主题：特斯拉和无线传播电能 -- ftbird

第一次发主题贴，处男贴，献给科技版，还是很值得的哈。

才看中国达人秀，里面有个玩特斯拉线圈的小孩，原来玩化学实验把手都炸残了，不过他继续玩他的科学实验，自制了一个特斯拉线圈。 他的梦想是实现电能的无线传播。 这里我很为这小孩感动，很多时候科学的进步就是这样的疯子用灵魂和肉体向上帝换回来的。 希望他能坚持他的追求，并且日后能得到正规的教育和科学训练，最终实现他的梦想。

回到无线电能传播，众所周知，在推进系统特别是现在的电动汽车方面，最大的瓶颈就是电源。 发明大能量密度的电池是关键。

但是如果实现了电能无线传播呢？电源问题就可以迎刃而解。

电源无线传播研究影响最大的是特斯拉，他还制造和著名的沃登克里弗塔，特斯拉认为运用共振原理，和地球本身的电离层，可以实现电源的无线传播。 我记得好像是伯克利的一个小组几年前有过实验，可以在几米的距离上实现电源无线传播。

我不是这方面专家， 希望河里有大牛能科普和讨论一下无线电源传输的知识。 技术上有没有可能性。 当然，无线电源传播还有一个就是经济和政治的原因， 比如收费问题，不过我相信都能通过技术来解决。

支持一下，希望能看到高手的解读

无线传输可以分成远场和近场，但可以说都源于特斯拉的工作。近场传输和变压器原理一样，是通过两个线圈的耦合实现的。当两个线圈的谐振频率相同时，即使没有铁核也可以高效率的耦合(resonant inductive coupling). 线圈的距离可以在几米以内(小于1/4波长). 前几年MIT的工作即基于此. 应用已经十分广泛了, 比如充电牙刷, 给人体内植入的医疗器件充电, 手机的无线充电等等. 海尔还展示了无需电源线的电视, 不知道有没有在卖.

具体到汽车的无线充电, 英国和韩国都有试验. 从停车场到道路(充电轨道埋在路里), 没有实质性的障碍. 充电效率也不错（似乎>60%）.

远场传输和收音机的原理一样. 接受端用天线把电波转化为电流, 再整流. 60年代, 美国空军的一个项目就演示了用微波驱动直升飞机, 飞了10个小时.

目前十分流行的被动式RFID有两种，分别是基于远场和近场这两种无线传输方式的。所以频率不同。

从接收效率来说, 由于波长和天线面积的限制，微波不如激光. 接收端用普通的光电池把激光转化为电流即可. 去年有实验演示了用激光驱动玩具直升飞机, 飞了一夜. 这里的难点是发射端要精确跟踪直升飞机上面光电池的位置. DARPA在支持用激光驱动无人机的项目.

用激光作无线传输的最有意思的应用也许是航天上面。80年代苏联人就设想，用大功率激光（自由电子激光器）为飞行器的发动机提供能量，产生等离子体，喷射出来，驱动飞行直至进入太空。这样的飞行器不用像火箭一样携带燃料，从而效率极高，飞行成本很低。现在NASA的设想是从同步卫星上悬挂一根绳子到地面。机器人背着载荷爬到太空里去。机器人的动力由激光提供。初步试验已经成功，似乎是爬了1公里高。不过我在想，这一万多公里长的绳子，真能用纳米碳管做出来？

谢谢你的介绍。从你介绍看，要么不能传输远距离，要么需要通过激光这类高度定向的方式，能结合起来就好了，一方面可以像手机广播一样各向同性的接受电源，另一方面距离能大大增加。

19世纪90年代,爱迪生 光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。 其中的一个线圈连接在电源上传输能量作为发射器,另一个线圈连着灯泡,作为能量接收器。通电后,发射器能够以10兆赫兹的频率振动,但它并不向外发射电磁波。

放大发射机

　　特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”，现在称之为大功率高频传输线共振变压器，用于无线输电试验。特斯拉的无线输电技术，值得一提。特斯拉把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过他的放大发射机，使用这种 特斯拉线圈结构图

放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立 传统特斯拉线圈原理图

起大约8赫兹的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同，而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似，当没有电力接收端的时候，发射机只与天地谐振腔交换无功能量，整个系统只有很少的有功损耗，而如果是一般的无线电广播，发射的能量则全部在空间中损耗掉了。特斯拉有生之年没有财力实现这一主张。后人从理论上完全证实了这种方案的可行性，证明这种方案不仅可行，而且效率极高，对生态安全，并且不会干扰无线电通信。只不过涉及到世界范围内的能量广播和免费获取，在现有的政治和经济体制下，无人实际问津这种主张。

这个想法是把整个地球作为谐振腔，地表和电离层这两个导电面是这个谐振腔的边界。谐振腔里的电磁场能量理想情况是不衰减的。所以说，“当没有电力接收端的时候，发射机只与天地谐振腔交换无功能量，整个系统只有很少的有功损耗”。

但问题就在于，地球上到处是导体，每个导体都是一个电力接收端。所以能量可以说立刻就衰减完了，不超过电磁波的几个周期。

要想延长距离，就只能定向。除非发射端和接收端是量子相关的。但在远距离上保持两个态相关也是近乎不可能的。

无线传输能量，从特斯拉开始，到美苏定向能武器的研究，可以说相当成熟了。很多应用都早已产业化了。

微波发回地球 不知有何进展

无线输电损耗太大，接受效率低，这个不是工程上的问题，得有理论上的突破才行。

不寒而栗

“The Mote in God's Eye”, 1974, by Larry Niven.

下面都有…

我对这方面也不是很懂，再说说我的想法，错的请帮指正。

特斯拉的想法里面，共振，或者谐振是很重要的。你说的第一种

无线传送方式，就是MIT也研究那种，放送端释放出某种特定频率的电磁波，接受端必须是某种特定的结构比如某种结构的线圈组或者更复杂的结构，能够对这种频率的电磁波产生谐振，这样才能接受到能量。而不是任意一种导体就可以接受能量的。不过目前看来这种方式，距离有问题，不能太远，说明能量会随距离增加而衰减。 然后特斯拉想把地表和电离层作为谐振腔，实际上是利用这种超大尺度的谐振腔，来增加能量传播的距离。大概意思是，用某种装置放送特定频率的电磁波，使得地球作为一个大的谐振器让能传播得更远，这种频率的电磁波也必须是某种特定结构的装置才能产生谐振才能接受到能量，而不是随便一根废铜烂铁就可以获得能量的。

不知道这样的想法对不对头。。。

另外我还听说一种更疯狂的想法，据说特斯拉还想利用共振或者叫谐振的原理，直接从大自然中获取能量。

地球受到太阳和其他宇宙辐射的冲击，会接受巨大能量，地球作为一个大铁块，在太阳磁场中运行，也会发出巨大能量。据说特斯拉期望用某种装置，利用谐振原理，来获得这些能量。

希望不要民科，但是话说回来，上述的那些能量，如果人类能找到方法采集，对人类的确帮助太大了。

任何导体都是可以接收这些散发出的能量，只是效率的问题。只有特定结构的导体才能获得高的接收效率。

这对近场应用没问题，因为近场范围内的导体数总是很少。但对整个地球来说，虽然单个导体效率很低，但数量实在太多......