五千年(敝帚自珍)

主题:特斯拉和无线传播电能 -- ftbird

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家园 这个题目太大了

无线传输可以分成远场和近场,但可以说都源于特斯拉的工作。近场传输和变压器原理一样,是通过两个线圈的耦合实现的。当两个线圈的谐振频率相同时,即使没有铁核也可以高效率的耦合(resonant inductive coupling). 线圈的距离可以在几米以内(小于1/4波长). 前几年MIT的工作即基于此. 应用已经十分广泛了, 比如充电牙刷, 给人体内植入的医疗器件充电, 手机的无线充电等等. 海尔还展示了无需电源线的电视, 不知道有没有在卖.

具体到汽车的无线充电, 英国和韩国都有试验. 从停车场到道路(充电轨道埋在路里), 没有实质性的障碍. 充电效率也不错(似乎>60%).

远场传输和收音机的原理一样. 接受端用天线把电波转化为电流, 再整流. 60年代, 美国空军的一个项目就演示了用微波驱动直升飞机, 飞了10个小时.

目前十分流行的被动式RFID有两种,分别是基于远场和近场这两种无线传输方式的。所以频率不同。

从接收效率来说, 由于波长和天线面积的限制,微波不如激光. 接收端用普通的光电池把激光转化为电流即可. 去年有实验演示了用激光驱动玩具直升飞机, 飞了一夜. 这里的难点是发射端要精确跟踪直升飞机上面光电池的位置. DARPA在支持用激光驱动无人机的项目.

用激光作无线传输的最有意思的应用也许是航天上面。80年代苏联人就设想,用大功率激光(自由电子激光器)为飞行器的发动机提供能量,产生等离子体,喷射出来,驱动飞行直至进入太空。这样的飞行器不用像火箭一样携带燃料,从而效率极高,飞行成本很低。现在NASA的设想是从同步卫星上悬挂一根绳子到地面。机器人背着载荷爬到太空里去。机器人的动力由激光提供。初步试验已经成功,似乎是爬了1公里高。不过我在想,这一万多公里长的绳子,真能用纳米碳管做出来?

通宝推:史文恭,
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