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physique question #1934



Karan Rustagi (Genre: mâle, Àge: 19 années) de Ontario sur 25 février, 2004 demande:

Q:

J'ai entendu que l'électricité peut être transmise sous d'autres formes que l'écoulement d'électron ; comme les faisceaux électromagnétiques. De cette façon nous pourrions actionner des appareils ou de grands robots et satellites dans l'espace sans lignes à haute tension ou batteries. Il pourrait également aider des vagabonds du côté en noir de la lune à fonctionner sans s'inquiéter de charger leurs batteries toute heure. Est-ce que quelqu'un pourrait me fournir l'information plus spécifique sur ceci et comment ceci pourrait être rendu possible ?

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la réponse

Donald J. Barry répondu le 26 février, 2004, R:

L'énergie de transmission d'un endroit à l'autre est un sujet entier d'étude. Une division principale de l'électrotechnique est transport d'énergie, et naturellement les la plupart de celle concernent juste la technologie dans notre grille électrique. Tellement évidemment je dois être très bref.

Il y a beaucoup de manières de déplacer l'énergie d'un endroit à l'autre. Un ensemble de méthodes très général implique la conversion de l'énergie sous une certaine forme dans une fréquence spécifique de rayonnement électromagnétique et puis de la transmettre. En fait, nos propres lignes à haute tension de courant alternatif sont justes que : elles servent de « guides d'ondes » à la transmission des 60 hertz à haute intensité de rayonnement électromagnétique dans un sens. À différentes fréquences, les problèmes très différents surgissent dans par la façon dont fait un produisent du signal électromagnétique pour commencer, comment fait un boeuf il (dans un fil, un câble, un guide d'ondes creux, propagés librement à l'air ou à un vide), comment fait un le recevoir et convertir en forme utile.

Pour cette raison, quelques fréquences ont vu beaucoup plus d'utilisation que d'autres, parce que les problèmes semblent faciles dans elles même si la nature des solutions sont très différente. Ainsi en plus très très du de basse fréquence des lignes à haute tension, où beaucoup de questions de génération, réception, orientant toutes semblent très faciles, nous savons maintenant que nous pouvons propager l'énergie également à presque n'importe quelle autre longueur d'onde que nous choisissons. Mais pas avec, dans la plupart des cas, n'importe où près de l'efficacité de notre coût très bas et lignes à haute tension très basses de perte.

Quelques exemples : La lumière peut être produite beaucoup de chemins différents d'une source d'énergie. Être efficacement orienté, bien que, il vaille mieux que cette lumière soit émise généralement dans une direction pour commencer par. Les meilleurs faisceaux collimatés sont produits par des lasers, mais même les meilleurs lasers -- les lasers infrarouges à semi-conducteurs, sont seulement quelques pour cent efficaces. Au moins les pertes de faisceau ne doivent pas être grandes avec ces générateurs ! Les piles solaires atteignent généralement des efficacités maximales environ de 20%, bien que le plus accessible ceux sont légèrement moins. Ainsi vous voyez qu'il y a quelques inconvénients appréciables à cette technologie pour l'envoi de la puissance où d'autres moyens suffiront !

Les efficacités sont légèrement plus hautes dans le secteur de micro-onde du spectre mais il est moins possible d'orienter un faisceau serré des micro-ondes sans elle répartissant de longues distances.

Un exemple final : L'inventeur doué mais également moitié-cinglé Nikola Tesla a par le passé proposé des réseaux d'établissement des antennes pour rayonner de grandes intensités des ondes radio à une fréquence qui serait reflétée par l'ionosphère de la terre (comme se produit dans la radio d'onde courte). Son idée était celle avec assez de stations annonçant de telles vagues d'énergie élevée à une fréquence particulière, cela la coquille sphérique entre la surface de la terre et le fond de son ionosphère être rempli, car un guide d'ondes, avec ce rayonnement, et alors n'importe qui sur la surface de la terre pourraient « taper » l'énergie pour l'usage local en érigeant simplement une antenne appropriée.

Naturellement -- l'énergie nécessaire pour actionner ce système aurait été absolument énorme, les pertes incroyablement haut, et ainsi le coût au delà de prohibitif. Mais quelle idée !

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