特斯拉线圈原理图解

关注：79 发布时间：2022-01-27 13:13:01

无线网络和无线信号已经成为我们日常生活中非常常见的词汇。然而，无线电力传输到目前为止很少听到。

电能的无线传输，意味着以后我们不用到处挖沟、拉杆、放线，对我们到处用电都非常方便。真的有无线输电的技术吗？答案是肯定的，而且这项技术出现在100多年前。

无线电力传输的概念比较早是由尼古拉特斯拉提出的。没错，就是这个人在网上被吹成神。起初，他发明了“特斯拉线圈”(tesla coil)，这种线圈可以产生数百万伏的高频电压，可以用来人工制造闪电。很酷，是吸引女生的利器。特斯拉线圈看起来很神秘，其实是一种特殊的变压器(分布参数高频串联谐振变压器)。其原理是利用变压器升压，然后通过lc振动在次级线圈端产生高电压。次级线圈的一端连接到放电端，另一端接地形成放电电容。当初级和次级端之间的谐振相同时，初级线圈的电将涌向次级线圈，直到次级线圈的放电端放电。

特斯拉利用他的发明实现了远距离无线点亮灯泡的实验，但特斯拉对此并不满意。他希望在范围内实现无线电力传输。于是他发明了一种“放大器发射器”，用于无线传输电能。原理是以地球为内导体，地球的电离层为外导体。通过他的放大发射机，利用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式，在地球和电离层之间建立低频共振，利用地球周围的表面电磁波来传输能量。

这种电能传输方式和广播的不同之处在于，广播的能量比较终会在太空中丢失。在没有接收端的情况下，这种方式传输电能的机制只是交换无功能量来维持共振磁场，所以只有很小的损耗。特斯拉还建造了一个沃尔登克雷弗塔进行测试，但不幸的是，它没有像预期的那样进行。至于特斯拉实验的终止，网上阴谋论的声音很多都认为是利益集团的干涉。是真是假很难理解。但是从的技术来看，特斯拉大胆的想法虽然美观，理论上可行，但是存在电磁辐射、效率等问题，从目前的技术来看并不实用。

特斯拉，一种动力传输技术，属于磁共振模式(注意变压器变换是电磁感应原理，但特斯拉线圈放电时的磁共振原理基本相同)。其原理是将发送端和接收端的线圈调整到一个共同的磁共振系统中。当发送端产生的振荡磁场的频率与接收端的固有频率一致时，接收端就会发生谐振，从而实现能量传输。磁共振技术可以很好地控制空间波长、空间磁长分布和传输能量，对人体无害，但距离有限，一旦破坏了共振条件，就不能传输电能。

2010年海尔电视推出“无尾电视”，也采用了“无辐射磁耦合共振”的磁共振无线输电技术，实现了一定距离的无线输电，这是在电视终端实现无线输电。

除了特斯拉发明的磁共振无线输电方法，还有其他无线输电技术，比如微波无线输电。微波无线功率传输技术简称mwpt，其原理是通过磁控管将电能转化为微波，使微波在自由空间传输到指定目标，再转化为直流电。2015年，日本三菱重工利用微波无线输电技术对500米外的灯泡进行照明。

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微波无线功率传输具有无介质传播、传输距离远、功率高、损耗低的优点，但长距离传输需要高效率的整流天线和高定向天线，难以发展，微波对电能的效率低，对人体有害。

还有一种光电无线电能传输方式值得研究。光电无线输电是利用半导体的光伏效应直接将光能转化为电能的输电技术。光能传输技术的优点是可以形成光束，发散角小，可以远距离传输电能，损耗小。缺点是相位难以控制，需要高精度跟踪技术，容易被天气和障碍物遮挡。激光无线输电将在航天领域得到广泛应用。例如，在美国，已经进行了通过激光向无人驾驶飞行器传输电力的实验。

当然，除了上述电磁感应、磁共振、微波、激光等无线传输技术外，还有电场耦合、电磁感应等。但到目前为止，各种传输方式都存在距离、干扰、控制、效率等各种问题。因此，无线电力传输距离工业应用还有很长的距离。但也出现了一些低功耗、短距离的应用，如“无尾电视”、无线手机充电器等。

我相信在不久的将来，随着技术的不断发展，无线电力传输技术将会应用到各个领域。到那个时候，人类会像风筝一样发展，摆脱琴弦的束缚，飞得更高更快。

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