La legge dell'interazione delle correnti elettriche scoperta da André Marie Ampere nel 1820 pose le basi per l'ulteriore sviluppo della scienza dell'elettricità e del magnetismo. 11 anni dopo, Michael Faraday stabilì sperimentalmente che un campo magnetico mutevole generato da una corrente elettrica può indurre una corrente elettrica in un altro conduttore. È così che è stato creato il primo trasformatore elettrico.
Nel 1864, James Clerk Maxwell sistematizzò finalmente i dati sperimentali di Faraday, dando loro la forma di esatte equazioni matematiche, grazie alle quali fu creata la base dell'elettrodinamica classica, perché queste equazioni descrivevano la relazione del campo elettromagnetico con le correnti e le cariche elettriche, e l'esistenza di onde elettromagnetiche avrebbe dovuto essere una conseguenza di ciò.
Nel 1888, Heinrich Hertz confermò sperimentalmente l'esistenza delle onde elettromagnetiche predette da Maxwell. Il suo trasmettitore a scintilla con un chopper a bobina Rumkorf potrebbe produrre onde elettromagnetiche fino a 0,5 gigahertz, che potrebbero essere ricevute da più ricevitori sintonizzati in risonanza con il trasmettitore.
I ricevitori potevano essere posizionati a una distanza massima di 3 metri e, quando si verificava una scintilla nel trasmettitore, apparivano scintille nei ricevitori. È così che sono stati condotti i primi esperimenti sulla trasmissione senza fili di energia elettrica mediante onde elettromagnetiche.
Nel 1891, Nikola Tesla, studiando le correnti alternate di alta tensione e alta frequenza, giunse alla conclusione che è estremamente importante per scopi specifici selezionare sia la lunghezza d'onda che la tensione operativa del trasmettitore, e non è affatto necessario rendere la frequenza troppo alta.
Lo scienziato osserva che il limite inferiore di frequenze e tensioni al quale è riuscito a ottenere i migliori risultati in quel momento era da 15.000 a 20.000 oscillazioni al secondo con un potenziale di 20.000 volt. Tesla ha ricevuto una corrente ad alta frequenza e alta tensione applicando una scarica oscillatoria di un condensatore (vedi - Trasformatore di Tesla). Ha notato che questo tipo di trasmettitore elettrico è adatto sia per la produzione di luce che per la trasmissione di elettricità per produrre luce.
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Nel periodo dal 1891 al 1894, lo scienziato ha ripetutamente dimostrato la trasmissione wireless e il bagliore dei tubi a vuoto in un campo elettrostatico ad alta frequenza, notando che l'energia del campo elettrostatico viene assorbita dalla lampada, convertita in luce, e l'energia del campo elettromagnetico viene utilizzata per l'induzione elettromagnetica al fine di ottenere un simile il risultato è per lo più riflesso e solo una piccola parte viene convertita in luce.
Anche usando la risonanza quando trasmessa usando un'onda elettromagnetica, una quantità significativa di energia elettrica non può essere trasmessa, ha affermato lo scienziato. Il suo obiettivo durante questo periodo di lavoro era trasmettere una grande quantità di energia elettrica in modalità wireless.
Fino al 1897, parallelamente al lavoro di Tesla, gli studi sulle onde elettromagnetiche furono condotti da Jagdish Boche in India, Alexander Popov in Russia e Guglielmo Marconi in Italia.
A seguito delle conferenze pubbliche di Tesla, Jagdish Boche parlò nel novembre 1894 a Calcutta con una dimostrazione della trasmissione wireless di elettricità, dove accese la polvere da sparo, trasmettendo energia elettrica a distanza.
Dopo Boche, precisamente il 25 aprile 1895, Alexander Popov, usando il codice Morse, trasmise il primo messaggio radio, e questa data (7 maggio, nuovo stile) è ora celebrata ogni anno in Russia come "Giornata della radio".
Nel 1896, quando Marconi arrivò in Gran Bretagna, dimostrò il suo apparato trasmettendo un segnale in codice Morse su una distanza di 1,5 chilometri dal tetto dell'ufficio postale di Londra a un altro edificio. Successivamente, ha migliorato la sua invenzione ed è stato in grado di trasmettere un segnale lungo la pianura di Salisbury già a una distanza di 3 chilometri.
Tesla nel 1896 trasmette e riceve con successo segnali a una distanza di circa 48 chilometri tra trasmettitore e ricevitore. Tuttavia, nessuno dei ricercatori è riuscito a trasmettere una quantità significativa di energia elettrica su una lunga distanza.
Sperimentando a Colorado Springs, nel 1899, Tesla scrisse: "L'incoerenza del metodo di induzione sembra essere enorme rispetto al metodo di eccitazione della carica della terra e dell'aria". Questo sarà l'inizio della ricerca dello scienziato volta a trasmettere elettricità su lunghe distanze senza utilizzare fili. Nel gennaio 1900, Tesla annoterà nel suo diario il trasferimento riuscito di energia a una bobina "effettuata nel campo" da cui era alimentata la lampada.
E il successo più ambizioso dello scienziato sarà il lancio, il 15 giugno 1903, della Wardencliffe Tower a Long Island, progettata per trasmettere energia elettrica su distanze considerevoli in grandi quantità senza fili. L'avvolgimento secondario messo a terra del trasformatore risonante, sormontato da una cupola sferica in rame, doveva eccitare la carica terrestre e gli strati conduttivi d'aria per diventare un elemento del grande circuito risonante.
Quindi lo scienziato è riuscito ad alimentare 200 lampade da 50 watt a una distanza di circa 40 chilometri dal trasmettitore. Tuttavia, in base alla fattibilità economica, il finanziamento del progetto è stato interrotto da Morgan, che fin dall'inizio ha investito denaro nel progetto per ottenere la comunicazione wireless, e il trasferimento di energia gratuita su scala industriale a distanza, come uomo d'affari, non ne è stato categoricamente soddisfatto. Nel 1917 la torre, progettata per la trasmissione wireless di energia elettrica, fu distrutta.
Maggiori informazioni sugli esperimenti di Nikola Tesla qui: Metodo risonante di trasmissione wireless di energia elettrica di Nikola Tesla.
Molto più tardi, nel periodo dal 1961 al 1964, un esperto nel campo dell'elettronica a microonde, William Brown, sperimentò negli USA percorsi per la trasmissione di energia mediante un fascio di microonde.
Nel 1964 testò per la prima volta un dispositivo (modello di elicottero) in grado di ricevere e utilizzare l'energia di un fascio di microonde sotto forma di corrente continua, grazie a un array di antenne costituito da dipoli a semionda, ciascuno dei quali è caricato su diodi Schottky ad alta efficienza. Già nel 1976 William Brown aveva trasferito 30 kW di potenza da un fascio di microonde su una distanza di 1,6 km con un'efficienza superiore all'80%.
Nel 2007, un gruppo di ricerca presso il Massachusetts Institute of Technology guidato dalla professoressa Marina Solyachich è stato in grado di trasmettere energia in modalità wireless su una distanza di 2 metri. La potenza trasmessa era sufficiente per alimentare una lampadina da 60 watt.
La loro tecnologia (chiamata WiTricity) si basa sul fenomeno della risonanza elettromagnetica. Il trasmettitore e il ricevitore sono due bobine di rame con un diametro di 60 cm ciascuna che risuona alla stessa frequenza. Il trasmettitore è collegato a una fonte di energia e il ricevitore è collegato a una lampada a incandescenza. I loop sono sintonizzati su 10 MHz. Il ricevitore in questo caso riceve solo il 40-45% dell'elettricità trasmessa.
Nello stesso periodo, Intel ha dimostrato una tecnologia di trasmissione di potenza wireless simile.
Nel 2010, il Gruppo Haier, un produttore cinese di elettrodomestici, ha presentato al CES 2010 il suo prodotto unico, una TV LCD completamente wireless basata su questa tecnologia.
Andrey Povny
