Законът за взаимодействието на електрически токове, открит от Андре Мари Ампер през 1820 г., поставя основите за по-нататъшното развитие на науката за електричеството и магнетизма. 11 години по-късно Майкъл Фарадей експериментално установява, че променящото се магнитно поле, генерирано от електрически ток, може да предизвика електрически ток в друг проводник. Така е създаден първият електрически трансформатор.
През 1864 г. Джеймс Клерк Максуел най-накрая систематизира експерименталните данни на Фарадей, придавайки им формата на точни математически уравнения, благодарение на които е създадена основата на класическата електродинамика, защото тези уравнения описват връзката на електромагнитното поле с електрически токове и заряди, а наличието на електромагнитни вълни е трябвало да е следствие от това.
През 1888 г. Хайнрих Херц експериментално потвърждава съществуването на предвидените от Максуел електромагнитни вълни. Неговият искрен предавател с рутер намотка на Рукорф може да произвежда електромагнитни вълни до 0,5 гигагерца, които могат да бъдат приети от множество приемници, настроени в резонанс с предавателя.
Приемниците могат да бъдат разположени на разстояние до 3 метра и когато в предавателя се появи искра, в приемниците се появиха искри. Ето как бяха проведени първите експерименти върху безжичното предаване на електрическа енергия с помощта на електромагнитни вълни.
През 1891 г. Никола Тесла, изучавайки променливи токове с високо напрежение и висока честота, стига до извода, че е изключително важно за конкретни цели да се избере както дължината на вълната, така и работното напрежение на предавателя и изобщо не е необходимо честотата да бъде твърде висока.
Ученият отбелязва, че долната граница на честотите и напреженията, при които той е успял да постигне най-добрите резултати по това време, е от 15 000 до 20 000 трептения в секунда при потенциал от 20 000 волта. Tesla получи ток с висока честота и високо напрежение, като приложи осцилаторен разряд на кондензатор (виж - Трансформатор на Tesla). Той забеляза, че този вид електрически предавател е подходящ както за производството на светлина, така и за предаването на електричество за производство на светлина.
Промоционално видео:
В периода от 1891 до 1894 г. ученият многократно демонстрира безжично предаване и сиянието на вакуумните тръби във високочестотно електростатично поле, като същевременно отбелязва, че енергията на електростатичното поле се поглъща от лампата, превръщайки се в светлина, и енергията на електромагнитното поле, използвано за електромагнитна индукция, за да получи подобно резултатът се отразява най-вече и само малка част от него се превръща в светлина.
Дори при използване на резонанс, когато се предава с помощта на електромагнитна вълна, не може да се предаде значително количество електрическа енергия, твърди ученият. Целта му през този период на работа е била да предава голямо количество електрическа енергия безжично.
До 1897 г., паралелно с работата на Тесла, изследвания на електромагнитни вълни се провеждаха от Джагдиш Боче в Индия, Александър Попов в Русия и Гуглиелмо Маркони в Италия.
След публичните лекции на Тесла, Джагдиш Боче говори през ноември 1894 г. в Калкута с демонстрация на безжичното предаване на електричество, където запалва барут, предавайки електрическа енергия на разстояние.
След Boche, а именно на 25 април 1895 г. Александър Попов, използвайки кода на Морс, предава първото радио съобщение и тази дата (7 май, нов стил) сега се отбелязва ежегодно в Русия като „Ден на радиото“.
През 1896 г., когато Маркони пристигна във Великобритания, той демонстрира своя апарат, като предава сигнал, използвайки код на Морс, на разстояние 1,5 километра от покрива на пощенската станция в Лондон до друга сграда. След това той усъвършенства изобретението си и успя да предаде сигнал по равнината Солсбъри вече на разстояние 3 километра.
Tesla през 1896 г. успешно предава и приема сигнали на разстояние около 48 километра между предавател и приемник. Никой от изследователите обаче не успя да предаде значително количество електрическа енергия на голямо разстояние.
Експериментирайки в Колорадо Спрингс, през 1899 г. Тесла пише: "Несъответствието на метода на индукция е огромно в сравнение с метода за възбуждане на заряда на земята и въздуха." Това ще бъде началото на научните изследвания, насочени към предаване на електричество на дълги разстояния без използване на проводници. През януари 1900 г. Тесла ще направи бележка в дневника си за успешния пренос на енергия към намотка, „извършена в полето“, от която е захранвана лампата.
А най-амбициозният успех на учения ще бъде пускането на 15 юни 1903 г. на кулата Wardencliffe на Лонг Айлънд, предназначена да предава електрическа енергия на значителни разстояния в големи количества без проводници. Заземената вторична намотка на резонансния трансформатор, покрита с меден сферичен купол, трябваше да възбужда заряда на земята и проводимите слоеве въздух, за да се превърне в елемент от голямата резонансна верига.
Така ученият успял да захрани 200 лампи с мощност 50 вата на разстояние около 40 километра от предавателя. Въз основа на икономическата осъществимост обаче финансирането на проекта беше спряно от Морган, който от самото начало инвестира пари в проекта, за да получи безжична комуникация и прехвърлянето на безплатна енергия в индустриален мащаб на разстояние, като бизнесмен, категорично не беше доволен от него. През 1917 г. кулата, предназначена за безжично предаване на електрическа енергия, е разрушена.
Прочетете повече за експериментите на Никола Тесла тук: Резонансен метод за безжично предаване на електрическа енергия от Никола Тесла.
Много по-късно, в периода от 1961 до 1964 г., експерт в областта на микровълновата електроника Уилям Браун експериментира в САЩ с пътища за предаване на енергия чрез микровълнов лъч.
През 1964 г. той за първи път тества устройство (модел на хеликоптер), способно да приема и използва енергията на микровълнов лъч под формата на постоянен ток, благодарение на антенна решетка, състояща се от полувълнови диполи, всеки от които е натоварен на високоефективни диоди на Шотки. Още до 1976 г. Уилям Браун е прехвърлил 30 кВт мощност от микровълнов лъч на разстояние 1,6 км с ефективност над 80%.
През 2007 г. изследователска група в Масачузетския технологичен институт, ръководена от професор Марина Солячич, успя да предава безжично енергия на разстояние от 2 метра. Предаваната мощност беше достатъчна за захранване на 60-ватова крушка.
Технологията им (наречена WiTricity) се основава на феномена на електромагнитния резонанс. Предавателят и приемникът са две медни намотки с диаметър 60 см, всяка резонираща с една и съща честота. Предавателят е свързан към енергиен източник, а приемникът е свързан с лампа с нажежаема жичка. Цикълът е настроен на 10 MHz. Приемникът в този случай получава само 40-45% от предаваната електроенергия.
Приблизително по същото време Intel демонстрира подобна технология за безжично предаване на енергия.
През 2010 г. Haier Group, китайски производител на домакински уреди, представи уникалния си продукт на CES 2010, напълно безжичен LCD телевизор, базиран на тази технология.
Андрей Повни