Prawo oddziaływania prądów elektrycznych odkryte przez André Marie Ampere w 1820 r. Położyło podwaliny pod dalszy rozwój nauki o elektryczności i magnetyzmie. 11 lat później Michael Faraday eksperymentalnie ustalił, że zmieniające się pole magnetyczne generowane przez prąd elektryczny może indukować prąd elektryczny w innym przewodniku. Tak powstał pierwszy transformator elektryczny.
W 1864 roku James Clerk Maxwell ostatecznie usystematyzował dane eksperymentalne Faradaya, nadając im postać precyzyjnych równań matematycznych, dzięki czemu stworzono podstawy klasycznej elektrodynamiki, ponieważ równania te opisywały związek pola elektromagnetycznego z prądami i ładunkami elektrycznymi, a następstwem tego powinno być istnienie fal elektromagnetycznych.
W 1888 roku Heinrich Hertz eksperymentalnie potwierdził istnienie fal elektromagnetycznych przewidywanych przez Maxwella. Jego nadajnik iskier z przerywaczem cewki Rumkorfa mógł wytwarzać fale elektromagnetyczne do 0,5 gigaherca, które mogą być odbierane przez wiele odbiorników dostrojonych do rezonansu z nadajnikiem.
Odbiorniki mogły znajdować się w odległości do 3 metrów, a gdy w nadajniku pojawiła się iskra, w odbiornikach pojawiały się iskry. W ten sposób przeprowadzono pierwsze eksperymenty dotyczące bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej za pomocą fal elektromagnetycznych.
W 1891 roku Nikola Tesla, badając prądy przemienne o wysokim napięciu i wysokiej częstotliwości, doszedł do wniosku, że dla określonych celów niezwykle ważne jest, aby wybrać zarówno długość fali, jak i napięcie robocze nadajnika, i wcale nie jest konieczne, aby częstotliwość była zbyt wysoka.
Naukowiec zauważa, że dolna granica częstotliwości i napięć, przy której udało mu się osiągnąć najlepsze wyniki w tamtym czasie, wynosiła od 15 000 do 20 000 oscylacji na sekundę przy potencjale 20 000 woltów. Tesla otrzymał prąd o wysokiej częstotliwości i wysokim napięciu poprzez zastosowanie oscylacyjnego wyładowania kondensatora (patrz - Transformator Tesli). Zauważył, że ten rodzaj nadajnika elektrycznego nadaje się zarówno do wytwarzania światła, jak i do przesyłania energii elektrycznej w celu wytworzenia światła.
Film promocyjny:
W okresie od 1891 do 1894 naukowiec wielokrotnie zademonstrował transmisję bezprzewodową oraz świecenie lamp próżniowych w polu elektrostatycznym wysokiej częstotliwości, zauważając jednocześnie, że energia pola elektrostatycznego jest pochłaniana przez lampę, zamieniana na światło, a energia pola elektromagnetycznego jest wykorzystywana do indukcji elektromagnetycznej w celu uzyskania podobnego wynik jest w większości odbijany, a tylko niewielka jego część jest zamieniana na światło.
Naukowiec argumentował, że nawet przy użyciu rezonansu przesyłanego za pomocą fali elektromagnetycznej nie można przesłać znacznej ilości energii elektrycznej. Jego celem w tym okresie pracy było bezprzewodowe przesyłanie dużej ilości energii elektrycznej.
Do 1897 r. Równolegle z pracami Tesli badania fal elektromagnetycznych prowadzili Jagdish Boche w Indiach, Alexander Popov w Rosji i Guglielmo Marconi we Włoszech.
Po publicznych wykładach Tesli Jagdish Boche przemawiał w listopadzie 1894 roku w Kalkucie z demonstracją bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej, gdzie zapalił proch strzelniczy, przesyłając energię elektryczną na odległość.
Po Boche, a mianowicie 25 kwietnia 1895 roku, Aleksander Popow, używając alfabetu Morse'a, nadał pierwszą wiadomość radiową, a ta data (7 maja, nowy styl) jest obecnie obchodzona corocznie w Rosji jako „Dzień Radia”.
W 1896 roku, kiedy Marconi przybył do Wielkiej Brytanii, zademonstrował swoją aparaturę, transmitując sygnał alfabetem Morse'a na odległość 1,5 kilometra z dachu londyńskiej poczty do innego budynku. Następnie udoskonalił swój wynalazek i był w stanie transmitować sygnał wzdłuż równiny Salisbury już w odległości 3 kilometrów.
Tesla w 1896 roku z powodzeniem transmituje i odbiera sygnały w odległości około 48 kilometrów między nadajnikiem a odbiornikiem. Jednak żadnemu z naukowców nie udało się przesłać znacznej ilości energii elektrycznej na duże odległości.
Eksperymentując w Colorado Springs w 1899 r., Tesla napisał: „Niespójność metody indukcji jest ogromna w porównaniu z metodą wzbudzania ładunku ziemi i powietrza”. Będzie to początek badań naukowca, których celem jest przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości bez użycia przewodów. W styczniu 1900 roku Tesla odnotuje w swoim pamiętniku udany transfer energii do cewki „wyniesionej w pole”, z której lampa była zasilana.
Największym sukcesem naukowca będzie uruchomienie 15 czerwca 1903 r. Wieży Wardencliffe na Long Island, zaprojektowanej do przesyłania energii elektrycznej na znaczne odległości w dużych ilościach bez przewodów. Uziemione uzwojenie wtórne transformatora rezonansowego, zwieńczone miedzianą kulistą kopułą, musiało wzbudzić ładunek ziemi i przewodzące warstwy powietrza, aby stać się elementem dużego obwodu rezonansowego.
W ten sposób naukowiec zdołał zasilić 200 lamp o mocy 50 watów w odległości około 40 kilometrów od nadajnika. Jednak ze względu na ekonomiczną wykonalność finansowanie projektu wstrzymał Morgan, który od samego początku zainwestował w projekt pieniądze w celu uzyskania łączności bezprzewodowej, a przesyłanie darmowej energii na skalę przemysłową na odległość, jako biznesmen, kategorycznie nie był z tego zadowolony. W 1917 roku zniszczona została wieża przeznaczona do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej.
Przeczytaj więcej o eksperymentach Nikoli Tesli tutaj: Rezonansowa metoda bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej autorstwa Nikoli Tesli.
Znacznie później, w latach 1961–1964, ekspert w dziedzinie elektroniki mikrofalowej William Brown eksperymentował w USA ze ścieżkami przesyłania energii przez wiązkę mikrofalową.
W 1964 roku po raz pierwszy przetestował urządzenie (model helikoptera) zdolne do odbierania i wykorzystywania energii wiązki mikrofalowej w postaci prądu stałego, dzięki układowi anten złożonemu z dipoli półfalowych, z których każdy jest obciążony wysokowydajnymi diodami Schottky'ego. Już w 1976 roku William Brown przekazał 30 kW mocy wiązką mikrofal na odległość 1,6 km z wydajnością przekraczającą 80%.
W 2007 r. Grupie badawczej z Massachusetts Institute of Technology kierowanej przez profesor Marinę Solyachich udało się bezprzewodowo przesłać energię na odległość 2 metrów. Przesyłana moc wystarczyła do zasilenia 60-watowej żarówki.
Ich technologia (zwana WiTricity) oparta jest na zjawisku rezonansu elektromagnetycznego. Nadajnik i odbiornik to dwie miedziane cewki o średnicy 60 cm, każda rezonująca z tą samą częstotliwością. Nadajnik jest podłączony do źródła energii, a odbiornik do żarówki. Pętle są dostrojone do 10 MHz. Odbiornik w tym przypadku odbiera tylko 40-45% przesyłanej energii elektrycznej.
Mniej więcej w tym samym czasie Intel zaprezentował podobną technologię bezprzewodowej transmisji energii.
W 2010 roku Haier Group, chiński producent sprzętu gospodarstwa domowego, zaprezentował na targach CES 2010 swój wyjątkowy produkt, w pełni bezprzewodowy telewizor LCD oparty na tej technologii.
Andrey Povny