Vụ thử nghiệm này, đã được đăng tải trên tờ tạp chí Khoa học (Science), đã thành công trong việc thắp sáng một chiếc bóng đèn có công suất 60W từ khoảng cách 2m.
Công nghệ truyền điện không dây có tên là WiTricity này sử dụng những hiện tượng vật lý cơ bản và có thể thay đổi để phù hợp cho việc nạp điện cho những thiết bị khác như máy tính xách tay.
GS John Pendry thuộc trường ĐH Hoàng gia Luân Đôn, người đã chứng kiến việc thử nghiệm nói: "Người ta đã có thể phát minh ra công nghệ này từ 10 hay thậm chí 20 năm trước đây. Nhưng tôi nghĩ rằng đó là vấn đề thời gian. Trong vòng vài năm qua, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển bùng nổ của các thiết bị di động và nhu cầu về điện năng. Các dây dẫn điện là những thiết bị kết nối cuối cùng cần phải loại bỏ khỏi một kết nối không dây".
Còn GS Moti Segeb thuộc Viện Công nghệ Israel thì miêu tả công trình nghiên cứu này như một "sự khai phá".
Khoảng cách năng lượng
Từ năm 2006, các nhà khoa học thuộc MIT đưa ra được phác thảo về lý thuyết công nghệ này, nhưng đây là lần đầu tiên, thử nghiệm của họ thành công.
Ông Marin Soljacic, một thành viên nhóm nghiên cứu nói: "Chúng tôi rất tin tưởng vào lý thuyết của mình, nhưng việc thử nghiệm thực tế mới là quan trọng. Bởi vậy, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm và chắc chắn là đã đạt được thành công. Các cuộc thử nghiệm cho kết quả rất giống với lý thuyết của chúng tôi".
| Việc truyền điện không dây đã |
Hệ thống thử nghiệm của các nhà khoa học MIT bao gồm hai cuộn dây đồng có đường kính 60cm, một bộ phát sóng gắn với nguồn điện và một bộ nhận sóng đặt cách đó 2m, được gắn với một bóng đèn dây tóc.
Khi nguồn điện được bật lên ở đầu phát sóng, bóng đèn đã phát sáng mặc dù không hề có một kết nối vật lý nào giữa hai thiết bị này.
Các thông số đo đạc đã cho thấy hiệu suất của việc truyền điện không dây này đạt khoảng 40%. Thậm chí, chiếc bóng đèn vẫn có thể sáng lên khi giữa hai cuộn dây đồng có những vật cản như kim loại, gỗ hay những thiết bị điện tử.
GS Soljacic nói: "Kết quả rất thuyết phục. Các số liệu cho thấy khả năng ứng dụng công nghệ này vào thực tế là rất lớn".
Chu kỳ điện năng
Hệ thống truyền điện này đã khai thác hiện tượng "cộng hưởng", một hiện tượng khiến một vật thể dao động khi nó nhận một nguồn năng lượng của một tần số nhất định.
Khi hai đối tượng có cùng tần số cộng hưởng, chúng sẽ trao đổi năng lượng với nhau một cách mạnh mẽ mà không hề tác động tới các đối tượng chung quanh. Có rất nhiều thí dụ về hiện tượng cộng hưởng.
GS Soljacic giải thích: "Nếu bạn đặt hàng trăm chiếc ly thủy tinh giống hệt nhau trong một căn phòng và đổ vào mỗi ly một lượng rượu vang khác nhau, mỗi chiếc ly sẽ có một tần số cộng hưởng âm thanh khác nhau".
Khi đó, nếu sử dụng một chiếc thìa gõ vào từng chiếc ly thì mỗi chiếc sẽ phát ra một âm thanh khác nhau. Ông nói tiếp: "Sau đó nếu tôi vào phòng và bắt đầu hát lên thật lớn, một trong những chiếc ly có thể sẽ nổ tung nếu tôi đạt được một thanh điệu nhất định".
Thay vì sử dụng hiện tượng cộng hưởng âm thanh, WiTricity lại sử dụng hiện tượng cộng hưởng của các sóng điện từ có tần số cực thấp.
Trong cuộc thử nghiệm, cả hai cuộn dây đồng được tạo ra để cộng hưởng ở tần số 10Mhz, cho phép chúng kết hợp và để các "đuôi" năng lượng truyền qua lại giữa chúng.
GS Pendry nói: "Sau mỗi chu kỳ dao động, lại có thêm ứng suất, hay nói theo cách khác là điện áp, được tạo ra trong cuộn dây này". Sau một số chu kỳ nhất định, điện áp sẽ tăng lên cho tới khi nguồn năng lượng ở bề mặt cuộn dây đủ để truyền vào bóng đèn dây tóc.
Sự tích lũy năng lượng này cũng chính là lý do tại sao mà một ly rượu vang không bị vỡ ngay khi người ca sĩ phát ra một thanh điệu chính xác. GS Pendry giải thích: "Chiếc ly rượu tích lũy năng lượng cho tới khi đủ mạnh để làm vỡ nó".
Tác động tới cơ thể người
GS Pendry cũng cho rằng việc sử dụng các sóng điện từ tầng số thấp, có bước sóng khoảng 30m, cũng là một ưu điểm về độ an toàn của công nghệ này.
Ông nói: "Thông thường, nếu bạn có một bộ truyền sóng hoạt động ở tần số 2GHz như điện thoại di động - một bước sóng ngắn hơn nhiều, nó sẽ phát xạ ra hỗn hợp các điện trường và từ trường".
Đây là một đặc tính được gọi là "viễn trường" (far field), chỉ xuất hiện trong khoảng cách hơn một bước sóng kể từ thiết bị. Ở một khoảng cách dưới một bước sóng thì trường phát xạ ra gần như hoàn toàn là từ trường.
Ông John nói: "Cơ thể phản ứng rất mạnh với điện trường, đó chính là lý do tại sao bạn có thể nấu một con gà trong lò vi sóng. Nhưng nó lại không có phản ứng gì với từ trường. Theo tôi biết được thì cơ thể có phản ứng hầu như bằng 0 đối với từ trường nếu nói về năng lượng mà nó hấp thụ".
Và kết quả là, hệ thống dẫn điện không dây này không hề tạo ra nguy cơ nào về sức khỏe đối với con người.
Tiềm năng trong tương lai
Nhóm nghiên cứu từ MIT không phải là những người đầu tiên đề xuất việc truyền điện không dây.
Từ thế kỷ 19, nhà vật lý Nikola Tesla đã thử nghiệm việc truyền điện không dây ở khoảng cách lớn, nhưng ông đã thất bại do thiếu kinh phí.
| GS Marin Soljacic. |
Những người khác thì lại nghiên cứu về các cơ chế truyền điện năng có khả năng định hướng cao như sử dụng tia laser. Tuy nhiên, không như công trình của các nhà khoa học MIT, những cơ chế đó đòi hỏi phải có tầm nhìn không bị chắn ở giữa, và điều đó không phù hợp cho việc truyền điện cho các vật thể chung quanh một ngôi nhà.
GS Soljacic và nhóm nghiên cứu của ông giờ đây đang tìm cách tối ưu thử nghiệm của mình. Ông nói: "Đây là một hệ thống sơ khai để chứng tỏ rằng việc truyền điện không dây là khả thi. Bạn không thể dùng nó để cấp điện cho một chiếc máy tính xách tay. Mục tiêu hiện nay của chúng tôi là là thu nhỏ kích thước những bộ phận này, tìm cách nâng cao khoảng cách truyền điện và cải thiện hiệu suất của hệ thống".
| NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐIỆN KHÔNG DÂY |
| 1) Điện năng từ nguồn điện chính tới ăng-ten, được tạo ra từ một cuộn dây đồng. |
