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2007年6月9日 星期六
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無線傳電 電線電池ByeBye


http://paper.wenweipo.com   [2007-06-09]
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 美國麻省理工學院的研究人員最近完成一項實驗,首次成功以無線裝置在7呎外傳送電力點亮一個60瓦的電燈泡,為無線傳電技術寫下歷史性的新一頁。研究人員相信,只要再花3至5年時間,便可將技術發展至為手提電腦、流動電話、MP3機及其他手提電子裝置供電,意味我們未來將可跟一堆堆的電線以及笨重昂貴兼造成環境污染的電池說聲再見。

 研究結果在《科學》雜誌的網絡版《科學快訊》中刊登,由美國麻省理工學院物理學教授索爾亞奇率領的研究隊伍,將這項技術命名為「WiTricity」,意即無線電力(wireless electricity)。

隔空7呎 點亮60瓦燈泡

 其實自去年開始,研究人員已積極研發有關技術,直至本月終成功完成實驗,他們利用無線傳送技術,在大約7呎(約兩米)外成功點亮個60瓦的燈泡,而無須將燈泡接駁電線及插頭。

 無線傳電並非新概念,但由於電力傳輸時產生的電磁能會向所有方向輻射,浪費很大,因此廣泛運用此技術不太可行。研究人員約安諾波洛斯解釋:「過去我們對這技術的需求不強,因此沒有很大的開發動機。但近年手提電子裝置大行其道,如手提電腦、手提電話、iPod甚至家庭機械人,所有東西都需要電池充電」。

 索爾亞奇教授的無線傳電實驗是根據共振原理,只要兩個共振物體享有相同振動頻率,便能有效交換能量。在這次實驗中,研究人員利用直徑近兩呎(約60厘米)的銅製線圈作為電磁共振媒介,線圈一邊接上電源,另一邊接燈泡,傳送一方送出特定頻率的電力振波後,經電磁場擴散至接受一方,電力就可無線傳導至燈泡。

傳輸效率 尚未達五成

 索爾亞奇認為,這是一個可以取代傳統電線和電池的先進技術,利用這種技術傳送電力,足夠啟動和操作一部手提電腦。研究人員相信,新技術在3至5年內可應用至其他家庭電器上,為手機、手提電腦及MP3機等供電,意味將來我們可擺脫電線的束縛,也不須再用笨重、昂貴且含有毒物質的電池,從而杜絕因廢棄電池帶來的環境污染。

 不過要真正達到這個目標相信仍有一段距離,因為實驗中的能量效率約為40至45%,代表一半以上的能量在傳輸至燈泡的途中已浪費掉,索爾亞奇相信要將能量效率增加一倍,才可達到目前傳統充電電池的供電效能。

《每日郵報》/《泰晤士報》/美聯社/法新社/《每日電訊報》/英國廣播公司

似用微波爐 不傷害人體

 假以時日,無線電力技術成熟後,將可為我們的日常生活帶來方便,但同時亦有人擔心電磁波對人體健康有負面影響,甚至有致癌的風險。不過研究人員認為,電磁場與生物有機體的互相作用非常弱,而且技術發展將可消除這種擔心。

 索爾亞奇教授認為,無線傳電系統不應對健康有任何明顯危害。有專家稱,生物機體會對電場起強烈反應,這也是微波爐可以烤熟雞的原因;但迄今還未發現人體對磁場有任何反應。

 就像微波爐,將手放入運作中的微波爐會被其熱力灼傷,但如果將微波爐門打開,人站在離微波爐3米以外就不會受到任何傷害;另外電燈也是一樣,用手觸摸亮著的燈泡會感到灼熱,但我們在電燈下閱讀和工作,卻不會對身體有任何壞影響。

 反過來,人體亦不會影響無線電力的傳送。研究人員發現,即使將人堵在兩個銅線圈中間,也沒有影響到電力的傳送。

 索爾亞奇還表示,無線技術將來或可發展至這一步:在傳輸電力時,用的不是電磁波,而是一種「非輻射性」電磁場的能量波,只有產生共振的裝置才能取電,藉此將電磁波對人體的負面影響減至最少。

磁力傳電較安全合用

 WiTricity是利用共振原理,共振頻率相同的物件可以有效的交換能量。要說明這個原理,可以利用一個打鞦韆的女孩來解釋。如果這名女孩按照鞦韆的自然頻率踢腿,那麼她便可獲得大量能量,可以越盪越高。

 研究員集中研究磁力共振,利用電磁線圈來傳送能源。由於一般物件與磁場只有很輕微的互動作用,相對較安全,故磁力適合用於共振傳電。 ■《每日電訊報》/《每日郵報》

採共振原理 似唱歌振碎玻璃

 美國麻省理工的研究人員成功完成無線傳電的實驗,其實都要拜率領研究的索爾亞奇教授的個人經歷所賜。去年有一晚索爾亞奇被自己的手機吵醒,原來是電池快要用完的警報,之後他望著手機突發奇想,他說:「那可能是我一個月內第六次被手機無電的訊號吵醒,我經常忘記為手機充電,突然靈機一動,我想假如手機能自動充電有多好呢!」

 索爾亞奇解釋,無線傳電技術的原理相當簡單,實驗成功完成是基於共振原理。由於一個物體傳送特定頻率能量至另一物體時,會引致後者振動,如果兩個共振的物體享有相同的振動頻率,就能夠有效交換能量(包括電力)。

 索爾亞奇指歌唱家的聲波震碎玻璃酒杯的現象也是共振現象。當女高音高聲唱出一個音符時,可令附近的一隻玻璃酒杯振動甚至被振碎,只要杯中裝的酒正好到了一個水平,令酒杯與歌聲的振動頻率相同,即發生共振。 ■每日郵報/美聯社

富蘭克林 首提電流概念

 由電力、電池、電燈,直至到近日美國麻省理工學院學者研發的「無線傳電」,200多年來的「電」發明均締造歷史。回顧過去,18世紀美國科學家富蘭克林確立正電與負電;最為人熟悉的可算是愛迪生,他發明的燈泡成為人類非要不可的電器。

 18世紀時西方開始探索電的現象。富蘭克林認為電是一種沒有重量的流體,存在於所有物體中。物體得到比正常份量多的電,就稱為帶正電;若少於正常份量就是帶負電,正電、負電兩個詞匯沿用至今。

 富蘭克林(見圖)當時做了多次實驗,並首次提出電流的概念,1752年他在一個風箏實驗中,將繫上鑰匙的風箏用金屬線放上半空,被雨淋濕的金屬線將空中的閃電引到手指與鑰匙之間,證明閃電與地面上的電相同。

 1800年,意大利的伏特用銅片和錫片浸於鹽水中,並接上導線,製成第一枚電池,亦提供首次的連續性電源,堪稱現代「電池鼻祖」。1831年,英國的法拉弟利用磁場效應的變化,展示感應電流的產生。

 美國人愛迪生堪稱「發明大王」,其發明包括電燈、錄音、電影等等,對「電化世界」有決定性影響。1879他創製全球首個白熾電燈,造成轟動,是第一個人人都感到非要不可的電器。  ■綜合報道

網民反應 憂喜參半

 ■「那我的自動機械錶怎麼辦?磁力會否令它停頓?」

 ■「如果不影響我們所有的電器,似乎比電線好。」

 ■「我們正常的身體被外在的電源影響,你有否在潮濕的日子站近架空電纜?靜電發出爆炸聲響,令你的皮膚起雞皮疙瘩,毛髮直豎。看看今日困擾我們的癌症,你不認為空氣中的能量嚴重影響我們嗎?手提電話、數以百計的通訊訊號,以及周圍所有電源都向我們的身體發射電子脈衝。」

 ■「或者它不會有任何即時的壞影響,但我不想在其範圍內坐數小時,住在變電站附近的人總是報稱頭痛、失眠,甚至與癌症扯上關係,故我不喜歡這意念。」

 ■「這真的是電動汽車的突破,如果在沿路或路底建立電力場,電動車不必使用電池或用較少的電池,也可以行駛。」

 ■「難道他沒有聽說人們知道Wi-Fi電腦網絡危害健康,已經開始移除它們嗎?為何要發明另一個?!」

 ■「很棒的意念。你曾經多少次被電線絆倒,或是找不到一個可用的插頭?我等不及這在每個家庭成真。」

 ■「『首個同類實驗』?並不是。科學家特斯拉在科羅拉多泉做實驗,不用電線把電傳至26哩外,他傳送的電約1萬瓦特,足夠燃亮200支電燈,那是100年前的事。」 ■美國全國廣播公司/《每日郵報》

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