUOTE

و عندما وضعوا المصدر في حالة التشغيل حيث يسري التيار المتردد في الأول، فإن ذلك أدى إلى نشوء مجال مغناطيسي دخل في حالة رنين ازدواجي مع الآخر، و بالتالي أدى إلى نشوء تيار حثي (تأثيري).

أليس هذا قانون فاراداي  '>  ولكنهم زادو الجهد فتمكن من الأنتقال بوسطة الهواء ولا يحتاج مادة مقوية مثل الحديد المطاوع ؟؟؟

QUOTE

ذلك لكي تتضح الفكرة في ذهن القارئ

نحن بالأنتظار ,, ففي الحقيقة لم أعرف بالضبط ماذا تعني بالموجات والمجال المتلاشي ؟؟!! هل يعني أن هناك موجتان تلغي أحدهما الأخرى ؟؟

             شكراً لك ...... والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

[بوزترون]

السلام عليكم، حيا الله الجميع،

أختي جنين، معلوماتي قليلة جدا... لكن بحسب البحث من مجلة science فإن الفكرة ليست مثل فكرة عمل المحولات، فحسب ما فهمت، هناك ما يسمى بـ non-resonant induction و هناك magnetic resonant induction،
المحولات مبنية على الحث غير الرنيني (اللارنيني) و ما نتحدث عنه مبني على الثانية الحث الرنيني.

أنا الآن في صدد ترجمة البحث نفسه.. لكن المسألة صعبة... (و ممكن تطول)..

على كل حال، بينما أقوم بتحضير الجزء الثاني، نرجو من أحد الإخوة أو الأخوات أن ييشاركنا في البحث من خلال الحديث عن الرنين المغناطيسي أو الرنين المغناطيسي الازدواجي... مع العلم أن فكرة الرنين موجودة في: الصوتيات، الكهرومغناطيسية، المغناطيسية، النووية، و غير ذلك... و ما يهمنا في هذا الموضوع هو الرنين المغناطيسي.

تحياتي

[ع.ف....عالم فيزياء]

أنا قرأت الخبر ده بجريدة,

فعلا الريق ده أضاء مصباح قدرتة حوالي 200 وات من غير استخدام اسلاك,

ولسة بيعملوا انهم بطوروها اكتر لان المسافة كانت قصيرة,

يا ريت لو اجنا كمان نقدر نعمل كدة بمصر ويبقى فية فريق من الفيزيائيين!

السلام عليكم ورحمة اله وبركاته

[OneRock]

الموضوع واضح انه عايز متابعه
ونحن ف انتظار الجزء الثانى لتضح الرؤيه اكثر
جزيت كل خير بوزترون
لكن تبعا لما قرأت
اظن ان الموضوع هذا مرتبط جدااا بالwaveguides
لو صحيح هذا
ياريت توضح لى العلاقه
وتقبل مرورى
جزيت كل خير

وجعله الله ف ميزان حسناتك