La loi de l'interaction des courants électriques découverte par André Marie Ampère en 1820 a jeté les bases du développement ultérieur de la science de l'électricité et du magnétisme. 11 ans plus tard, Michael Faraday a établi expérimentalement qu'un champ magnétique variable généré par un courant électrique peut induire un courant électrique dans un autre conducteur. C'est ainsi que le premier transformateur électrique a été créé.
En 1864, James Clerk Maxwell a finalement systématisé les données expérimentales de Faraday, leur donnant la forme d'équations mathématiques précises, grâce auxquelles la base de l'électrodynamique classique a été créée, car ces équations décrivaient la relation du champ électromagnétique avec les courants et les charges électriques, et l'existence d'ondes électromagnétiques aurait dû en être une conséquence.
En 1888, Heinrich Hertz confirma expérimentalement l'existence des ondes électromagnétiques prédites par Maxwell. Son émetteur à étincelles avec un hacheur à bobine Rumkorf pouvait produire des ondes électromagnétiques allant jusqu'à 0,5 gigahertz, qui pourraient être reçues par plusieurs récepteurs accordés en résonance avec l'émetteur.
Les récepteurs pouvaient être situés à une distance allant jusqu'à 3 mètres, et lorsqu'une étincelle se produisait dans l'émetteur, des étincelles apparaissaient dans les récepteurs. C'est ainsi que se sont déroulées les premières expériences sur la transmission sans fil d'énergie électrique à l'aide d'ondes électromagnétiques.
En 1891, Nikola Tesla, étudiant les courants alternatifs haute tension et haute fréquence, est arrivé à la conclusion qu'il est extrêmement important à des fins spécifiques de sélectionner à la fois la longueur d'onde et la tension de fonctionnement de l'émetteur, et il n'est pas du tout nécessaire de rendre la fréquence trop élevée.
Le scientifique note que la limite inférieure des fréquences et des tensions auxquelles il a réussi à obtenir les meilleurs résultats à cette époque était de 15 000 à 20 000 oscillations par seconde à un potentiel de 20 000 volts. Tesla a reçu un courant haute fréquence et haute tension en appliquant une décharge oscillatoire d'un condensateur (voir - Transformateur de Tesla). Il a remarqué que ce type d'émetteur électrique convient à la fois à la production de lumière et à la transmission d'électricité pour produire de la lumière.
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Dans la période de 1891 à 1894, le scientifique a démontré à plusieurs reprises la transmission sans fil et la lueur des tubes à vide dans un champ électrostatique à haute fréquence, tout en notant que l'énergie du champ électrostatique est absorbée par la lampe, convertie en lumière et que l'énergie du champ électromagnétique est utilisée pour l'induction électromagnétique afin d'obtenir un effet similaire. le résultat est principalement réfléchi, et seule une petite fraction de celui-ci est convertie en lumière.
Même en utilisant la résonance lorsqu'elle est transmise à l'aide d'une onde électromagnétique, une quantité importante d'énergie électrique ne peut pas être transmise, a fait valoir le scientifique. Son objectif durant cette période de travail était de transmettre une grande quantité d'énergie électrique sans fil.
Jusqu'en 1897, parallèlement aux travaux de Tesla, des études sur les ondes électromagnétiques ont été menées par Jagdish Boche en Inde, Alexander Popov en Russie et Guglielmo Marconi en Italie.
Après les conférences publiques de Tesla, Jagdish Boche a parlé en novembre 1894 à Calcutta avec une démonstration de la transmission sans fil de l'électricité, où il a allumé de la poudre à canon, transmettant de l'énergie électrique à distance.
Après Boche, à savoir le 25 avril 1895, Alexandre Popov, en utilisant le code Morse, a transmis le premier message radio, et cette date (7 mai, nouveau style) est désormais célébrée chaque année en Russie sous le nom de "Radio Day".
En 1896, lorsque Marconi arriva en Grande-Bretagne, il fit la démonstration de son appareil en transmettant un signal en code Morse sur une distance de 1,5 kilomètre du toit du bureau de poste de Londres à un autre bâtiment. Après cela, il a amélioré son invention et a pu transmettre un signal le long de la plaine de Salisbury déjà à une distance de 3 kilomètres.
Tesla en 1896 transmet et reçoit avec succès des signaux à une distance d'environ 48 kilomètres entre l'émetteur et le récepteur. Cependant, aucun des chercheurs n'a réussi à transmettre une quantité significative d'énergie électrique sur une longue distance.
Expérimentant à Colorado Springs, en 1899, Tesla a écrit: "L'incohérence de la méthode d'induction semble être énorme comparée à la méthode d'excitation de la charge de terre et d'air." Ce sera le début de la recherche du scientifique visant à transmettre de l'électricité sur de longues distances sans utiliser de fils. En janvier 1900, Tesla notera dans son journal le succès du transfert d'énergie vers une bobine «réalisée dans le champ» à partir de laquelle la lampe était alimentée.
Et le succès le plus ambitieux du scientifique sera le lancement le 15 juin 1903 de la Wardencliffe Tower à Long Island, conçue pour transmettre l'énergie électrique sur des distances considérables en grandes quantités sans fil. L'enroulement secondaire mis à la terre du transformateur résonnant, surmonté d'un dôme sphérique en cuivre, devait exciter la charge de terre et les couches conductrices d'air pour devenir un élément du grand circuit résonnant.
Le scientifique a donc réussi à alimenter 200 lampes de 50 watts à une distance d'environ 40 kilomètres de l'émetteur. Cependant, sur la base de la faisabilité économique, le financement du projet a été arrêté par Morgan, qui dès le début a investi de l'argent dans le projet afin d'obtenir une communication sans fil, et le transfert d'énergie gratuite à l'échelle industrielle à distance, en tant qu'homme d'affaires, n'en était catégoriquement pas satisfait. En 1917, la tour, conçue pour la transmission sans fil d'énergie électrique, est détruite.
En savoir plus sur les expériences de Nikola Tesla ici: Méthode résonnante de transmission sans fil d'énergie électrique par Nikola Tesla.
Bien plus tard, de 1961 à 1964, un expert dans le domaine de l'électronique hyperfréquence, William Brown, a expérimenté aux Etats-Unis des voies de transmission d'énergie par un faisceau hyperfréquence.
En 1964, il teste pour la première fois un appareil (modèle d'hélicoptère) capable de recevoir et d'utiliser l'énergie d'un faisceau hyperfréquence sous forme de courant continu, grâce à un réseau d'antennes constitué de dipôles demi-onde, chacun étant chargé sur des diodes Schottky très efficaces. Déjà en 1976, William Brown avait transféré 30 kW de puissance par un faisceau de micro-ondes sur une distance de 1,6 km avec un rendement supérieur à 80%.
En 2007, un groupe de recherche du Massachusetts Institute of Technology dirigé par le professeur Marina Solyachich a réussi à transmettre de l'énergie sans fil sur une distance de 2 mètres. La puissance transmise était suffisante pour alimenter une ampoule de 60 watts.
Leur technologie (appelée WiTricity) est basée sur le phénomène de résonance électromagnétique. L'émetteur et le récepteur sont deux bobines de cuivre d'un diamètre de 60 cm chacune résonnant à la même fréquence. L'émetteur est connecté à une source d'énergie et le récepteur est connecté à une lampe à incandescence. Les boucles sont réglées sur 10 MHz. Le récepteur dans ce cas ne reçoit que 40 à 45% de l'électricité transmise.
À peu près au même moment, Intel a démontré une technologie de transmission d'énergie sans fil similaire.
En 2010, Haier Group, un fabricant chinois d'électroménagers, a dévoilé son produit unique au CES 2010, un téléviseur LCD entièrement sans fil basé sur cette technologie.
Andrey Povny