Ressonância e energia sem fio

Eletrodomésticos criam campos eletromagnéticos relativamente pequenos. Por essa razão, os recarregadores de energia alojam os dispositivos a uma distância necessária para induzir corrente, o que só acontece se as bobinas estiverem próximas. Um campo maior e mais forte poderia induzir corrente a uma distância maior, mas o processo seria ineficiente. Como um campo magnético se distribui por todas as direções, um grande campo magnético seria um desperdício de energia.

Em novembro de 2006, pesquisadores do MIT descobriram uma maneira de transferir energia entre bobinas separadas por alguns metros. O grupo, liderado por Marin Soljacic, chegou à conclusão que é possível aumentar a distância entre as bobinas adicionando ressonância à solução.

Foto cedida por Stock.exchng O tamanho, o formato e a composição do material de um trompete determinam a sua freqüência de ressonância

Uma boa maneira de entender a ressonância é pensar no som. A estrutura física de um objeto -- como o tamanho e o formato de um trompete - determina a freqüência em que ele vibra. Essa é a sua freqüência de ressonância. É fácil fazer com que os objetos vibrem na sua freqüência de ressonância, mas é difícil fazer com que vibrem em outras freqüências. É por isso que, ao tocar um trompete, outro trompete próximo começa a vibrar. Ambos têm a mesma freqüência de ressonância.

Uma pesquisa no MIT descobriu que a indução pode acontecer de maneira diferente se os campos eletromagnéticos em volta das bobinas ressonarem na mesma freqüência. A teoria utiliza uma bobina de fios curva como indutor. Uma placa capacitiva, que armazena a carga, é acoplada em cada terminal da bobina. Quando a eletricidade passa pela bobina, ela começa a ressonar. A sua freqüência de ressonância é um produto da indutância da bobina e da capacitância das placas.

O sistema de energia sem fio do MIT utiliza uma bobina curva e placas capacitivas

Da mesma forma que uma escova de dentes elétrica, este sistema utiliza duas bobinas. A eletricidade, quando viaja em uma onda eletromagnética, pode criar um túnel de uma bobina para a outra, desde que tenham a mesma freqüência de ressonância. O efeito é similar ao modo como um trompete faz com que o outro que está próximo vibre.

Desde que as bobinas estejam distantes uma da outra, nada vai acontecer, já que os campos em volta delas não são fortes o suficiente. Da mesma forma, se duas bobinas ressonarem em freqüências diferentes, nada vai acontecer também. Mas se duas bobinas ressonantes com a mesma freqüência se aproximam, feixes de energia se movem da bobina transmissora para a bobina receptora. De acordo com a teoria, uma bobina pode até mesmo enviar eletricidade para diversas bobinas receptoras, desde que todas ressonem na mesma freqüência. Os pesquisadores chamaram este processo de transferência não radiativa de energia, já que envolve campos estacionários em volta das bobinas, em vez de campos que se espalham em todas as direções.

De acordo com a teoria, uma bobina pode recarregar qualquer dispositivo próximo, desde que as bobinas tenham a mesma freqüência de ressonância

O grupo do MIT sugere que este tipo de configuração pode energizar todos os dispositivos em um quarto. Algumas modificações seriam necessárias para enviar energia para longas distâncias.

Algumas pesquisas se propõem a enviar energia do espaço para a Terra. Vamos ver isso a seguir.