[مَعين جنيد]

بسم الله الرحمن الرحيم


نقل القدرة لاسلكيا من حلم إلى حقيقة!

إعداد و ترجمة: مَعين يحيى بن جنيد
قسم الفيزياء و الفلك - جامعة الملك سعود

الجزء الأول:

إن فوضى أسلاك الكهرباء الموصولة بالكمبيوترات، و الهواتف، و أجهزة التلفاز، و كل ما حولنا من أجهزة كهربائية قد تؤول إلى الزوال—إذ تمكن فريق من الفيزيائيين من معهد ماساتيوستس للتقنية MIT بأمريكا من إجراء تجربة أظهروا فيها إمكانية نقل القدرة بدون أسلاك توصيل و ذلك باستخدام أناتل antennas رنين خاصة. فقد طور الفريق منظومة لإضاءة مصباح (قدرته 60 وات) موضوع على بعد مترين من جهاز إرسال لاسلكي. و زعم الفريق أنه بالإمكان تصغير حجم المنظومة بحيث يصبح بالإمكان استخدامها في الأجهزة المحمولة بدون فقد يذكر في الكفاءة الكهربية. و قد نشر البحث في مجلة العلم (Science.1143254).

إن فكرة نقل القدرة بلا أسلاك ليست مفهوما جديدا—ففي بدايات القرن الماضي (1900م) و قبل أن تطرح شبكات الكهرباء للاستخدام، قام المخترع الصربي تسلا Tesla بتصور حياة قائمة على الأجهزة الكهربية تنتقل فيها القدرة بلا أسلاك و ذلك باستخدام شبكة من "ملفات تسلا" Tesla coils ذات فولطية عالية (فرق جهد عالي). و على الرغم من عدم تبني المجتمع العلمي لفكرته و ذلك لما تحتويه من مخاطر بسبب المجالات الكهربية العالية؛ إلا أن شعلة الاهتمام بنقل القدرة بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي من أجهزة إرسال خاصة قد عادت للظهور بسبب عدة مقترحات بحثية حديثة واعدة. و لكن –و مع الأسف-، فإن تلك المنظومات التي اعتمدت على فكرة أجهزة إرسال تبث في جميع الاتجاهات قد أظهرت قلة الكفاءة و عدم الجدوى، كذلك فقد تبيّن أن المنظومات التي تعتمد على أجهزة إرسال ذات اتجاه محدد؛ هي غير عملية لمعظم التطبيقات و ذلك لأنها تحتاج إلى منطقة مستقيمة خالية من أي أجسام أو أجهزة بين جهاز الإرسال و الاستقبال.

في العام الماضي (2006)، اقترح فيزيائيون من MIT طريقة لتجنب تلك المشاكل و ذلك بتوظيف الموجات الكهرومغناطيسية اللاإشعاعية (المتلاشية) non-radiative EM wave. و تنشأ هذه الموجات عادة مع الموجات المنبعثة المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية wireless communication، إلا أنها تتحلل (تتلاشى) في زمن قصير بعد خروجها من الأنتل antenna.
ترتكز فكرة العالم مارين سولجاسيك Marin Soljacic و زملائه على أنه بحدوث حالة رنين بين جهاز الاستقبال و جهاز الإرسال فإن المجال المتلاشي evanescent field سيقوم بحث تيار كهربي بين الجهازين. و في هذا الحالة، فإن الأجهزة و الأجسام الموضوعة حول ذلك المجال لن تتأثر به لأنها لن تدخل في حالة رنين معه، و بالتالي فإنها لن تقطع الإرسال، و كذلك فهي لن تمتص –إلا النزر اليسير- من طاقة المجال.

لقد وضع Soljacic و زملاؤه فكرتهم النظرية في حيز التطبيق، حيث ابتكروا زوجا من الأناتل النحاسية على شكل حلقي (مثل الخاتم)، و قد وصلوا أحدها بمصدر تيار، بينما اتصل الآخر بمصباح (60 وات) على بعد مترين. و عندما وضعوا المصدر في حالة التشغيل حيث يسري التيار المتردد في الأول، فإن ذلك أدى إلى نشوء مجال مغناطيسي دخل في حالة رنين ازدواجي مع الآخر، و بالتالي أدى إلى نشوء تيار حثي (تأثيري). و على حسب زعم الفريق العلمي فإن ذلك التيار أضاء المصباح بكفاءة نقل مقدارها 40%، كما تنبأت نظريتهم بالضبط.

و على الرغم من أن أقطار الأناتل التي استخدمت في التجربة كانت تزيد قليلا عن نصف المتر، إلا أن الفريق العلمي أكد أنه بالإمكان إعداد نسخا مصغرة من تلك المنظومة بحيث تستخدم للأجهزة المتنقلة (المحمولة)، دون التضحية بالكفاءة. و يجدر بالذكر أن مثل تلك الأجهزة قد تستخدم في تطبيقات لأجهزة طبية و صناعية عديدة.

ختاما، سوف أقوم بإذن الله بطرح موضوع عن المقال الأول للفريق -في الجزء الثاني من الموضوع-، و الذي طرحت فيه الفكرة بشكل نظري مدعومة بمحاكاة بالحاسب الآلي؛ و ذلك لكي تتضح الفكرة في ذهن القارئ. و ربما نتطرق قليلا إلى بعض المفاهيم الفيزيائية المرتبطة بالموضوع.