给孩子讲讲,即将改变我们生活的"无线充电"技术

 

不久的将来,只要在家里装上一个电源,就可以为整个屋里的电器供电...

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自古以来,无论是苹果、三星,还是华为手机,都要用充电线充电,这是人尽皆知的事实。



电灯、电视机、电冰箱、电动洗衣机,都要连着电源线工作;

电脑、电动自行车,也要用电源线充好电,才能工作。

什么,你说电灯并没有连接着电线?那还不是因为你的爸爸妈妈为了美观,为了别绊倒你,把线给藏到墙里头去了,不然电灯,为什么要站在墙上呢?
(图片分别来自:Her Campus; blueistyle.blogspot.com; etsy.com)
在这个电子产品生机勃勃的时代,同学们可以回家看看,哪个家里没有几个吃电的设备?哪个家里没有几个电源插头?哪个家里没有几根充电线?

但是啊,早在130多年前,就有一个伟大的电气工程师,忍受不了这没完没了的充电线了。

这位尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)先生,出生在奥地利,长大后去了美国,他在美国做了很多疯狂的实验。

一提到尼古拉·特斯拉(NikolaTesla),无论是美国老人,还是美国小孩,都会告诉你,他是一个 “疯狂科学家”。
尼古拉·特斯拉;特斯拉在他的线圈前读书;特斯拉的服装被人们放在展览馆;基于特斯拉,创造的小说。(图:radiographics.rsna.org, wikipedia, flickr.com, google.)
他利用圆锥形线圈,制造过100万伏的高电压;

他利用一台小型机电振荡器,制造过一次小型地震;

还有一次,他搭建了球形天线,产生了1000万到1200万伏的高电压!一条条的闪电,从球形天线顶端喷涌而出!地照亮了几百英里内的夜空!发出隆隆的雷声!使岛上的居民们胆战心惊……
特斯拉在他的实验室(摄影师:Dickenson V. Alley)


著名作家马克·吐温,演员丁·杰弗逊,和英国彼尔森杂志社记者查昂西·莫 戈文,曾一起观看了特斯拉的表演,后来莫戈文回忆道:
“ 想一想,你坐在一间宽敞的房间里,堆满了奇形怪状的机器……

一个瘦高的人走到你跟前,只见他手指一捻,“劈啪!”,顿时就冒出一团红色火球!他将火球捧在手上,泰然自若。

你惊呆了!他把火球贴到自己的衣服上,扪到自己的头发上,又塞到你的怀里,最后干脆装进一个木头盒子里!

你禁不住揉揉眼睛,看看自己是不是在做梦哩!”
马克·吐温,在特斯拉的实验室参观。(图:Century Magazine)
特斯拉最平庸的成果,是设计了整套我们今天全球都在使用的交流电系统。

他对讨厌的电线做了什么呢?研究出了无线通信。

这就是说,如今,你在用遥控器切换电视节目的时候,遥控器再也不需要,连一根线到电视机上了;

你在用手机,打电话给外公外婆爷爷奶奶的时候,手机也不再需要连一根电线到他们家里去;

在以前,是要的。
1944年一位美国军人在战地打电话,看他长长的电话线。(图:corbisimages.com)
现在的各种电视、DVD的无线遥控器(图:pinterest)
1887年左右,美国纽约街头密密麻麻的电话线。(图:twentytwowords.com)


无线通信解决了,可是充电还要用线,特斯拉怎么能忍受这些充电线!他可是“疯狂科学家”!

为了解决无线充电的问题,他构想出了“无线照明”系统,和“全球无线供电系统”。

这又有多疯狂?

特斯拉要把整个地球,作为内导体!地球大气的电离层,作为外导体,在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。
吹向地球的太阳风
发生在地球电离层的极光现象。(图:pinterest)


这样的话,我们人,就生活在一个大电流中,你的手机一直在充着电,你随手举起一个灯泡,它就在发光。

他做了吗?遗憾的是,没有。一是因为他钱不够,另一个原因是,怎么才能说服世界上的每一个国家都同意 把地球拿来建设成“内导体”呢?于是他没能实现这个疯狂的想法。

如今的科学家,也没有闲着,他们也在勤奋地研究“无线充电技术”。

2007年,美国麻省理工学院的研究团队,已经能为2米外的一个60瓦的灯泡无线供电,还有:
Powermat公司大力研发的无线充电装置,已经被应用于一些咖啡馆。
2011年东京车展,在停车场演示无线充电
有些智能手机,如图中的LG测试款,也已经实现了无线充电。
(图:wikipedia)
目前的技术主要是:电磁感应、磁场共振,或者无线电波传输。

面临的主要问题是,怎么减小充电时的损耗?怎么提高充电速率?怎么增大供电距离?等等。

也许不久的将来,我们只需在家里安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。

这也许还不能让“疯狂科学家“特斯拉满意,或许我们可以考虑在城市的中央建立一个”城市无线供电系统“,这样整个城市再也不需要插头和电线了,所有的车也都可以在路上充电。
(图:My Modern Met)


近些年为了保护地球环境,许多著名汽车公司纷纷推出了不吃石油的电动汽车,可是因为充电不方便,很多人不愿意购买使用,假若可以实现“城市无线供电系统”,电动汽车就不愁没电,环保也能实现了。

到那时候,

像老北京那样的电缆公交车,头上连着一根电线,线连到哪里,它才能跑到哪里的场景,

可就再也见不到喽。

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