特斯拉无线输电的原理是什么?

特斯拉无线输电的原理是什么?

特斯拉也许生前没有获得应有的赞许(没有吗?),也许身后没有获得足够的重视(没有吗?),但显然他现在被神话了。正好借此题纠正一下。

无线传输能量方法很多[1],太阳能就是一个。特斯拉做过贡献的有两种。

第一种其实就是电磁感应,即两个线圈之间传输能量。高中物理应该学过,变压器就是这个原理,但是变压器的线圈有铁芯。特斯拉线圈[2]能达到超高压,因为线圈绕得比较松,使得线圈产生的磁场可以逃出线圈,直接发生作用,不用担心高压破坏芯体。

特斯拉线圈因此曾被用于发射商用无线电波,但后来被放弃。有两个原因[3]:天线承受高压不能适应恶劣天气,电波带宽过大导致频道间干扰。现在的设备更精确更省电。

然后是地球传导输电。我先介绍无线通讯和无线输电的区别[1]:前者关注信息,接收的能量只需足够将信号与噪音区别开就行;后者则是关注能量传输的效率。听广播时,电台和收音机都各自耗用能量,这不是能量传输。

特斯拉早的Wardenclyffe塔[4],主要目的是无线电通讯,次要目的是验证无线输能的概念。这个输能的原理[5]是将地球看作导体,让低频电磁辐射在其中形成共振,另外利用低空大气层传输一部分能量,并结合高空大气层形成回路。

关于大气的那部分设想,我们一直在用来传输电波信号。如果要传输能量,那么同上,先解决干扰问题。关于地球自己的驻波,特斯拉只是设想,没看到大规模成功的实验。后来我们知道[6]离子层和地球表面的确形成了波导,但要利用他来有效传输能量,需要Q值达到10^6,但实际只有个位数,所以此路不通。

以下的引用[5]是特斯拉自己写的。请注意他对别人把他的想法理解为电波输能,也非常不爽。

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_energy_transmission

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Sparkgap_transmitter

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Wardenclyffe_tower

[5] http://books.google.de/books?id=lTUVGGw7adgC&lpg=PA13&ots=CdhMavAohY&dq=The%20Singular%20Misconception%20of%20the%20Wireless&hl=de&pg=PA13#v=onepage&q&f=false page 13-18

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Terrestrial_stationary_waves