هل يمكن أن تنتقل الكهرباء لاسلكياً؟

تنتقل الكهرباء في الهواء أو الفراغ على شكل موجات كهرومغناطيسية، لكن طاقتها تتناسب عكساً مع مربع المسافة، دون أن تتأثر بالزمن.

هذا يعني لو أن مسافة الانتقال اللاسلكي زادت بمقدار مرتين فإن قدرة التيار على الانتقال تقل 4 مرات، وإذا زادت المسافة 4 مرات، تقل قدرة التيار على الانتقال 16 مرة وهكذا.

هذا يحدث في الفراغ، وهي الظروف المثالية، فماذا يحدث في الظروف الطبيعية على الأرض؟ لنتحدث عن ذلك بالتفصيل قليلاً.

كيف ينتقل التيار الكهربائي لاسلكياً؟

التيار الكهربائي المتغيّر يكوّن مجالاً مغناطيسياً، والمجال المغناطيسي المتغيّر يولّد مجالاً كهربائياً، لذلك، فإن مبدأ انتقال التيار الكهربائي لاسلكياً بسيط للغاية، أن يولّد تياراً كهربائياً في أحد موصلين، هذا التيار يولّد مجالاً كهربائياً نتيجة لوجوده، ومجالاً مغناطيسياً نتيجة لأنه متغيّر، المجال المغناطيسي يولّد مجالاً كهربائياً أبعد قليلاً، وهكذا ينتقل التيار الكهربائي على شكل موجة كهرومغناطيسية ويقطع المسافة حتى الموصل الآخر، ويثير مجالاً مغناطيسياً فيه يولّد هذا المجال المغناطيسي تياراً كهربائياً، بذلك نكون كأننا نقلنا الكهرباء من الموصل الأول للثاني في الفراغ أو أي وسط.

لماذا نحتاج إلى أسلاك طالما ينتقل التيار الكهربائي لاسلكياً؟

المشكلة أن المجال يضعف كلما زادت المسافة، كما أن بعض الأوساط لها تأثيرات على التيار وتضعفه أكثر، مثلاً الهواء أو الماء له تأثير كبير.

فهل من المنطقي والعملي أن نطلق كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية لتتوزع على شكل كرة حول الموصل في كل الاتجاهات وتبددها ذرات الهواء، وجزء صغير من الطاقة فقط يصل للموصل الآخر، الذي يجب أن تكون مساحة سطحه أكبر من الموصل الأول، وهو شيء غير عملي بالنسبة للأجهزة المحمولة.

لنتخيل الموقف، عندما ينتقل التيار لاسلكياً لمسافة 100 متر، ستنخفض طاقته بـ 10 آلاف مرة على الأقل، هذا إن افترضنا أننا في الفراغ، هذه الطريقة تصلح فقط لنقل كمية ضئيلة من الطاقة، وتستخدم في الاتصالات اللاسلكية، أما نقل الطاقة الكهربائية، فهو غير عملي لأن معظم الطاقة تضيع.

نشرت هذه المقالة ضمن اتفاقية الشراكة التحريرية بين مجرة وكورا. وتمت الإجابة عن السؤال على موقع كورا من قبل محمد الرباط، مدرس مساعد في كلية الهندسة وحاصل على ماجستير الهندسة الإلكترونية.