Føre elektrisitet gjennom løse luften?

[TheShadyJester]

Heisann!

 

I dag så jeg på en film som hadde litt "oppspinn" rundt Nikola Tesla i seg. Filmen hadde ikke spesielt mye å gjøre med elektrisitet, men etter å ha hørt om han fra flere områder bestemte jeg meg for å sjekke det mer ut.

 

Etter hvert så kom jeg inn noe som kalles for Tesla Coils som Nikola Tesla har patentet på. En tesla coil fungerer noe slikt som at man sender strøm gjennom en kondensator og så brytes ved at det treffer et gap og sendes deretter videre. (Slik jeg har forstått iallefall)

 

På samme måte som f. eks lynnedslag søker da strømmen etter noe med positiv ladning for å utjevne seg. Kan man ikke ved å vite dette gjøre slik at strøm kan føres over lengre distanser?

 

Dette er jo bare meg som helt uvitenskapelig tenker, men hva om man kunne brukt dette til å føre strøm gjennom luften uten noe som førte strømmen, men bare en sender og mottaker.

 

Vi bruker lys og lyd til å sende f. eks radiobølger eller røntgen, så hvorfor kan vi ikke da gjøre det samme med elektrisiteten over lange distenser?

 

For alt jeg vet så er lys energi. Lys kan sendes langt, og vi har gode muligheter til å kontrollere det. Kan man bruke lys til å føre elektrisitet? Hvordan kan vi få kontrollert løst avfyrt elektristet over lengre distanser?

 

Jeg har googlet litt, men jeg har ikke funnet noe om nettopp dette. Er dette noe som vitenskapen ser på som umulig, eller ligger det en fremtid i dette?

 

Jeg har utrolig mange spørsmål, og håper på å få mange svar, og også en diskusjon rundt nettopp dette.

 

Lite sidespørsmål: Hvis man har kobberstøv (eller støv fra et annet materiale som fører elektrisitet godt), kan man bruke dette til å styre energi dit man vil? Eksempelvis om jeg kaster kobberstøvet ut i luften og så sender negativt ladd elektrisitet mot dette, ville dette da bli ført videre gjennom luften før det går mot bakken?

[geir__hk]

Fordi:

1. du ikke kan kontrollere hvilken vei strømmen (eller lysbuen) tar.
   
2. Jord leder mer enn luft så du får bare en lysbue ned i jorda på hver side.
   
3. HMS! Dette er livsfarlig og vil etter alt sigende føre til skrittspenninger mellom "sender" og "mottaker" og potensielt ta livet av eventuelt buskap (og muligens mennesker óg) imellom.
   

[Aleks855]

Vi har det med "minste motstands vei". Lufta har dessverre (heldigvis) enormt høy motstand, så det er dårlig med mulighet for å sende elektrisitet gjennom det. Står det en person i nærheten, så har denne personen mye mindre motstand i seg, og elektrisiteten vil velge å gå gjennom den stakkaren. Vi kan heller ikke velge hvilken retning strømmen skal ta gjennom lufta.

[TheShadyJester]

Men hvis man klarer å sende radiostråler uten større farer gjennom lufta, burde det ikke gå ann å gjøre dette med elektrisitet og?

 

Tilbake til tesla så er det snakk om elektrisitet som kan sendes uten at det skader noen ved hjelp av magnetisme.

[oppvaskkost]

Men hvis man klarer å sende radiostråler uten større farer gjennom lufta, burde det ikke gå ann å gjøre dette med elektrisitet og?

Elektrisk strøm er per definisjon transport av elektrisk ladning. Ladningen bæres enten av elektroner (i faste stoffer) eller av ioner (i vannbaserte løsninger, elektrolytter).» (Wikipedia)

 

Luft kan lede strøm (kunstig lyn), men da går svært mye av energien med til å ionisere lufta, og de enorme spenningene som kreves gjør hele konseptet mildt sagt lite hensiktsmessig.

[Dipol]

Men hvis man klarer å sende radiostråler uten større farer gjennom lufta, burde det ikke gå ann å gjøre dette med elektrisitet og?

 

Tilbake til tesla så er det snakk om elektrisitet som kan sendes uten at det skader noen ved hjelp av magnetisme.

Stor forskjell mellom radiostråler og elektrisitet. Ja, elektrisitet kan "sendes" med magnetisme(induksjon) men dette kan ikke brukes over enn større distanse.

[TheShadyJester]

Men hvis man klarer å sende radiostråler uten større farer gjennom lufta, burde det ikke gå ann å gjøre dette med elektrisitet og?

 

Tilbake til tesla så er det snakk om elektrisitet som kan sendes uten at det skader noen ved hjelp av magnetisme.

Stor forskjell mellom radiostråler og elektrisitet. Ja, elektrisitet kan "sendes" med magnetisme(induksjon) men dette kan ikke brukes over enn større distanse.

Fordi dette ikke er mulig, eller fordi det ikke er utviklet enda?

 

Man kan jo også sende elektrisitet nedover som nevnt ovenfor, på samme måte som et lynnedslag, og på denne måten kan man vel i teorien føre elektrisitet gjennom lufta så lenge dette skjer fallende?

[Andrull]

Vel, vi har hatt induksjon i flere tiår, og det er rett og slett ikke effektivt å sende over større distanser. Siste jeg så var vel at noen klarte å sende over en distanse på 2-3 meter, men dog mener jeg å huske at det krevde rimelig store spoler, som igjen øker kostnaden og ikke minst så er det særdeles ueffektivt.

 

Det er energi i alle forskjellige typer lys og andre bølger/stråling, og vil kunne bli brukt for å overføre energi. Problemet er at det er ganske små mengder, og økt frekvens betyr også økt energiotensiale. Forskjellige typer radiostråling etc har svært lav frekvens og gir lite energi.

Høyere frekvensen som mikrobølger etc. har en del høyere frekvens, kan jo brukes og er fortsatt usynlig, men det er jo noe som også ville direkte påvirket mennesker om man kom mellom sender og mottaker, og om noen er redd for stråling fra mobiler etc. ja så hadde de hatet et slikt eksperiment.

Øker du frekvensen litt til så får du synlig lys, og det å hente inn energi fra synlig lys er ikke noe nytt. Men å bruke det til energioverføring, er fortsatt ekstremt ueffektivt vil jeg tro.

Ikke bare det, men det faktum at det også vilel lyst opp stedet er jo nødvendigvis ikke noe pluss.

 

Og så har du ultraviolet-spekteret som har litt høyere frekvens igjen. En laser kunne ha sendt en svært rettet stråle av energi. Problemet er at en slik energioverføring fortsatt ville blitt direkte påvirket om noe levende kom mellom sender og mottaker. Ja, du ville jo blitt grillet. XD

Høyere frekvenser gir deg X-RAY og så gammastråling. Vel, det er energirikt, men det er også ioniserende, som igjen betyr at det endrer DNA-materialet til oss mennesker og er jo som de fleste vet, direkte farlig.

 

På romferder og andre svært nøyaktige oppdrag med ekstreme avstander så KAN man bruke stråling til trådløs energi, men siden sola er en utømmelig energikilde som sender masse energi trådløst via stråling, så har det ingen hensikt med mindre man trenger noe mer enn det sola kan gi. Altså at man sender en høykonsentrert laserstråle mot en form for "romskip".

 

I det daglige liv så sitter vi heller igjen med å måtte sende via elektromagentiske felt, som har den store fordel at det:

1. Ikke direkte påvirker mennesker

2. Og det er usynlig

3. Kan levere mye strøm

 

Men sliter dessverre med at magnetfeltet faller eksponensielt med avstanden (mener det var slik), og for å få særlig avstand så trengs det derfor enorme mengder strøm, og tykke kobbertråder.

[TheShadyJester]

Flott innlegg!

 

Må man nødvendigvis sende de ulike typene energi over bakken?

Det blir jo selvfølgelig like tidkrevende som å legge ledninger, men hva om dette faktisk kunne spare en for alt materiale som blir brukt ved master etc.

 

Elektrisitet som blir frakter per dags dato er jo også farlig, men blir vanligvis holdt utenfor rekkevidde til en som ikke prøver å komme nær det. Hvis man, som du sier kan sende det f. eks via laser, hvorfor ikke heller gjøre det istedenfor å bruke høyspenningsmaster? Det ville jo spart ekstremt mye ressurser og arbeidstid samt også øke hastigheten på energien ettersom det er lys?

[Andrull]

Men hvis man klarer å sende radiostråler uten større farer gjennom lufta, burde det ikke gå ann å gjøre dette med elektrisitet og?

 

Tilbake til tesla så er det snakk om elektrisitet som kan sendes uten at det skader noen ved hjelp av magnetisme.

Stor forskjell mellom radiostråler og elektrisitet. Ja, elektrisitet kan "sendes" med magnetisme(induksjon) men dette kan ikke brukes over enn større distanse.

Fordi dette ikke er mulig, eller fordi det ikke er utviklet enda?

 

Man kan jo også sende elektrisitet nedover som nevnt ovenfor, på samme måte som et lynnedslag, og på denne måten kan man vel i teorien føre elektrisitet gjennom lufta så lenge dette skjer fallende?

Å ha overføring av elektrisitet gjennom luft, på samme måten som lynnedslag, vill også hatt de samme negative effektene som et lynnedslag.

1. Det ville krevd at du bygde opp flere millioner volt i spenningsforskjell mellom mottaker og sender.

2. Lufta har en enorm motstand, og det aller meste av energien vil derfor bli borte i overføringen.

3. Dette fører igjen til at du varmer opp lufta med flere tusen grader (opp til 30 000 grader celsius) som igjen betyr at du vil få et ekstremt sterkt lys, og et sinnsykt smell. (rimelig upraktisk med andre ord, spesielt om det skal være kontinuerlig og ikke bare skje på et mikrosekund)

4. Kontroll. Trådløs strøm på denne måten er teoretisk umulig å få til helt trådløst, da det uansett krever at både mottaker og sender har en felles "jord". Altså kreves det at du uansett har en kabel tilbake til senderen. Og dette gjør jo det strengt tatt ikke helt trådløst, men bare 50 % trådløst.

 

5. Du kan dog bruke bakken som felles jord, men det betyr at mottakerobjektet må være nærmere senderen enn senderen er nærme bakken. Og selv med disse kravene oppfyllt så vil det være helt ukontrollert, og ethvert objekt i mellom sender og mottaker vil enten få strøm gjennom seg (om objektet har kontakt med bakken), eller så vil den bare bli grillet av den enorme varmen som oppstår i lufta mellom sender og mottaker. (om objektet flyr i lufta)

 

En kontinuerlig strøm ville ikke bare gitt et øredøvende støy som kan høres milevis unna, men vil strengt talt ha kraft og temperatur og som kun kan sammenlignes med en atomeksplosjon. (om lufta blir varmet opp til 50 000 grader på et mikrosekund, så kan du selv tenke hvor temperaturen vil være om det skjer kontinuerlig..)

 

 

Kort sagt: Fullstendig ubrukelig. Og det er lettere å sende strøm ved å skyte batterier til objektet med kanon.

Endret 4. november 2012 av Andrull

[TheShadyJester]

En kontinuerlig strøm ville ikke bare gitt et øredøvende støy som kan høres milevis unna, men vil strengt talt ha kraft og temperatur og som kun kan sammenlignes med en atomeksplosjon. (om lufta blir varmet opp til 50 000 grader på et mikrosekund, så kan du selv tenke hvor temperaturen vil være om det skjer kontinuerlig..)

 

Atomvåpen kom jo før atomkraft!

 

Utenom det så er jo også varme energi? Jeg vet dog ikke om det ville vært et tap av energi i å bruke denne varmen.

[Andrull]

Utenom det så er jo også varme energi? Jeg vet dog ikke om det ville vært et tap av energi i å bruke denne varmen.

Ja det ville jo ikke gjort noe trådløst og krevd like mye som det å legge kabler. I tillegg så har du jo problemet med kontroll. Å sende energi via elektrisitet krever at det det er en spenningsforskjell for at det går strøm gjennom noe.

Det MÅ være en sluttet krets. Så selv om du kunne ha sendt enorme mengder elektrisitet ned i bakken, så vil fortsatt ikke strømmen gå opp av bakken, gjennom utstyret du ønsker skal ha strøm, for så å sende det ned i bakken igjen. (strømmen tar alltid korteste vei), og utstyret ditt ville da bare vært en solid omvei, som ikke ledet strømmen noe som helst nærmere noe sted. Du måtte da i såfall hatt en isolert ledning som går tilbake til senderen igjen. Men da ender du jo bare opp med det samme... Noe som på ingen måte er trådløst.

 

Hadde du gjort det i ekstremt liten skala (si en bøtte med sand, som vi nå kaller for jord), og så sendt enorme mengder strøm fra ene enden til andre, via sanden. Og så hadde du stukket to ledere som går til en liten lyspære, så kanskje du kunne fått et bitelite utslag på pæren. Men dette ville bare skjedd fordi temperaturen i sanden ville vært enorm (pga strømmen er så høy, som igjen betyr økt motstnad), og det ville vært bedre for elektrisiteten å ta omveien gjennom pæra enn gjennom sanden.

Uansett marginal gevinst, enorme mengder tap i energi, og 100% ukontrollerbart. Jordskorpa hadde varmet seg opp kraftig, og strømmen kunne fort funnet på å gått gjennom føttene til et menneske, alt ettersom hvor du er, og jo lenger unna senderen, jo mindre strøm.

 

Kort sagt: Egentlig den dårligste måten å sende noe strøm på i mine øyne, og ville krevd MYE MYE mer energi enn det jordkloden har kapasitet til. Kunne like godt å ha flyttet til sola, som har sværmer av magnetfelt og varme.

 

 

Elektrisitet som blir frakter per dags dato er jo også farlig, men blir vanligvis holdt utenfor rekkevidde til en som ikke prøver å komme nær det. Hvis man, som du sier kan sende det f. eks via laser, hvorfor ikke heller gjøre det istedenfor å bruke høyspenningsmaster? Det ville jo spart ekstremt mye ressurser og arbeidstid samt også øke hastigheten på energien ettersom det er lys?

En av de grunnleggende prinsippet med å bruke lys/stråling, og da f. eks via laser; Er at det ikke går upåvirket gjennom noe. Energimengder i høye konsentrasjoner ville derfor blitt livsfarlige med en slik metode, om det finnes muligheter for at noe kan bryte strålen.

Det vil derfor være en usynlig vegg av energi som ville destruert alt som kom i veien, og dermed også kuttet strømmen i et lite øyeblikk.

 

Til astronomisk bruk så kanskje (og da veldig kanskje ) kunne blitt brukt.

 

På jorden derimot, så er problemet at jorda er rund, mens laser og stråling går rett frem. Det ville derfor vært en ny mottaker og sender (på samme måte som man har høyspentmaster) bortover hele veien for å kunne sende strømmen over lengre distanser.

Etter et par ledd hvor du har en mottaker som samler laserstrålen og sender den på ny videre, så ville energitapet vært ca 100 %. Det ville ikke vært noe igjen ved mottaker.

Ved bruk av perfekte speil så mister du vel et par titals prosent av lyset hver gang (og med de enorme mengdene vi snakker om, så ville det også ført til at speilet må ha en supereffektiv kjøler)

Det ville uansett vært uendelig mye mer komplekst og dyrere enn en høyspentmast.

 

Kort sagt: Laser er kun et alternativ om effektivitet ikke har så mye og si, kostnad har nesten null å si, og det kun er ett enkelt mottakerledd. Altså f. eks en drone eller romskip i verdensrommet.

 

Høyspentledninger er hyper-effektive, og har nesten ikke strømtap, samtidig som det kan levere enorme mengder energi som egentlig er det eneste som betyr noe for strømleverandører.

Endret 4. november 2012 av Andrull

[Andrull]

En kontinuerlig strøm ville ikke bare gitt et øredøvende støy som kan høres milevis unna, men vil strengt talt ha kraft og temperatur og som kun kan sammenlignes med en atomeksplosjon. (om lufta blir varmet opp til 50 000 grader på et mikrosekund, så kan du selv tenke hvor temperaturen vil være om det skjer kontinuerlig..)

 

Atomvåpen kom jo før atomkraft!

 

Utenom det så er jo også varme energi? Jeg vet dog ikke om det ville vært et tap av energi i å bruke denne varmen.

Ja, det er helt bakvendt, og det eneste du gjør er å kaste bort energi.

 

Tenk deg hvor energien kommer fra på jorden: Jo nesten utelukkende med varmestråling fra sola. Det har da ingen hensikt å samle energien, for så å bruke dette til å tenne din egen lille sol på jorden for å overføre energi via lys. Da er du like langt (om du ser bort fra nesten 100 % energitap), og du kunne like godt bare brukt solcellepanel som heter lys fra sola in the first place. Det er jo så trådløst som du får det i dag.

Endret 4. november 2012 av Andrull

[oppvaskkost]

Flott innlegg!

Hvis man, som du sier kan sende det f. eks via laser, hvorfor ikke heller gjøre det istedenfor å bruke høyspenningsmaster? Det ville jo spart ekstremt mye ressurser og arbeidstid samt også øke hastigheten på energien ettersom det er lys?

Nå har du valgt andre forutsetninger. I åpningsinnlegget var det spørsmål om elektrisitet gjennom luft. Laserlys er er elektromagnetisk stråling, men det er ikke elektrisitet. Den viktigste grunnen til at vi ikke overfører store effekter via laserlys gjennom optisk fiber er at konvertering fra elektrisk strøm til lys (og vice versa) er prosesser med lav virkningsgrad (stort energitap).

Endret 4. november 2012 av oppvaskkost

[TheShadyJester]

Flott innlegg!

Hvis man, som du sier kan sende det f. eks via laser, hvorfor ikke heller gjøre det istedenfor å bruke høyspenningsmaster? Det ville jo spart ekstremt mye ressurser og arbeidstid samt også øke hastigheten på energien ettersom det er lys?

Nå har du valgt andre forutsetninger. I åpningsinnlegget var det spørsmål om elektrisitet gjennom luft. Laserlys er er elektromagnetisk stråling, men det er ikke elektrisitet. Den viktigste grunnen til at vi ikke overfører store effekter via laserlys gjennom optisk fiber er at konvertering fra elektrisk strøm til lys (og vice versa) er prosesser med lav virkningsgrad (stort energitap).

Det er energi. Hovedsakelig tenker jeg på måter å transportere energi uten å bruke hjelpemidler som f. eks ledninger.

[Jarle S]

Flott innlegg!

Hvis man, som du sier kan sende det f. eks via laser, hvorfor ikke heller gjøre det istedenfor å bruke høyspenningsmaster? Det ville jo spart ekstremt mye ressurser og arbeidstid samt også øke hastigheten på energien ettersom det er lys?

Nå har du valgt andre forutsetninger. I åpningsinnlegget var det spørsmål om elektrisitet gjennom luft. Laserlys er er elektromagnetisk stråling, men det er ikke elektrisitet. Den viktigste grunnen til at vi ikke overfører store effekter via laserlys gjennom optisk fiber er at konvertering fra elektrisk strøm til lys (og vice versa) er prosesser med lav virkningsgrad (stort energitap).

Det er energi. Hovedsakelig tenker jeg på måter å transportere energi uten å bruke hjelpemidler som f. eks ledninger.

 

Her må man for det første skille mellom to ting. Trådløs overføring energi ved å få elektrisk strøm til å gå gjennom luft, eller ved hjelp av elektromagnetiske bølger. Det er to vidt forskjellige problemstillinger som ikke må blandes sammen. At det å få strøm til å gå gjennom luft på en kontrollert måte er et dødfødt konsept er vel rimelig godt forklart av Andrull.

 

Når det gjelder elektromagnetiske bølger kan de i prinsippet overføre energi trådløst fra ett sted til et annet, men virkningsgraden vil bli ekstremt, og da mener jeg virkelig EKSTREMT, dårlig. En kringkastingssender sender typisk med en effekt på 10 - 100 kW. Av dette er det typisk bare noen nanowatt eller picowatt som faktisk plukkes opp av en radiomottaker. Resten forsvinner i alle mulige andre retninger enn der hvor mottakeren befinner seg. Nå kan man forbedre dette noe ved å bruke retningsantenner. Men de vil for det første bli store og uhåndterlige, og det vil i praksis fortsatt bare bli en bitte liten del av den effekten som sendes ut man vil være i stand til å plukke opp, i hvert fall så lenge man arbeider på radiobølge eller miktobølgefrekvenser.

 

Går man opp til optiske frekvenser, dvs IR, synlig lys eller UV, blir det å fange opp en betydelig del av den utsendte effekten noe enklere. Men da støter man på to andre problemer. Det ene er absorbsjon i atmosfæren og det andre er virkningsgraden på sendersiden. Lasere har nemlig gjennomgående dårlig virkningsgrad, selv om den ikke er like dårlig for alle lasertyper. Det betyr at for å få en laser til å levere f eks 1 Watt i form av laserlys må man kanskje pøse 10 W inn i den. De resterende 9 W blir varme som må kjøles vekk.

 

Så om begrunnelsene er forskjelige blir konklusjonen den samme både for strøm gjennom lufta og elektromagnetiske bølger. Begge deler er ubrukelige for å overføre energi trådløst over avstander.

[del_diablo]

En sånn liten ting, tror ikke det er nevnt i tråden: Var ikke litt av poenget bak noen av Teslas strømgeneratorer at de omdannet "naturlig" stråling og magnetfelt om til strøm? Og det er dette trådstarter tenker på?

[Jarle S]

Først en liten generell kommentar om Nicolai Tesla. Selv om han gjorde en god del oppdagelser og oppfinnelser blir han vel ikke regnet for en del av "det gode selskap" når det gjelder elektromagnetismens fedre. En del av hans ideer og påstander smaker nesten mer av okkultisme enn av vitenskap. De er markert forskjellig fra arbeidene til folk som Hertz og Maxwell, kjent som hhv mannen som har fått enheten for frekvens oppkalt etter seg og som opphavsmannen til Maxwells ligninger som er fundamentet for så og si alt som har med magnetisme og elektrisitet å gjøre.

 

Når det gjelder det som det spesifikt handler om her, dvs trådløs overføring av elektromagnetisk energi, er det noe som det faktisk har vært arbeidet både lenge og mye med. En god oversikt over dette er å finne på:

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_energy_transmission

 

Som det fremgår her er dette temmelig dødfødt når det gjelder overføring i mengder som monner over avstander av betydning. Det finnes imidlertid en del spesialområder hvor det er snakk om å overføre små energimengder over korte avstander og hvor det ikke er mulig å bruke ledninger. Et eksempel på det er opplading av batterier i bioimplantater. For slike utpregede nisjeanvendelser kan man få det til, men som erstatning for eller alternativ til konvensjonelle høyspentlinjer har det nok ingen fremtid.

[EggMan88]

Nå har jeg ikke lest gjennom hele tråden, men utifra hva jeg kan se fort så er det snakk om og sende elektrisitet gjennom lufta.

 

Det er fullt mulig det, se her:

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=rMEg7yR3WoM&feature=related

 

Mener også og ha sett et forsøk hvor noen tok en mottaker i et helikopter og fløy utover et stort krater (død vulkan elns) og klarte og motta elektrisitet et godt stykke utover, nå var senderen her ganske stor og veldig rettningsstyrt, tapet var også ganske stort, men det lot seg gjøre.

[TheShadyJester]

Generelt går vel kritikken på at man taper mye strøm på veien. Gjorde man ikke dette i starten med ledninger også? Jeg tror at grunnen til at man mister så mye av energien er fordi man ikke har lagt vekt på forskning innenfor feltet. Med mer forskning på det så burde det jo være mulig å minske mengden energi som forsvinner.