A lei da interação de correntes elétricas descoberta por André Marie Ampere em 1820 lançou as bases para o desenvolvimento da ciência da eletricidade e do magnetismo. 11 anos depois, Michael Faraday estabeleceu experimentalmente que uma mudança no campo magnético gerado por uma corrente elétrica pode induzir uma corrente elétrica em outro condutor. Assim foi criado o primeiro transformador elétrico.
Em 1864, James Clerk Maxwell finalmente sistematizou os dados experimentais de Faraday, dando-lhes a forma de equações matemáticas exatas, graças às quais a base da eletrodinâmica clássica foi criada, porque essas equações descreviam a relação do campo eletromagnético com as correntes e cargas elétricas, e a existência de ondas eletromagnéticas deveria ter sido uma consequência disso.
Em 1888, Heinrich Hertz confirmou experimentalmente a existência das ondas eletromagnéticas previstas por Maxwell. Seu transmissor de faísca com um cortador de bobina Rumkorf pode produzir ondas eletromagnéticas de até 0,5 gigahertz, que podem ser recebidas por vários receptores sintonizados em ressonância com o transmissor.
Os receptores podiam estar localizados a uma distância de até 3 metros e, quando ocorria uma faísca no transmissor, surgiam faíscas nos receptores. Assim foram realizados os primeiros experimentos de transmissão sem fio de energia elétrica por ondas eletromagnéticas.
Em 1891, Nikola Tesla, estudando correntes alternadas de alta tensão e alta frequência, chegou à conclusão de que é extremamente importante para fins específicos selecionar o comprimento de onda e a tensão de operação do transmissor, e não é necessário tornar a frequência muito alta.
O cientista observa que o limite inferior de frequências e tensões em que conseguiu obter os melhores resultados naquela época foi de 15.000 a 20.000 oscilações por segundo a um potencial de 20.000 volts. Tesla recebeu uma corrente de alta frequência e alta tensão aplicando uma descarga oscilatória de um capacitor (ver - Transformador de Tesla). Ele percebeu que esse tipo de transmissor elétrico é adequado tanto para a produção de luz quanto para a transmissão de eletricidade para produzir luz.
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No período de 1891 a 1894, o cientista demonstrou repetidamente a transmissão sem fio e o brilho dos tubos de vácuo em um campo eletrostático de alta frequência, enquanto observava que a energia do campo eletrostático é absorvida pela lâmpada, convertida em luz e a energia do campo eletromagnético é usada para indução eletromagnética, a fim de obter um similar o resultado é principalmente refletido e apenas uma pequena fração dele é convertida em luz.
Mesmo usando ressonância quando transmitida por onda eletromagnética, uma quantidade significativa de energia elétrica não pode ser transmitida, argumentou o cientista. Seu objetivo durante este período de trabalho era transmitir uma grande quantidade de energia elétrica sem fio.
Até 1897, em paralelo com o trabalho de Tesla, estudos de ondas eletromagnéticas foram conduzidos por Jagdish Boche na Índia, Alexander Popov na Rússia e Guglielmo Marconi na Itália.
Após as palestras públicas de Tesla, Jagdish Boche falou em novembro de 1894 em Calcutá com uma demonstração da transmissão sem fio de eletricidade, onde ele acendeu a pólvora, transmitindo energia elétrica à distância.
Depois de Boche, a saber, em 25 de abril de 1895, Alexander Popov, em código Morse, transmitiu a primeira mensagem de rádio, e esta data (7 de maio, novo estilo) é agora celebrada anualmente na Rússia como "Dia do Rádio".
Em 1896, quando Marconi chegou à Grã-Bretanha, ele demonstrou seu aparelho transmitindo um sinal em código Morse a uma distância de 1,5 km do telhado do correio de Londres a outro prédio. Depois disso, ele aprimorou sua invenção e foi capaz de transmitir um sinal ao longo da Planície de Salisbury já a uma distância de 3 quilômetros.
Tesla em 1896 transmite e recebe sinais com sucesso a uma distância de cerca de 48 quilômetros entre o transmissor e o receptor. No entanto, nenhum dos pesquisadores conseguiu transmitir uma quantidade significativa de energia elétrica a longa distância.
Experimentando em Colorado Springs, em 1899, Tesla escreveu: "A inconsistência do método de indução parece ser enorme em comparação com o método de excitar a carga da terra e do ar." Este será o início da pesquisa do cientista voltada para a transmissão de eletricidade por longas distâncias sem o uso de fios. Em janeiro de 1900, Tesla fará uma anotação em seu diário sobre a transferência bem-sucedida de energia para uma bobina “levada para o campo” da qual a lâmpada foi alimentada.
E o sucesso mais ambicioso do cientista será o lançamento, em 15 de junho de 1903, da Torre Wardencliffe em Long Island, projetada para transmitir energia elétrica por distâncias consideráveis em grandes quantidades sem fios. O enrolamento secundário aterrado do transformador ressonante, coberto com uma cúpula esférica de cobre, teve que excitar a carga da terra e as camadas condutoras de ar para se tornar um elemento do grande circuito ressonante.
Assim, o cientista conseguiu alimentar 200 lâmpadas de 50 watts a uma distância de cerca de 40 quilômetros do transmissor. No entanto, com base na viabilidade econômica, o financiamento do projeto foi interrompido por Morgan, que desde o início investiu dinheiro no projeto a fim de obter comunicação sem fio e a transferência de energia gratuita em escala industrial à distância, como empresário, categoricamente não ficou satisfeito com isso. Em 1917, a torre, projetada para a transmissão sem fio de energia elétrica, foi destruída.
Leia mais sobre os experimentos de Nikola Tesla aqui: Método ressonante de transmissão sem fio de energia elétrica por Nikola Tesla.
Muito mais tarde, no período de 1961 a 1964, um especialista na área de eletrônica de micro-ondas, William Brown, experimentou nos EUA caminhos para a transmissão de energia por feixe de micro-ondas.
Em 1964, ele testou pela primeira vez um dispositivo (modelo de helicóptero) capaz de receber e usar a energia de um feixe de micro-ondas na forma de corrente contínua, graças a um conjunto de antenas composto por dipolos de meia onda, cada um deles carregado com diodos Schottky altamente eficientes. Já em 1976, William Brown havia transferido 30 kW de potência por um feixe de microondas em uma distância de 1,6 km com uma eficiência superior a 80%.
Em 2007, um grupo de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts liderado pela professora Marina Solyachich conseguiu transmitir energia sem fio a uma distância de 2 metros. A potência transmitida foi suficiente para alimentar uma lâmpada de 60 watts.
Sua tecnologia (chamada WiTricity) é baseada no fenômeno da ressonância eletromagnética. O transmissor e o receptor são duas bobinas de cobre com diâmetro de 60 cm cada, ressonando na mesma frequência. O transmissor está conectado a uma fonte de energia e o receptor está conectado a uma lâmpada incandescente. Os loops são ajustados para 10 MHz. O receptor, neste caso, recebe apenas 40-45% da eletricidade transmitida.
Na mesma época, a Intel demonstrou uma tecnologia de transmissão de energia sem fio semelhante.
Em 2010, o Haier Group, um fabricante chinês de eletrodomésticos, apresentou seu produto exclusivo na CES 2010, uma TV LCD totalmente sem fio baseada nesta tecnologia.
Andrey Povny
