Posted in متوسط

كيف تعمل الكهرباء اللاسلكية؟

ما أضيق الحياة لولا فسحة الأمل!

لا يتوقف عقل الإنسان عن إيجاد حلول ابتكارية لمشاكله اليومية في شتى المجالات، ولازلنا نندهش كل يوم باختراع جديد لم نتوقع للحظة أن نشاهده على أرض الواقع. ولقد شهد العقد الأخير ثورة تقنية في كافة المجالات مثل الأجهزة الطبية، التطبيقات الصناعية، فضاء الانترنت و التي أثبتت أنه لاحدود لخيال الإنسان.

وإحدى تلك الاختراعات الحديثة – ولي تحفظ على كلمة حديثة- هي حل لمشكلة أتوقع أنكم واجهتموها سابقا. هي مشكلة  فوضى الأسلاك  والموزعات والتوصيلات والمقابس الكهربائية التي باتت تحيط بأجهزة الحاسب لدينا أو أي أجهزة أخرى في المنزل أو المكتب والتي طالما تمنينا أن نتخلص من أسلاكها واستبدالها بمصدر لا سلكي للطاقة!  كهرباء لاسلكية..لحظة من فضلكم كهرباء ..ولا سلكية يبدو أننا في حلم

نعم هذا صحيح ! فلقد تمكن مجموعة من  الباحثين في جامعة إم آي تي في الولايات المتحدة من اختراع جهاز جديد أطلقوا عليه اسم واي تريستي أو ما يمكن تسميته  بــ الكهرباء اللاسلكية، حيث تمكن اولئك الباحثون من تشغيل جهاز تلفاز من على بعد متر تقريبا من مصدر الكهرباء  دون استخدام الأسلاك. نعم صدقوا ذلك! فلقد بات ذلك ممكنا.

قبل أن أدخل في التفاصيل العلمية وشرح آلية العمل، دعونا نستمتع بمشاهدة هذا المقطع الذي يثبت هذه النظرية ، وهو ما تم عرضه في إحدى محاضرات تيد الشهيرة، و الشخص الذي يقدم العرض يدعى أيريك جيلر وهو أحد الباحثين في المجموعة التي صممت هذا الاختراع:

لننتقل الآن إلى التحليل العلمي المبسط لفهم آلية عمل الجهاز:

فكرة الكهرباء اللاسلكية ليست بالجديدة على الساحة العلمية، بل سبق وأن طرحها المهندس الكهربائي الشهير نيكولا تسلا – وهو كرواتي الأصل وله إسهامات كثيرة في نظرية الكهرومغناطيسية- حيث قام في عام 1892 ببناء جهاز يسمى ملف تسلا وهو لنقل الكهرباء في الهواء وكانت تلك بمثابة شرارة البدء للكهرباء اللاسلكية، وكان تسلا عبقريا  طموحه سبق عصره، انتقل لأمريكا وعمل مع إديسون “مخترع المصباح” واختلفا جذريا في أمور كثيرة فتسلا ينتمي لمدرسة التيار المتردد وإديسون من مدرسة التيار المستمر. تعود إذا الجهود في ما يصل إليه العلماء في عصرنا هذا في مجال الكهرباء اللاسكلية لذلك العبقري تسلا. فقامت  مجموعة من باحثي جامعة إم آي تي عام 2007 من تنفيذ  تجربة  لنقل الكهرباء دون أسلاك لمسافة مترين وقاموا بتشغيل لمبة 60 وات كالتي تستخدم في منازلنا.  وكانت تلك التجربة كافية لإنشاء شركة واي تريستي التي تختص بتسويق هذه التقنية.

كيف تعمل إذا الكهرباء اللاسلكية؟

تعتمد الكهرباء اللاسلكية في عملها على مبدأ يسمى الرنين أو الصدى الكهرومغناطيسي . ماذا؟ لاتقلقوا..سنفهمها بالتفصيل، تعالوا أولا نناقش التالي:

لنبدأ أولا بتعريف الكهرباء: هي سيل من الإلكترونات التي تتدفق داخل موصل كهربائي أو في الغلاف الجوي عل شكل صواعق.

المغناطيسية: وهي خاصية طبيعية تتميز بها بعض المواد تعرف بأنها تلك القوة التي تمكن بعض المواد من جذب بعضها البعض. ويمكن لبعض المواد الموصلة أن تنتج مجالا مغناطيسيا اصطناعيا عند مرور تيار بها

الحقول المغناطيسية المتأرجحة أو المتذبذبة: هي تلك الحقول التي تنشأ  بسبب مرور تيار كهربائي متناوب في مادة موصلة ينتج عنه تكون حقل مغناطيسي حول الموصل ذو اتجاه وقوة تحدد بحسابات معينة

الكهرومغناطيسية: وهي أن التيار المتردد له القدرة على توليد مجال مغناطيسي عند مروره خلال موصل كهربائي . والعكس صحيح، أي أنه إذا كان هناك مجال مغناطيسي يؤثر في موصل كهربائي يؤدي ذلك لتوليد تيار في ذلك الموصل.

الخلاصة أننا إذا مررنا تيارا مترددا في  موصل كهربائي أو في حالتنا ملف كهربائي سيتولد عن ذلك تكون مجال مغناطيسي حول الملف، الآن الجميل في الموضوع، إذا أحضرنا ملفا ثانيا بالقرب من الملف الأول سنلاحظ تولد تيار في الملف الثانوي سببه الحث المغناطيسي المتولد عن التيار الرئيسي الذي مر في الملف الأول.

هذه النظرية مطبقة في كثير من أجهزتنا اليومية وأقربها هو المحولات الكهربائية التي تستخدم في العديد من الأجهزة المنزلية

انظروا الصورة التالية ولنتخيل سوية شكل الملف الابتدائي وبه مصدر تيار متردد وهو إلى الجانب الأيسر من الصورة، والقالب المستطيل الشكل في الوسط ذو اللون الأزرق هو بمثابة المادة التي تربط مغناطيسيا بين الملفين وإلى يمين الصورة الملف الثانوي. الآن عند مرور التيار في الملف الرئيسي أو الابتدائي سيتكون مجال مغناطيسي يولد تيارا في الجهة المقابلة أي في الملف الثانوي مما يؤدي لحدوث فرق جهد في المقاومة المتصلة بالملف

هل كان ذلك سهلا؟

ببساطة هذا هو التركيب الرئيسي لجهاز الكهرباء اللاسلكية

الآن ننتقل لنقظة مهمة وهي ما يعرف بالرنين “الصدى” المغناطيسي: تعرف ظاهرة الرنين بأنها استجابة مادة ما لتردد معين بحيث أنها تهتز استجابة لذلك التردد. لأقرب لكم الصورة،  تخيلوا معي مرور طائرة في السماء فوق منازلكم، ألا نلاحظ  أحيانا أن بعض الأكواب الموضوعة فوق طاولة مكاتبنا تهتز عند مرور تلك الطائرة وتبدأ بإصدار الأزيز أو صوت غريب وكأن الكوب استقبل موجة معينة من الطائرة؟!

والسبب وراء ذلك هو خاصية الرنين حيث أن لكل مادة تردد معين تستجيب عند سماعه

ما علاقة هذا بموضوعنا؟

عند اختيار الملف الرئيسي والثانوي في الشرح الذي تحدثنا عنه سابقا،  يتم الأخذ بعين الاعتبار أن يستجيب الملف الثانوي لتردد معين بحيث يستجيب له وتسمى هذه الخاصية أن الملف الثانوي له رنين مغناطيسي هو نفس تردد التيار أو الموجة التي أرسلت في الملف الرئيسي. وبذلك تنتقل الطاقة من الملف الرئيسي للثانوي.

الآن نعود للصورة مرة أخرى، قلنا أن هناك قالبا مستطيلا يربط بين الملفين، وفي حالة الكهرباء اللاسلكية فهذا القالب هو عبارة عن فراغ، وبمعنى أصح فهو الهواء الموجود في الجو.

سؤال محير: ألا يؤثر ذلك في أجسامنا حيث أن الكهرباء ستكون منتشرة في الجو؟

لا، فالكهرباء لن تنشر بل موجات كهرومغناطيسية هي التي ستنتشر وهي غير ضارة.

لم أفهم ما تهذي به يا وسيم، هل تقصد أن تقول أننا حولنا الكهرباء لموجات كهرومغناطيسية عن طريق ملف كالموجود في المحولات ثم استقبلناه عن طريق ملف آخر في مكان آخر وفق تردد معين وضمن ظروف رنين مغناطيسي معينة؟

صحيح، هذا ما أعنيه بالضبط

لكن فكروا معي قليلا وشغلوا أدمغتكم عن طريق الأسئلة التالية:

كم هي المسافة القصوى التي توصل إليها الباحثون؟

حتى الآن هي متران

هل هي ضارة بالصحة؟

لا فالفيديو في الأعلى أوضح أنها غير ضارة

كم هي الطاقة التي يمكن إرسالها؟

لازالت على حسب الأرقام 60 وات

هل هناك تطبيقات وما هي؟

شواحن الجوالات، الحاسب المحمول، التلفاز، وغيرها

لمزيد من المعلومات حول الموضوع:

ويكيبيديا

موقع شركة وايتريستي

ملف تسلا

منتدى القرية

يكفي مصطلحات واختراعات عجيبة لهذا اليوم ..دمتم برعاية الله

22 thoughts on “كيف تعمل الكهرباء اللاسلكية؟

  1. شكرًا وسيم …

    سمعت عن الكهرباء اللاسلكية من قبل. أعجبني المقال فهو سهل الفهم وملم بجوانب الموضوع.

    ولكن، لقد حيرتم عقولنا ؟! هناك من يقول إن هذه الموجات ضارة وآخرون يقولون غير ضارة وكل لديه أبحاثه وإثباتاته !! لاأستغرب إن كان وراء ذلك مصالح ومنافسات تجارية.

    ماذا لو زدنا من قوة المجال المغناطيسي. ربما سنتمكن من زيادة المسافة ولكن، وهذه قناعة شخصية بحتة، سنزيد من الضرر على أجسامنا.

    دمت بخير …

  2. أهلا وسهلا بالمتابع العزيز عبادة! شكرا على مرورك

    نعم هناك من له إثباتات أن للكهرباء اللاسلكية ضرراعلى صحة الإنسان وأنا أتفق مع ذلك، لكن دعني أشير إلى نقطة مهمة: الذين عملوا على تنفيذ الكهرباء اللاسلكية قاموا باعتمادعدة نظريات، من ضمنها مثلا: تحويل الكهرباء لشعاع ليزر ومن ثم استقباله في مكان آخر. ومنهم من قام باعتماد موجات كهربائية. وعند النظر لهاتين النظريتين نجد انهما ضارتين وبشكل مباشر، فشعاع الليزر له قدرة عالية ولا شك أن تأثيرها ضار، وطريقة الموجات الكهربائية أيضا لها ضررها. هذا من جهة علمية، وكما ذكرت يا عبادة فقد يكون لهم أهداف تجارية بحتة هدفها تسويقي لا أكثر!
    بالنسبة لزيادة قوة المجال المغناطيسي، فهنا الأمر فيزيائي وقد يكون له حدود في كمية الطاقة المنبعثة فبرأيي أنها تعتمد على تصميم المرسل والمستقبل الكهرومغناطيسي. وقد تؤدي كما ذكرت لضرر!

    شكرا عبادة على إثراءك!

  3. شكرًا وسيم على هذا الموضوع

    رأيت هذا الفيديو من قبل ولكن دار في ذهني عدة تساؤلات حول

    الصحة
    قابلية الفكره لكل الأجهزه

    و أشكر الأخ عباده على تعليقه على الصحة وأحب أن أضيف

    أن الإنسان يتأثر بالمجال الكهرومغناطيسي الذي حوله
    وتحديدًا تتأثر طاقة الإنسان وهذا التأثر قد يصل إلى سلوكه!

    قد يقول أحدنا أن مترين لن يصدر معها موجات مؤذية خصوصًا أن طاقتها التشغيلية بسيطه… نعم…لكن لنأخذ في الإعتبار طول المده التي سنتعرض لها…أليس كذلك؟

    شكرًا لكما

    1. أهلا وسهلا بالمهندس أمجد
      فعلا قضية الصحة شائكة نوعا ما وخاصة عند الحديث عن المجالات الكهرومغناطيسية وتأثيرها على جسم الإنسان. لكن دعنا نكون متفائلين، فاعتبر أن هذه الخطوة هي القطرة الأولى التي سيبتعها العديد من الأبحاث والتطويرات التي ستأخذ بعين اعتبارها صحة الإنسان.
      بالنسبة لقابلية تطبيق الفكرة على أجهزة متعددة، التطبيق حاليا محصور في الأدوات التي تستهلك طاقة قليلة نوعا ما يعني إلى حد 100 وات، فهذا أمر قد يحد بعض الشيء، لكن برأيي أنه كاف لتطبيقه على عشرات الأجهزة.

      تحياتي لك

  4. مشاركة متميزة أخي وسيم بارك الله فيك

    شكرا على إرفاقك الرابط في موقعنا،

    ونتأمل لك المزيد من النجاح والتوفيق

    1. أهلا وسهلا مازن
      شكرا على مرورك وكلماتك
      وسأعمل على إضافة المزيد لمنتدانا العزيز..عالم الإلكترون
      دمت على خير

  5. أحب الموهوبين أمثالك، واسأل الله أن يحفظك وأن يبارك فيك
    فتح الله عليك يا أخي

    1. أهلا وسهلا الأخ العزيز والغالي سعد
      كم أسعدني مرورك..ولا زلت أذكر لحظة فوزك في المسابقة الثقافية في الرياض سنة 2004
      أسأل الله أن يجمعنا بك ويعيني على الاستمرار

  6. السلام عليكم
    اذا امكن يمكن ترسلي كيفية عمل الكهرباء الاسلكية والمخطط.لاني اريد اعمل مشروع نخرج عن هذه التقنية

  7. السلام عليكم
    أحب أقول إن معجب جدا بطريقة وأسلوب شرحك المبسط
    وأشكرك جزيل الشكر على المشاركات المتميزة والموضوعات والدروس الرائعة التى تزودنا بها
    بارك الله فيك

    1. وعليكم السلام الاخ العزيز محمد
      شكرا على كلماتك ومشاعرك المعبرة
      هو واجب علي ومقصر به واسال الله ان يعينني على بذل المزيد
      دمت متابعا ومشاركا

  8. جميل جداً ..
    كنت أتساءل هل من الممكن أن يتم تطبيق نظام نقل الطاقة لاسلكياً للتطبيقات ذات الجهد العالي .. من محطة توليد الكهرباء إلى محطة التوزيع مثلا!!!

    1. سؤال منطقي حنين، باختصار نعم ذلك ممكن وبتقنيات متعددة، إلا ان له تحديات تتعلق بتأثير عملية النقل على البيئة المحيطة من البشر والكائنات الأخرى. لذلك لا يزال الموضوع مفتوحا للتطوير بين الباحثين وللاطلاع على ملخص عما جرى في هذا المجال يمكنك قراءة هذا الموضوع:
      http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_energy_transfer
      أو قراءة هذه الورقة العلمية:
      http://www.ijcaonline.org/journal/number13/pxc387434.pdf
      أو هذا العرض:
      http://www.slideshare.net/deepak113/wireless-transmission-of-electricity

  9. احسن شئ يطبق هذا المشروع في اليمن بسبب التفجيرات الي بتحصل لأبراج الكهرباء من قبل أرهابيين تنظيم القاعده

  10. شكرا على الموضوع لكن الفكره بتاعة الكهرباء اللاسلكيه كانت من ايام الفراعنه وكانت منفذه فعلا باستخدام الهرم كمصدر لتوليد الكهرباء وارسالها فى الهواء عن طريق قطعه معينه كانت موضوعه فى غرفة الملك وهى فى اعلى الهرم وكانت تستخدم كمكثف للطاقه وكانت عباره عن سبيكه مصنعه من مواد فائقة التوصيل وكانت تطلق كم رهيب جدا من الطاقه الكهرومغناطيسيه من قمة الهرم وكانت تستقبل الهرباء عند كل مكان يراد انارته مثل المنازل او المعابد الفرعونيه باستخدام جهاز يسمى “عمود الديجيت” وهو مرسوم على جدران احد المعابد (معبد ابيدوس حسب ما اتذكر والله اعلم) بالتفصيل الكامل ، وبالنسبه لنيقولا تيسلا فهو ناقل تصميم الهرم بالظبط فى النموذج بتاعه وبنفس النسب الموجوده فيه والمشروحه على جدران الهرم نفسه من الداخل وبعض البرديات التى عثر عليها قريبا والتى كانت تصف تركيب “اللمبه” الفرعونيه وعمود الديجت الفرعونى واليه تشغيلهما بالتفصيل وشكرا

  11. موجات كهرومغناطيسية هي التي ستنتشر وهي غير ضارة.
    اختلف معاك المووجات المغناطيسية لها ضرر كبير جدا على الجسم وعلى الحالة المزاجية للانسان على المدى البعيد

    1. أهلا بك ..هي غير ضارة إذا كانت شدتها ضمن الحدود الطبية المسموح بها
      أما بالنسبة للمدى البعيد فهو أمر لابد أن نسنده إلى بحث علمي دقيق أجري على شريحة كبيرة من الناس تثبت أو تنفي هذه الفرضية
      إليك مقال من منظمة الصحة العالمية أجري بهذا الخصوص بالإضافة للنتائج
      http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs322/en/index.html

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *