ما هو الشاحن في الفيزياء؟

1 إجابة واحدة

إن فكرة الشحن اللاسلكي تعطيك شعورًا أنك تعيش في عالم مستقبلي متطور، ولكنها بالحقيقة فكرة مستوحاة من الفيزياء القديمة وتنسب هذه الفكرة إلى العالم الشهير “نيكولا تيسلا” ولكن ربما يعود الموضوع إلى أكثر من قرن مضى حيث تعتمد فكرة الشحن اللاسلكي عن طريق الفيزياء على تحريض مجال كهرومغناطيسي، حيث أن المجال المغناطيسي المتغير يؤدي إلى تشكيل مجال كهربائي؛ الشيء المميز في ذلك هو أن المجال الذي يسببه المجال المغناطيسي المتغير له عدد من الخصائص المختلفة عن أي مجال يمكنك إنشاؤه عن طريق وضع الجسيمات المشحونة في ترتيب معين.

عندما يكون لديك مجال مغناطيسي متذبذب يمكن أن يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي ضمن حلقة قريبة من السلك، ويمكن استخدام هذا التيار الكهربائي بعدد من الأشياء المفيدة كشحن بطارية الهاتف الخلوي، حيث أن تدفق التيار الكهربائي يظل مستمرًا طالما استمر التغير في المجال المغناطيسي.

للحصول على مجال مغناطيسي متغير بجانب حلقة من الأسلاك فإن هناك طريقة كلاسيكية لذلك عن طريق لف المغناطيس أو لفائف الأسلاك، المجال المغناطيسي له اتجاه معين مرتبط به وتغيير الاتجاه النسبي للمجال والملف لا تستطيع تمييزه رياضيًا عن طريق المجال.

يؤدي المغناطيس المتحرك بالقرب من حلقة الأسلاك إلى تغير المجال باستمرار؛ مما يؤدي إلى توليد التيار في الحلقة السلكية، وهذه الفكرة هي المسؤولة عن أغلب الطاقة الكهربائية التجارية المنتجة في يومنا هذا باستثناء الطاقة الكهروضوئية الشمسية، حيث تستخدم محطات الطاقة الكهرومائية تدفق المياه لتدوير التوربينات، أما محطات الفحم والغاز فإن غليان الماء وتشكل البخار هو الذي يقوم بتدوير التوربينات.

أما في شاحن الهاتف اللاسلكي لا يوجد توربين دوار ولكنه يستفيد من الطاقة الكهربائية في المنزل حيث يقوم الشاحن بتوليد تيار كهربائي متذبذب عن طريق لفائف الأسلاك، الأمر الذي يولد مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا يؤدي إلى دفع التيار الكهربائي ضمن حلقة سلكية. وتعتبر هذه الفكرة من أهم مقترحات العالم تيسلا للتكنولوجيا الكهربائية الأنيقة ولكن هذه الفكرة بالتحديد يمكننا نسبها إلى العالم مايكل فاراداي عام 1820، حيث يعتبر هذا العالم من أشهر العلماء في بريطانيا في القرن التاسع عشر وقد كان له إسهامات جليلة في الفيزياء والكيمياء حيث تسمى المعادلة التي تصف إنشاء المجالات الكهربائية باستخدام المجال المغناطيسي المتذبذب باسم “قانون فراداي“وذلك تكريمًا له.

يعتمد التيار الكهربائي الذي من الممكن أن تحرضه بمجال مغناطيسي على قوة هذا المجال المغناطيسي والمجالات المغناطيسية تنخفض بشكل واضح مع المسافة؛ لذلك فإن الشحن اللاسلكي الذي يعتمد على الحث يكون أقل كفاءة من توصيل البطارية بمصدر طاقة كهربائية مباشر.

ويعتبر الشحن اللاسلكي أساسيًا في أيامنا هذه ذلك لأن المواد والتكنولوجيا المعتمدة في التصنيع قد تطورت إلى درجة نستطيع من خلالها صنع لفائف ورقية صغيرة قادرة على إنتاج مجالات مغناطيسية ضرورية لإنتاج تيار كهربائي كافي.

وبالرجوع إلى القرن التاسع عشر ميلادي فإن فراداي كان يحتاج إلى مغناطيس كهربائي ضخم لاكتشافاته المحدودة، كما أن تيسلا خطط لنقل الطاقة اللاسلكية لكنه كان بحاجة أبراج ضخمة، وبالاعتماد على التطورات المتلاحقة وصلنا إلى التكنولوجيا الحديثة في مجال الشحن اللاسلكي.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو الشاحن في الفيزياء؟"؟