特斯拉線圈原理圖解

關注：79 發布時間：2022-01-27 13:13:01

無線網絡和無線信號已經成為我們日常生活中非常常見的詞匯。然而，無線電力傳輸到目前為止很少聽到。

電能的無線傳輸，意味著以后我們不用到處挖溝、拉桿、放線，對我們到處用電都非常方便。真的有無線輸電的技術嗎？答案是肯定的，而且這項技術出現在100多年前。

無線電力傳輸的概念比較早是由尼古拉特斯拉提出的。沒錯，就是這個人在網上被吹成神。起初，他發明了“特斯拉線圈”(tesla coil)，這種線圈可以產生數百萬伏的高頻電壓，可以用來人工制造閃電。很酷，是吸引女生的利器。特斯拉線圈看起來很神秘，其實是一種特殊的變壓器(分布參數高頻串聯諧振變壓器)。其原理是利用變壓器升壓，然后通過lc振動在次級線圈端產生高電壓。次級線圈的一端連接到放電端，另一端接地形成放電電容。當初級和次級端之間的諧振相同時，初級線圈的電將涌向次級線圈，直到次級線圈的放電端放電。

特斯拉利用他的發明實現了遠距離無線點亮燈泡的實驗，但特斯拉對此并不滿意。他希望在范圍內實現無線電力傳輸。于是他發明了一種“放大器發射器”，用于無線傳輸電能。原理是以地球為內導體，地球的電離層為外導體。通過他的放大發射機，利用這種放大發射機特有的徑向電磁波振蕩模式，在地球和電離層之間建立低頻共振，利用地球周圍的表面電磁波來傳輸能量。

這種電能傳輸方式和廣播的不同之處在于，廣播的能量比較終會在太空中丟失。在沒有接收端的情況下，這種方式傳輸電能的機制只是交換無功能量來維持共振磁場，所以只有很小的損耗。特斯拉還建造了一個沃爾登克雷弗塔進行測試，但不幸的是，它沒有像預期的那樣進行。至于特斯拉實驗的終止，網上陰謀論的聲音很多都認為是利益集團的干涉。是真是假很難理解。但是從的技術來看，特斯拉大膽的想法雖然美觀，理論上可行，但是存在電磁輻射、效率等問題，從目前的技術來看并不實用。

特斯拉，一種動力傳輸技術，屬于磁共振模式(注意變壓器變換是電磁感應原理，但特斯拉線圈放電時的磁共振原理基本相同)。其原理是將發送端和接收端的線圈調整到一個共同的磁共振系統中。當發送端產生的振蕩磁場的頻率與接收端的固有頻率一致時，接收端就會發生諧振，從而實現能量傳輸。磁共振技術可以很好地控制空間波長、空間磁長分布和傳輸能量，對人體無害，但距離有限，一旦破壞了共振條件，就不能傳輸電能。

2010年海爾電視推出“無尾電視”，也采用了“無輻射磁耦合共振”的磁共振無線輸電技術，實現了一定距離的無線輸電，這是在電視終端實現無線輸電。

除了特斯拉發明的磁共振無線輸電方法，還有其他無線輸電技術，比如微波無線輸電。微波無線功率傳輸技術簡稱mwpt，其原理是通過磁控管將電能轉化為微波，使微波在自由空間傳輸到指定目標，再轉化為直流電。2015年，日本三菱重工利用微波無線輸電技術對500米外的燈泡進行照明。

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微波無線功率傳輸具有無介質傳播、傳輸距離遠、功率高、損耗低的優點，但長距離傳輸需要高效率的整流天線和高定向天線，難以發展，微波對電能的效率低，對人體有害。

還有一種光電無線電能傳輸方式值得研究。光電無線輸電是利用半導體的光伏效應直接將光能轉化為電能的輸電技術。光能傳輸技術的優點是可以形成光束，發散角小，可以遠距離傳輸電能，損耗小。缺點是相位難以控制，需要高精度跟蹤技術，容易被天氣和障礙物遮擋。激光無線輸電將在航天領域得到廣泛應用。例如，在美國，已經進行了通過激光向無人駕駛飛行器傳輸電力的實驗。

當然，除了上述電磁感應、磁共振、微波、激光等無線傳輸技術外，還有電場耦合、電磁感應等。但到目前為止，各種傳輸方式都存在距離、干擾、控制、效率等各種問題。因此，無線電力傳輸距離工業應用還有很長的距離。但也出現了一些低功耗、短距離的應用，如“無尾電視”、無線手機充電器等。

我相信在不久的將來，隨著技術的不斷發展，無線電力傳輸技術將會應用到各個領域。到那個時候，人類會像風箏一樣發展，擺脫琴弦的束縛，飛得更高更快。

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