نقل الطاقة لا سلكياً هي عملية تتم داخل أي نظام حيث يتم نقل الطاقة الكهربائية من مصدر قدرة إلى حمل كهربائي من دون وجود أسلاك موصلة.
تاريخ النقل اللاسلكي للطاقة
- 1820: أندري ماري أمبير وضع قانون أمبير الذي ينص على أن التيار الكهربائي المار في موصل ما يولد مجالاَ مغناطيسياَ حول الموصل.
- 1831: مايكل فاراداي وضع قانون فاراداي للحث, أحد القوانين الأساسية للكهرومغناطيسية.
- 1864: جايمس كلارك ماكسويل وضع نموذجاَ رياضياَ لسلوك الإشعاعات الكهرومغناطيسية جامعاَ بذلك المشاهدات والتجارب والقوانين السابقة المتعلقة بالكهرباء و المغناطيسية و البصريات في نظرية واحدة.
- 1888: هاينريش رودولف هرتز يؤكد وجود الإشعاعات الكهرومغناطيسية. حيث أعتبر جهاز توليد الإشعاعات الكهرومغناطيسية الذي صنعه كأول جهاز أرسال راديوي.
- 1891: نيكولا تسلا يقوم بتطوير جهاز هرتز.
- 1893: نيكولا تسلا يؤدي عرضاَ يقوم فيه بإضاءة مجموعة من مصابيح الإضاءة لاسلكياَ.
- 1894: نيكولا تسلا يضيء لاسلكياَ مجموعة من الأنابيب المفرغة باستخدام الحث الكهروديناميكي.
- 2007: فريق بحثي في معهد ماساتشوستس للتقنية نجح في إضاءة مصباح بقدرة 60 وات لاسلكياَ على مسافة مترين وبفاعلية تصل إلى 40%.
قانون أمبير هو قانون للعالم أندريا أمبير والمكافئ المغناطيسي لقانون غاوسو هو كذلك رابع معادلات ماكسويلوينص القانون على أن التكامل الخطي للمجال مغناطيسي على مسار مغلق يساوي شدة التيار الكلي المار في ذلك المسار لكن هذا القانون هو حالة خاصة غير مقبولة سوى عندما يكون المجال الكهربائي ثابتا ومقدار تغيره الزمني يساوي صفر
Jc كثافة تيار التوصيل
Jd كثافة تيار الإزاحة
و يمكن ان نسنتج من هذه المعادلة قانون التيار بعدة طرق
أولا
عن طريق قانون أوم I=v\R حيث انv هي عبارة عن الجهد و R هي المقاومة المادية
ويقاس التيار بوحدة الأمبيرA
ثانيا
يمكن عن طريق القدره حيث
P=V*I ومن هذا القانون يمكن ان نظهر التيار
I = P\V من المعروف ان P هي القدرة الفعاله وتقاس بالوات (WATT)
قانون فاراداى
قانون فاراداي للحث الكهرومناطيسي هو قانون فيزيائي في حقل الكهرومغناطيسية. هو قانون أمبيري صاغه فاراداي هذا القانون عام 1831، معتمدا على تجارب علمية قام بها.
بحسب القانون فإن مقدار القوة الدافعة الكهربائية (ق.د.ك) المستحثة المتولدة في ملف أو موصل تتناسب طرديا مع المعدل الزمني الذي يقطع فيه الموصل لخطوط فيض مغناطيسي.
تعتمد على هذا القانون العديد من الأجهزة الكهربائية أهما المولّد الكهربائي والمحرّك الكهربائي.
قاعدة لنز
اتجاه التيار الكهربائي المستحث المتولد في ملف أو موصل يعاكس التغير المسبب له.
وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون (أمبير). وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون (فاراداي). هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي ،أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.
C =1/ ((ε.μ) (1/2)) = 3 exp8
أما شدة الضوء (I) أو شدة الموجة الكهرومغناطيسية فهي
(الطاقة في وحدة الزمن لوحدة المساحة وعمودية على اتجاه انتشار الموجة)
. I= ε. (Eexp2). c
حيث (E) شدة المجال الكهربائي أو المغناطيسي (B).
يحدد المدى التقريبي للطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل إلى أشعة جاما ذات الطول الموجي القصير جداً والطاقة العالية. والضوء المرئي أي الذي يمكن للعين البشرية رصد موجاته يقع بين مدى من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر.ومن الجدير بالذكر أنة لا توجد حدود تفصل مناطق الطيف من بعضها البعض.
عندما تسقط الموجات الكهرومغناطيسية على سطح ما وبصورة عمودية فأن الجسم يمتص تلك الأشعة وأن قوة تسمى قوة الأشعاع تظهر وتحسب من خلال العلاقة التالية :
F= P/ ©
حيث P هي الطاقة لكل وحدة زمن أي القدرة للموجة الكهرومغناطيسية الممتصة ويمكن الحصول على P من خلال العلاقة التالية:
P= (u) / c
حيث u هي الطاقة الكهرومغناطيسية
و ها قد وضع مهندسنا محمود حمدى جهاز هرتز الذى أثبت به وجود الموجات الكهرومغناطيسية عملي
و نصل أخيرا الى نيكولا تسلا و هو صلب الموضوع:
براءات اخترعات تيسلا وأعماله النظرية وضعت الأسس للطاقة الكهربائية ذات التيار المتناوب بالإضافة إلى اختراعه المحرك الكهربائي الذي يعمل على التيار المتناوب. وساعدت هذه الاخترعات البشر على النهوض بالثورة الصناعية الثانية.التقى بتوماس أديسون عند ذهابه إلى أمريكا وعمل مختبره الخاص ثم إنه بعد ذلك انفصل عنه وأنشأ له مختبراً خاصاً وحصل بينه وبين أديسون مناقضات كلاميه نشرتها وسائل الإعلام المحليه في ذلك الوقت ونجح أديسون في اقناع القوى الكهربائيه ورجال الأعمال بكفاءة ابتكاره للتيار المتناوب واستخدم هذا التيار في جميع أنحاء العالم ومن أعماله بناءه لمحطة التوليد الكهربائيه على شلالات أنجل.
هناك عدة تسميات أطلقت على تيسلا, منها “أبا الفيزياء” و “الرجل الذي اخترع القرن العشرن” و “القديس شفيع الكهرباء الحديثة” وبعد أن أعلن تيسلا عن أعماله في مجال الاتصالات اللاسلكية واختراعه للراديو المذياع, وبسبب انتصاره في حرب التيارات، حصل تيسلا على احترام كبير كأعظم مهندس كهربائي أمريكي. بعيداً عن أعماله في الكهرومغناطيسية والهندسة. ساهم تيسلا في تقدم الروبوتيكس (الإنسان الآلي), والتحكم عن بعد, والرادار, وحتى علوم الكمبيوتر والتمدد البالستي والفيزياء النووية والفيزياء النظرية، كان هناك خلاف عظيم حول من اخترع المذياع فيما بين دي فورست ونيكولا تيسلا إلى أن صدقت المحكمة العليا في أمريكا عام 1943م على أن تسيلا هو مخترع المذياع .استخدمت الكثير من انجازات تيسلا استخدمت بالإضافة إلى بعض الانجازات المختلفة. لدعم العلوم المزيفة مثل نظريات الأجسام الغريبة الطائرة والإيمان بالقوى الخفية، الباحثون المعاصرون لتيسلا عدوه “مخترع القرن العشرين” و"القديس شفيع الكهرباء الحديثة".
تسلا مع أحد مخترعاته الغريبة
المباحث الفيدرالية تحاصر المكان، وتنقل من غرفة بسيطة في فندق متواضع أجهزة غريبة الشكل وأوراقاً كثيرة، وتردد من سكان الفندق عبارات من قبيل: "لقد مات المشعوذ، لقد مات الساحر الشرير، لقد مات المجنون"..! فيما صدرت عناوين الأخبار في اليوم التالي لتنعي صانع القرن العشرين، لقد مات العبقري "نيكولا تسلا".
عبقري فاق الوصف، ثوري، مجنون، مهووس غريب الأطوار، اهتمامات علمية غريبة، نحس لا حد له.. هذه هي الكلمات التي تصف بدقة العالم العبقري "نيكولا تسلا"، الذي كان مثال العالم العبقري الطموح، الذي استخدمت مبتكراته في كل مكان، دون أن يُكلّل بأكاليل الغار في حياته، أو تقام له التماثيل في كل مكان. مشكلته الوحيدة أن مبتكراته دائماً ما تسبق عصرها، فتظل مثار التعجب والدهشة من الناس، ولا يستفيد منها سوى المنظمات السرية المملوكة للجيش أو للحكومة.
صراع البداية
ولد "نيكولا تسلا" في كرواتيا عام 1856، واهتم منذ طفولته بالكهرباء وقوة البرق، عمل في براج وباريس كمهندس كهرباء لبعض الوقت قبل أن ينتقل إلى الولايات المتحدة الأمريكية، وقد تلقى "تسلا" تعليماً راقياً، وبدا واضحاً لأساتذته أنه سيغدو أسطورة علمية بعد قليل من الوقت، فـ"تسلا" الشاب كان شغوفاً بالمناظرات العديدة مع أساتذته في الجامعة، وكثيراً ما أثبت صدق وجهة نظره.
وصل "تسلا" إلى أمريكا في سن الثامنة والعشرين، وهو يـأمل أن يجد له مكاناً وسط علماء القرن التاسع عشر الذي اشتهر بمعاركة العلمية حامية الوطيس.. وأول ما فعله هو أن ذهب إلى مكتب المخترع العبقري "توماس أديسون"، وفي يده خطاب من أحد أصدقاء "أديسون" في أوربا، وهذا الخطاب عبارة عن رسالة توصية جاء فيها: "عزيزي أديسون، أعرف رجلين عظيمين، أحدهما أنت، والآخر هو حامل هذه الرسالة."
واشترك "تسلا" مع "أديسون" لبعض الوقت، ولكن الاختلافات الجوهرية بين العبقريين ظهرت بسرعة، "أديسون" يقدس التجربة و"تسلا" يستطيع أن يبني محطة كهربائية من وحي عبقريته دون حتى رسومات على ورق، "أديسون" يحب العمل اليدوي و"تسلا" يكرهه، "أديسون" لم يتلق أي تعليم نظامي و"تسلا" تعلم في أفضل الجامعات وأشبه بأرستقراطي ثري من عالم متواضع الدخل، "أديسون" يحب التيار الثابت و"تسلا" يعشق التيار المتردد، ثم إن "أديسون" (أكل) عليه رهاناً بخمسين ألف دولار، لذا سرعان ما اختلف العالمان وانفصلا، قبل أن يتحول هذا الانفصال إلى حرب شرسة بين العالمين.
آلة تسلا للتيار المتردد
وخلال عام 1887 حصل "تسلا" على سبع براءات اختراع في نظام توليد التيار الكهربي المتردد، وهنا اشتعلت حرب الكهرباء بين "أديسون" و"تسلا".. ولكن "تسلا" حسم الموقف لصالحه عندما أضاء المعرض العالمي بشيكاغو باستخدام التيار المتردد.
حلم الكهرباء اللاسلكية
برج تسل
في عام 1899 نجح "تسلا" في نقل مائة مليون فولت من الكهرباء عالية التردد لاسلكياً عبر مسافة 36 ميلاً لتضيء 200 مصباح وتشغل محركاً كهربائياً، وذلك في مدينة " كولورادو سبرينجز"، وكانت تلك تجربة فريدة خطفت أبصار سكان المدينة، حتى إنهم أطلقوا عليه اللقب (الساحر)..
وفي عام 1895 استطاع "تسلا" بمساعدة شركة "وستنجهاوس Westinghouse" من استغلال الطاقة الكهربية الرهيبة لشلالات نياجرا، متفوقين بذلك على شركة "أديسون".
وكان حلم "تسلا" أن يبني برجاً عالياً يمد من خلاله السفن والمنازل بالكهرباء اللاسلكية، ولكن نقص التمويل حال دون إتمام المشروع، خاصة بعد إفلاس شركة "وستنجهاوس" وإنفاق معظم أمواله على تجاربه العبقرية التي لم يكتب لمعظمها النجاح، ولازالت بقايا برج "واردنكلايف" موجودة حتى الآن.. وقد رأى الناس برقاً صناعياً يضرب الأرض من ارتفاع 45 متراً قوته ملايين الفولتات!.
نحس لا حد له!
مخترعات بلا حصر
كان اهتمام "تسلا" بالكهرباء وصل إلى حد الهوس، فصار يقضي معظم وقته في ألعاب كهربائية لا تنتهي، وقد وجه بعض الاهتمام في نفس الوقت إلى الموجات عالية الذبذبة، وقدم 17 براءة اختراع حول هذا المجال، بل إنه قدم طلباً لبراءة اختراع الراديو قبل "ماركوني" بثلاث سنوات، ولكن الدعم المالي والاجتماعي لماركوني حسم الموقف هذه المرة لصالح الأخير، وعندما حصل الإيطالي على جائزة نوبل عام 1909، بكى "تسلا" ألماً من تجاهله على الرغم من أن "ماركوني" كان يستخدم معدات من ابتكار "تسلا"!.
كما أن " أديسون " رفض تقاسم جائزة نوبل عام 1916 مع "تسلا"، فحجبت عنهما معا!.. ومازالت معظم تجارب "تسلا" مثاراً لحيرة العلماء ومحاولة كشف غموضها.
أبحاث على تجارب تسلا لا تتوقف
الروبوت الأول
في عام 1898 قدم "تسلا" نموذجاً لقارب يتم التحكم بحركته لاسلكياً، وقد وجه هذا الاختراع أعين رجال الحرب إليه، ولكنه طلب من الجماهير أن تفكر أكثر في استخدام (الخدم الآلية) في الأعمال المنزلية، وكانت هذه هي أول إشارة لظهور فكرة الروبوت، والتحكم عن بعد، وجهاز الريموت كنترول المتوفر الآن هو تطور طبيعي لهذا الاختراع.
في الواقع كانت طموحات "تسلا" أكبر مما تتحمله عقول البشر في ذلك العصر، فهو يتكلم عن الهاتف المحمول، وعن التليفزيون وعن برامج معلوماتية شاملة وشبكة هائلة للمعلومات ونظام متكامل لنقل الكهرباء لاسلكياً، الانتقال الآني والسفر عبر الزمن والأبعاد، وعن أشعة الموت التي تستطيع أن تفني جيشاً في لحظات، عن الاتصالات بين الكواكب والميكروويف، هذه عبقرية فاقت عصرها، وربما هناك عذر لأهل ذلك العصر الذي لم يكن أحدهم يعرف عما يتكلم هذا العبقري!
موتور تسل
"تسلا- أينشتاين"
هناك حكاية يتداولها البعض عن تجربة تدعى تجربة "فيلادلفيا" عام 1943، وفيها يتم التعاون بين أكثر رجلين عبقرية في ذلك الوقت "تسلا" و"أينشتاين".. حيث كانت التجربة هي إخفاء المدمرة "الدريدج" باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية.. ويقال إن المدمرة اختفت تماماً بالمعنى الحرفي، أي أنها لم تعد داخل حيز المادة، وعندما عادت للظهور كانت أجسام بعض البحارة قد تداخلت مع جسم المدمرة، وهذه التجربة نشرت في كتاب "آفاق خفية" للكاتب "فنسنت جاديس" عام 1965.
حصل "تسلا" على 700 براءة اختراع، وتوفي في عام 1943، في غرفة بفندق متواضع لا تليق بصانع القرن العشرين، وقد اختفت معظم أوراقه وأبحاثه من غرفته بالفندق، فقد أعلن أنه اكتشف أشعة الموت في ذروة الحرب العالمية الثانية.
ربما لم يحظ بشهرة "أديسون" أو "أينشاتين"، ربما لم يبلغ ذروة الثراء وتقام له التماثيل في كل مكان، ربما لم يفز يوماً بجائزة نوبل وإن تسبب في منح هذه الجائزة لآخرين استخدموا مبتكراته وأبحاثه، ولكن كل من ينظر إلى القمر يتذكر فوهة "تسلا"، وكل من يدرس الفيزياء يعرف جيدا من هو " تسلا" وما هو ملف "تسلا".. وكل من يمسك بريموت كنترول لابد أن يعرف أن "تسلا" هو أول من فكر في صنعه.
الغريب أن بعد موت "تسلا" انتشرت شائعات غريبة عنه، حتى إنه قد سرت شائعة في أمريكا أن "نيكولا تسلا" لم يمت، بل هو حي يدير مشروعاً سرياً آخر يدعى مشروع "مونتوك"، حيث تمارس تجارب حول نقل الموجات الكهرومغناطيسية بين العقول البشرية وتجارب حول التخاطر، وأن خبر موته هو خبر مزيف أو أنه انتقل عبر الزمن!.. حتى تم كشف المشروع عام 2002 في حديقة "كامب هيرو "، ولم يجد أحدهم أي تجارب سرية!.
الموجات الكهرومغناطيسية (بالإنجليزية: Electromagnetic radiation) وتقرأ اختصارا (EMR)، هي ظاهرة تأخذ شكل انتشار الذاتي للموجات في الفراغ أو المادة. وتتكون من عنصرين أو مجالين، هما مجال كهربائي وآخر مغناطيسي، ويتذبذبان بشكل عمودي على بعضهما البعض ويتعامدان على اتجاه القوة. تصنف الموجة الكهرومغناطيسية إلى عدة أنواع حسب التردد الموجة منها (حسب زيادة الموجة ونقصان في الطول الموجي ): موجة راديوية و موجات صغرية وأشعة تيرا هيرتز وأشعة تحت الحمراء وطيف مرئي وأشعة فوق بنفسجية وأشعة سينية بالإضافة إلى أشعة غام. هناك نافذة صغيرة من الترددات الموجية تحسبها أعين الكائنات الحية، وهو مايسمى بالطيف المرئي أو الضوء.
تحمل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة والزخم الزاوي الممنوحة للمادة التي يتفاعل معها
يرجع الفضل في اكتشافها إلى العالم جيمس ماكسويل الذي وضع فرضية نشوء الموجات الكهرومغناطيسية سنة 1864م، فقد كان معلوما حسب قانون فرداي أن المجال المغناطيسي المتغير ينتج (يحرض) مجالا كهربائيا متغيرا. فقام ماكسويل بصياغة قوانين حركة تلك الموجات الكهرومغناطيسية وهي المعروفة بمعادلات ماكسويل. ثم أثبت هنريك هيرتزلاحقا صحتها - أن المجال الكهربائي المتغير ينتج بدوره مجالا مغناطيسيا متغيرا، وبالعكس فالمجال الكهربي يولد أيضا مجالا مغناطيسيا. وهكذا تنشأ الموجات الكهرومغناطيسية بقسميها الكهربائي والمغناطيسي. وهي تستطيع قطع مسافة كبيرة جدا وبسرعة كبيرة جدا هي سرعة الضوء دون أن تعاني اضمحلالا في الفضاء. ولأن سرعة الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبأ ماكسويل في المعادلة تتزامن مع سرعة الضوء المقاسة، مما استنتج ماكسويل بأن الضوء نفسه هو موجة كهرومغناطيسية.
قام هنريك هيرتز سنة 1887بعد موت ماكسويل بسبع سنوات بتجربة حيث بنى دارتين كهربيتين غير متصلتين تعملان على نفس التردد فوجد أنه عند تغذية إحديهما بتيار كهربي يتولد في إثرها تيار في الدائرة الأخرى، فأثبت العالم هرتز بالتجربة هذه النظرية الرياضية البحتة بعد سبعة سنوات من وفاة ماكسويل.
و في عام 1901 نجح العالم ماركزه گوليلمو ماركوني Guglielmo Marconi لأول مرة في إرسال موجات كهرومغناطيسية عبر المحيط الأطلسي بواسطة دارة كهربائية، أمكن استقبال الموجات عبر المحيط.
موجة يتغير فيها المجال الكهربي متعامدة على موجة يتغير فيها مجال مغناطيسي. وتنتشر الموجة في الإتجاه العمودي على المستوي الذي ينغير فيه المجالان (أي من اليسار إلى اليمين )
في هذا الشكل التوضيحي k إتجاه انتشار الموجة، B المجال المغناطيسي المتردد، E المجال الكهربي المتردد، كما يوضح الشكل طول الموجة (لامدا). يمكن تعريف طول الموجة بأنها المسافة بين قاعين متتاليين للموجة أو المسافة بين قمتين متتاليتين للموجة
تنقسم الأشعة الكهرومغناطيسية إلى قسمين طبيعية وصناعية ولكنهما متماثلين في خواصهما :
- اللأشعة الكهرومغناطيسية الطبيعية مثل الضوء والأشعة السينية التي تنتج من أغلفة بعض الذرات ،وأشعة جاما التي تصدر من أنوية الذرات ذات النشاط الإشعاعي.
- اللأشعة الكهرومغناطيسية التي ولدها الإنسان :
تبث الدوائر الكهربائية التي تحمل تيارات متذبذبة عالية التردد أشعة كهرومغناطيسية على هيئة مجالين يتعامدان على بعضهما, أحدهما كهربائي والأخر مغناطيسي, ويتعامد مستوى أحدهما على مستوى الأخر. المجال المغناطيسيالمتغير يولد المجال الكهربائي, كما أن المجال الكهربائيالمتغير يولد المجال المغناطيسي.
وقد إتضح فيما بعد أن الإشعاع الكهرومغناطيسي تماثل تماما الموجات الكهرومغناطيسية للضوء وهي تتحرك في الفضاء بسرعة الضوء أي بسرعة 299796 كيلومتر في الثانية أو بسرعة 186284 ميل في الثانية، ولها نفس خواص الضوء.
الإشعاع الكهرمغنطيسي هو انتشار الأمواج الكهرمغنطيسية بمكوناتها الكهربائية والمغناطيسيةفي الفضاء, ويتم هذا الانتشار مع اهتزاز الحقلين الكهربائي والمغناطيسي بحيث يشكلان زوايا يمينية مع بعضهما ومع اتجاه الانتشار. كما تقوم الموجات الكهرومغناطيسية بنقل الطاقة والعزم بانتشر الأشعة في الفراغ أو في المواد الشفافة مثل الزجاج، وتنتقل طاقة الشعاع وعزمه إلى المادة عند امتصاص المادة للشعاع. وتختلف الموجات الكهرومغناطيسية تماما عن موجات الصوت، فموجات الصوت تعتبر موجات ميكانيكية تحتاج إلى وسط مادي للانتشار فيه مثل الهواء والماء والمعادن وغيرها. أما الموجات الكهرومغناطيسية مثل الضوء فهي التي لا تحتاج لوسط مادي لتنتقل فيه، فأشعة الشمس مثلا تصلنا في الفراغ وكذلك ضوء النجوم.
- وتوجد استخدامات كثيرة للأشعة الكهرومغناطيسية التي يوّلدها الإنسان. منها الإضاءة، جميع أنواع اللمبات يـُصدر ضوءا عبارة عن موجات كهرومغناطيسية. والراديو، والتلفزيون، والرادار، والمحمول الخلوي، وغيرها. كما أن الاتصال بين الأرض ورواد الفضاء، وكذلك توجيه مركبات الفضاء والمركبات المتحركة التي يرسلها الإنسان إلى الكواكب المحيطة بنا مثل المريخ والقمر، كل هذه الاتصالات تتم بواسطة الأشعة الكهرومغناطيسية.
رسم توضيحي لتعامد المجالان الكهربي E والمغناطيسي M في موجة كهرومغناطيسية.
أثبت العالم الألماني ماكس بلانك Max Planck عام 1900 من خلال دراسته لإشعاع الجسم الأسود أنه توجد علاقة بين طاقة الشعاع وطول موجته. فإذا رمزنا لطول الموجةشعاع ب (
) فإن الطاقة المقترنة بها E (طاقة الشعاع) تعطى بالعلاقة :E = h c /
حيث h ثابت طبيعي يسمى ثابت بلانك،
و c سرعة الضوء في الفراغ (وهي أيضا ثابت طبيعي).
كما أن الطاقة ترتبط مع التردد بالعلاقة التالية:
E = h ν
حيث ν التردد.
كما يرتبط تردد موجة كهرومغناطيسية بطول موجتها بالعلاقة (المعروفة أيضاً عن الصوت):
. ν= cحيث c سرعة الضوء في الفراغ.
حساب طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي
علاقة بلانك المذكورة أعلاه تعطينا العلاقة بين طاقة الشعاع وتردده:
E = h ν
حيث νالتردد، و h ثابت بلانك.
نريد بواسطة تلك المعادلة حساب طاقة شعاع من وسط قمة منحنى بلانك لأشعة الشمس وليكن شعاع ذو طول موجة 500 نانو متر.
حساب طول الموجة بالمتر = 500. 10-9 متر
= 5. 10-7 متر ونحسب تردد الشعاع من العلاقة :
تردد الشعاع = سرعة الضوء (متر/ ثانية) ÷ طول الموجة (متر) = 3.108 (متر/ ثانية) ÷ 5.10-7 (متر) = 6.1014 (1/ثانية) أو هرتزثابت بلانك = 6,6. 10-34 جول. ثانية
= 6,6. 10-27 إرج. ثانية= 3,9. 10-15 إلكترون فولت. ثانية (s. eV) يستعمل الفيزيائيون في هذه الحالة ثابت بلانك كوحدة (الإلكترون فولت. ثانية) لتسهيل الحساب، حيث أن المقدار (بالجول.ثانية) صغير جدا.
نعوض الآن في معادلة بلانك، فنحصل على :
h = E. تردد الشعاع = 3,9. 10-15 (إلكترون فولت. ثانية). 6.1014 (1/ثانية)= 2,3 إلكترون فولتأي أن شعاع الطيف ذو طول الموجة 500 نانومتر له طاقة 3و2 إلكترون فولت. وهذا الشعاع هو شعاع من أشعة الطيف الشمسي ذو لون أخضر.
كما يمكن حساب طاقة الشعاع بالواط إذا أردنا ولكن 3و2 إلكترون فولت بوحدة الواط ستكون مقدارا صغيرا جدا يصعب الاحتفاظ به في الذاكرة . (ومن يريد إجراء تلك الحسبة فعليه الرجوع إلى وحدة طاقة
فى البداية
نحن نعلم أن أى شبكة لاسلكية تتكون من مرسل و مستقبل
و يعتبر البرنامج هو نقل الطاقة عن طريق موجات الراديو
حيث تكون هناك محطة بث بهذا الشكل
حيث هذا هو برج الإرسال الخاص بنقل الطاقة
و مستقبل
ويكون بهذا الشكل مع المرسل أو البرج
وهذا هو برج تسلا الحقيقى
نحن نعلم أن أى شبكة لاسلكية تتكون من مرسل و مستقبل
و يعتبر البرنامج هو نقل الطاقة عن طريق موجات الراديو
حيث تكون هناك محطة بث بهذا الشكل
حيث هذا هو برج الإرسال الخاص بنقل الطاقة
و مستقبل
ويكون بهذا الشكل مع المرسل أو البرج
وهذا هو برج تسلا الحقيقى
الذى عن طريقة أنار مدينة نيويورك لاسيلكي
و إكتشف هذا عندما كان يجرى بعض التجارب الموجود تحت البرج فوقع منه مصباح تنجستين فوجد فتيل المصباح يتوهج فعرف
أنه يمكن أن تعمل المصابيح بدون مستقبل
أى من ذات نفسها تستقبل الكهرباء
ولعل المصابيح الغازية ( النيون ) هى أعلى كفاءة من مصابيح التنجستين حيث
يتوهج الغاز بالقرب من المجال الكهرومغناطيسى
كان تسلا على إستعداد تام بإستخدام المجال المغناطيسى للأرض لتوليد الكهرباء مجانا حيث كانت القدر النهائية لجهازه تصل الى 3000 جيجا وات
بالمعنى الحقيقى ولكن تخلى عنه مموله بسبب أن أى مواطن قد يضع إيريال
و يستقبل كهرباء مجانا ولا يستفيد منها ماديا وهذا ما رفضه مورجان الممول
لنيكولا تيسلا و تخلى عنه تماما
يتركب الجهاز المرسل من:- 1- محول 220/15000 فولت
2- مكثف 330 بيكوفاراد / 50 كيلو فولت صنع يدوى
3- عدد لفات معين حسب جهد الخرج و التردد من سلك نحاس مقاس 10مم
4- عدد لفات معين حسب جهد الخرج و التردد من سلك نحاس مقاس 3. مم
5- وحدة تفريغ معدنية على شكل كرة
و هذه هى صور المكونات مجمعة
هذا مجرد توضيح
و هذا هو الرسم الداخلى
مستقبل الطاقة
هذا هو مستقبل الطاقة اللاسلكية
يتكون من
2- مكثف لعمل فلترة للموجة و على سعته يعطيك التردد المناسب
3- ملف موصول بمفتاح مذبذب ( relay ) لتثبيت التردد
4- طرفا التغذية
للاستفسار ومناقشة موضوع نقل الطاقة لا سلكياً أضغط هنا