Bui Nhat Minh
Intern Writer
Xin lỗi, không có khả năng di chuyển đồ vật bằng ý nghĩ.
Lần đầu tiên bạn sạc điện thoại bằng bộ sạc không dây có thể khiến bạn cảm thấy như đang sử dụng phép thuật, nhưng thực ra công nghệ này đã có từ 130 năm trước.
Tuy nhiên, mặc dù có lịch sử lâu đời, công nghệ này mới chỉ trở nên phổ biến. Trên thực tế, thị trường năng lượng không dây dự kiến sẽ vượt quá 40 tỷ đô la vào năm 2027, theo Allied Market Research.
Vậy, công nghệ khoa học viễn tưởng này hoạt động như thế nào và tại sao nó đột nhiên lại xuất hiện ở khắp mọi nơi?
Đây là hình ảnh minh họa hiện đại về thí nghiệm cảm ứng từ của Faraday, được ghi chép trong sách giáo khoa điện từ năm 1892.
Sạc không dây cho điện thoại thông minh thực ra không phải là ý tưởng mới lạ. Nó thậm chí còn cũ hơn cả Ford Model T.
Năm 1831, nhà vật lý người Anh Michael Faraday lần đầu tiên phát hiện ra những ý tưởng cơ bản về từ trường và điện dẫn đến sạc cảm ứng, giúp truyền năng lượng không dây giữa hai máy thu.
Ông đã mô tả thí nghiệm của mình, tạo ra "dòng điện bằng nam châm thông thường", trong một loạt bài giảng năm 1831 tại Hội Hoàng gia ở London. Faraday đã sử dụng pin lỏng để truyền dòng điện qua một cuộn dây nhỏ. Sau đó, khi nó di chuyển qua một cuộn dây lớn hơn, từ trường thay đổi—và tạo ra một điện áp tức thời.
Sau đó, có Nikola Tesla , người đã quyết tâm truyền điện mà không cần dây. Ông đã sử dụng các nguyên lý cơ bản của Faraday để lần đầu tiên chứng minh khả năng truyền năng lượng qua không khí. Ông đã tạo ra một từ trường giữa hai mạch, một máy phát và một máy thu, vào cuối thế kỷ 19.
Nếu bạn đang hình dung ra thứ gì đó giống hệt The Prestige thì bạn không sai đâu.
Hãy đến Đài quan sát Griffith ở Los Angeles và bạn có thể thấy lịch sử này đang diễn ra. Nguyên mẫu cuộn dây của Tesla đã được trưng bày ở đó từ năm 1937. Trong bản demo, nó cung cấp năng lượng cho một biển hiệu neon mà không cần bất kỳ dây nào—và đó chính xác là những gì đang diễn ra bên trong điện thoại thông minh của bạn khi bạn đặt nó vào bộ sạc không dây.
Từ những năm 1990, các công ty chăm sóc răng miệng đã nhúng bộ sạc không dây vào chân đế bàn chải đánh răng điện. Xe BMW sedan và iPhone dựa trên cùng một khái niệm như bàn chải đánh răng để thu được năng lượng không dây: sạc cảm ứng.
Sạc cảm ứng truyền năng lượng từ bộ sạc đến bộ thu ở mặt sau của điện thoại thông qua cảm ứng điện từ. Bên trong đế sạc là một cuộn cảm ứng tạo ra trường điện từ dao động. Cuộn cảm ứng trong điện thoại thông minh giúp chuyển đổi trường từ đó trở lại thành điện để sạc pin, giống như Tesla đã làm vào những năm 1800 với bộ phát và bộ thu lớn của ông—chỉ nhỏ hơn.
Cuộn dây bên trong bộ sạc càng lớn thì bạn có thể di chuyển điện thoại, máy tính xách tay hoặc thiết bị khác càng xa. Có hai tiêu chuẩn chính cho sạc không dây và hầu hết điện thoại thông minh đều hỗ trợ cả hai:
Tiêu chuẩn Qi của Wireless Power Consortium (phát âm là "chee"): Chủ yếu được sử dụng cho điện thoại thông minh, tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho các thiết bị tiêu dùng khác. Theo liên minh, hiện có khoảng 3.700 sản phẩm được chứng nhận Qi trên thị trường và mỗi sản phẩm có thể hỗ trợ từ năm đến 15 watt.
Tương lai
Sạc không dây không phổ biến trong hầu hết các ứng dụng vì có giới hạn về khoảng cách giữa thiết bị và đế sạc. Nhưng các công ty như WiTricity, được thành lập bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Boston, tập trung vào việc tạo ra sạc điện thực sự thiết thực cho các ứng dụng trong thế giới thực.
Giám đốc điều hành của WiTricity, Morris Kesler, chia sẻ với NPR rằng ông hình dung về một tương lai mà sạc không dây trở nên phổ biến.
"Bạn lái xe điện vào gara, nơi có các tấm sạc không dây trên sàn", ông nói. "Bạn mở cửa nhà và ném điện thoại di động lên bệ bếp, nơi công nghệ sạc không dây được tích hợp sẵn trên bệ bếp".
Trong khi đó, vào năm 2017, các nhà khoa học tại Disney Research đã chứng minh rằng sạc không dây ngoài trời là khả thi. Điều đó có nghĩa là bạn có thể sạc điện thoại khi bộ thu ở bên kia phòng, giống như máy tính xách tay của bạn có thể sử dụng tín hiệu WiFi qua không khí mà không cần giữ nó qua cáp Ethernet.
Disney gọi nó là "cộng hưởng khoang bán tĩnh" và nó cho phép các cấu trúc như tủ tạo ra các trường từ bán tĩnh "cung cấp an toàn hàng kilowatt điện đến các máy thu di động được đặt ở hầu hết mọi nơi bên trong".
Tesla hẳn sẽ rất tự hào.
Sạc không dây có đáng sử dụng không?
Sạc không dây sử dụng nhiều năng lượng hơn sạc thông thường, nghĩa là hóa đơn tiền điện cao hơn một chút. Vì nó cũng kém hiệu quả hơn , năng lượng bị mất chủ yếu ở dạng nhiệt, có thể khiến pin của bạn bị hao mòn nhiều hơn.
Điều đó đặt ra câu hỏi: các công ty có thể làm gì để giảm thiểu tình trạng mất năng lượng này? Wireless Power Consortium cho biết 30 phần trăm năng lượng bị lãng phí trung bình trong mỗi lần sạc có thể chỉ chiếm chưa đến một xu trên hóa đơn của bạn.
Tuy nhiên, chi phí môi trường vẫn đang tăng lên. Trong khi một chiếc điện thoại thông minh chỉ cần 5 watt để sạc, thì hiện nay có khoảng 1 tỷ điện thoại đang được sử dụng. Nếu mỗi chiếc sử dụng một loại bộ sạc không dây nào đó, thì con số đó sẽ tăng lên 1,13 nghìn tỷ watt năng lượng, nghĩa là lãng phí ròng 225 tỷ watt năng lượng mỗi năm.
Theo dữ liệu từ báo cáo năm 2012 của Ủy ban Năng lượng California, lượng năng lượng lãng phí đó tạo ra khoảng 100.000 tấn ô nhiễm carbon dioxide mỗi năm. Thay vào đó, nó có thể cung cấp điện cho 35.000 ngôi nhà.
Nhưng này, ít nhất bạn sẽ không bao giờ phải tìm kiếm cáp sạc khác nữa. (popularmechanics)
Lần đầu tiên bạn sạc điện thoại bằng bộ sạc không dây có thể khiến bạn cảm thấy như đang sử dụng phép thuật, nhưng thực ra công nghệ này đã có từ 130 năm trước.
Tuy nhiên, mặc dù có lịch sử lâu đời, công nghệ này mới chỉ trở nên phổ biến. Trên thực tế, thị trường năng lượng không dây dự kiến sẽ vượt quá 40 tỷ đô la vào năm 2027, theo Allied Market Research.
Vậy, công nghệ khoa học viễn tưởng này hoạt động như thế nào và tại sao nó đột nhiên lại xuất hiện ở khắp mọi nơi?
Đầu tiên, một Lịch sử
Đây là hình ảnh minh họa hiện đại về thí nghiệm cảm ứng từ của Faraday, được ghi chép trong sách giáo khoa điện từ năm 1892.
Sạc không dây cho điện thoại thông minh thực ra không phải là ý tưởng mới lạ. Nó thậm chí còn cũ hơn cả Ford Model T.
Năm 1831, nhà vật lý người Anh Michael Faraday lần đầu tiên phát hiện ra những ý tưởng cơ bản về từ trường và điện dẫn đến sạc cảm ứng, giúp truyền năng lượng không dây giữa hai máy thu.
Ông đã mô tả thí nghiệm của mình, tạo ra "dòng điện bằng nam châm thông thường", trong một loạt bài giảng năm 1831 tại Hội Hoàng gia ở London. Faraday đã sử dụng pin lỏng để truyền dòng điện qua một cuộn dây nhỏ. Sau đó, khi nó di chuyển qua một cuộn dây lớn hơn, từ trường thay đổi—và tạo ra một điện áp tức thời.
Sau đó, có Nikola Tesla , người đã quyết tâm truyền điện mà không cần dây. Ông đã sử dụng các nguyên lý cơ bản của Faraday để lần đầu tiên chứng minh khả năng truyền năng lượng qua không khí. Ông đã tạo ra một từ trường giữa hai mạch, một máy phát và một máy thu, vào cuối thế kỷ 19.
Nếu bạn đang hình dung ra thứ gì đó giống hệt The Prestige thì bạn không sai đâu.
Hãy đến Đài quan sát Griffith ở Los Angeles và bạn có thể thấy lịch sử này đang diễn ra. Nguyên mẫu cuộn dây của Tesla đã được trưng bày ở đó từ năm 1937. Trong bản demo, nó cung cấp năng lượng cho một biển hiệu neon mà không cần bất kỳ dây nào—và đó chính xác là những gì đang diễn ra bên trong điện thoại thông minh của bạn khi bạn đặt nó vào bộ sạc không dây.
Sạc không dây hoạt động như thế nào?
Các nhà khoa học đầu tiên có thể đã phát hiện ra sạc không dây, nhưng họ không thể tìm ra nhiều ứng dụng thực tế cho nó - ít nhất là không phải lúc đầu. Trước khi có điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh và xe điện, hầu hết các ứng dụng của sạc không dây đều chỉ là ... bàn chải đánh răng điện.Từ những năm 1990, các công ty chăm sóc răng miệng đã nhúng bộ sạc không dây vào chân đế bàn chải đánh răng điện. Xe BMW sedan và iPhone dựa trên cùng một khái niệm như bàn chải đánh răng để thu được năng lượng không dây: sạc cảm ứng.
Sạc cảm ứng truyền năng lượng từ bộ sạc đến bộ thu ở mặt sau của điện thoại thông qua cảm ứng điện từ. Bên trong đế sạc là một cuộn cảm ứng tạo ra trường điện từ dao động. Cuộn cảm ứng trong điện thoại thông minh giúp chuyển đổi trường từ đó trở lại thành điện để sạc pin, giống như Tesla đã làm vào những năm 1800 với bộ phát và bộ thu lớn của ông—chỉ nhỏ hơn.
Cuộn dây bên trong bộ sạc càng lớn thì bạn có thể di chuyển điện thoại, máy tính xách tay hoặc thiết bị khác càng xa. Có hai tiêu chuẩn chính cho sạc không dây và hầu hết điện thoại thông minh đều hỗ trợ cả hai:
Tiêu chuẩn Qi của Wireless Power Consortium (phát âm là "chee"): Chủ yếu được sử dụng cho điện thoại thông minh, tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho các thiết bị tiêu dùng khác. Theo liên minh, hiện có khoảng 3.700 sản phẩm được chứng nhận Qi trên thị trường và mỗi sản phẩm có thể hỗ trợ từ năm đến 15 watt.
Tương lai
Sạc không dây không phổ biến trong hầu hết các ứng dụng vì có giới hạn về khoảng cách giữa thiết bị và đế sạc. Nhưng các công ty như WiTricity, được thành lập bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Boston, tập trung vào việc tạo ra sạc điện thực sự thiết thực cho các ứng dụng trong thế giới thực.
Giám đốc điều hành của WiTricity, Morris Kesler, chia sẻ với NPR rằng ông hình dung về một tương lai mà sạc không dây trở nên phổ biến.
"Bạn lái xe điện vào gara, nơi có các tấm sạc không dây trên sàn", ông nói. "Bạn mở cửa nhà và ném điện thoại di động lên bệ bếp, nơi công nghệ sạc không dây được tích hợp sẵn trên bệ bếp".
Trong khi đó, vào năm 2017, các nhà khoa học tại Disney Research đã chứng minh rằng sạc không dây ngoài trời là khả thi. Điều đó có nghĩa là bạn có thể sạc điện thoại khi bộ thu ở bên kia phòng, giống như máy tính xách tay của bạn có thể sử dụng tín hiệu WiFi qua không khí mà không cần giữ nó qua cáp Ethernet.
Disney gọi nó là "cộng hưởng khoang bán tĩnh" và nó cho phép các cấu trúc như tủ tạo ra các trường từ bán tĩnh "cung cấp an toàn hàng kilowatt điện đến các máy thu di động được đặt ở hầu hết mọi nơi bên trong".
Tesla hẳn sẽ rất tự hào.
Sạc không dây có đáng sử dụng không?
Sạc không dây sử dụng nhiều năng lượng hơn sạc thông thường, nghĩa là hóa đơn tiền điện cao hơn một chút. Vì nó cũng kém hiệu quả hơn , năng lượng bị mất chủ yếu ở dạng nhiệt, có thể khiến pin của bạn bị hao mòn nhiều hơn.
Điều đó đặt ra câu hỏi: các công ty có thể làm gì để giảm thiểu tình trạng mất năng lượng này? Wireless Power Consortium cho biết 30 phần trăm năng lượng bị lãng phí trung bình trong mỗi lần sạc có thể chỉ chiếm chưa đến một xu trên hóa đơn của bạn.
Tuy nhiên, chi phí môi trường vẫn đang tăng lên. Trong khi một chiếc điện thoại thông minh chỉ cần 5 watt để sạc, thì hiện nay có khoảng 1 tỷ điện thoại đang được sử dụng. Nếu mỗi chiếc sử dụng một loại bộ sạc không dây nào đó, thì con số đó sẽ tăng lên 1,13 nghìn tỷ watt năng lượng, nghĩa là lãng phí ròng 225 tỷ watt năng lượng mỗi năm.
Theo dữ liệu từ báo cáo năm 2012 của Ủy ban Năng lượng California, lượng năng lượng lãng phí đó tạo ra khoảng 100.000 tấn ô nhiễm carbon dioxide mỗi năm. Thay vào đó, nó có thể cung cấp điện cho 35.000 ngôi nhà.
Nhưng này, ít nhất bạn sẽ không bao giờ phải tìm kiếm cáp sạc khác nữa. (popularmechanics)
