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Drahtlose Energieübertragung - von Tesla bis zur modernen Übertragungstechnologie

Im späten 19. Jahrhundert hatte Nikola Tesla die Vision, die gesamte Erde mit elektrischer Energie zu versorgen, die er drahtlos übertragen wollte. Er wollte sogar sowohl Dateninformation als auch Energie gleichzeitig übertragen. Obwohl seine Tesla-Transformatoren dazu nicht geeignet waren, haben sich neue Technologien entwickelt, die auf den alten Ideen aufbauen. Allerdings wird nicht Information und Energie auf dieselbe Weise übertragen, es haben sich hier verschiedene Technologien entwickelt.

Die Informationsübertragung mit elektromagnetischen Wellen hat sich schon lange etabliert, hierzu gehören Radio, TV, CB-Funk und natürlich auch der moderne Mobilfunk. Hier können niedrigere Sendeleistungen verwendet werden, denn es genügt nur ein kleines Signal, das den Empfänger erreichen muss, um die Information auslesen zu können. Viel neuer und noch nicht so etabliert ist die drahtlose Übertragung elektrischer Energie in Form von elektromagnetische Feldern, z.B., um Geräte mit Energie zu versorgen. Auf diese Technik wollen wir in diesem Versuch eingehen.

Elektrische Energie wird heutzutage über ein Magnetfeld übertragen, in dem man zwei Spulen verwendet, die sich jeweils in einem Schwingkreis befinden - eine Sende- und eine Empfängerspule. Stellt man die Frequenz dieser Schwingkreise auf ihre Resonanzfrequenz ein, ist die Übertragung besonders effizient. Man nennt dieses Verfahren daher resonant induktive Kopplung und man findet es in vielen Anwendungen, vor allem im sog. induktiven Laden von Elektrogeräten wie Mobiltelefonen oder sogar Autos. Obwohl der Wirkungsgrad dabei nicht so gut ist wie beim Laden mit Ladekabel (man hat also mehr Verluste) hat man den Vorteil des Ladens ohne Berührung.

In unserem Schülerlabor zeigen wir, wie die Drahtlose Energieübertragung funktioniert. Wir beginnen mit den historischen Versuchen mit Hilfe von Nikola Teslas Transformator ("Tesla-Trafo") und arbeiten uns vor zur Technik der resonant-induktiven Kopplung, wie sie heutzutage verwendet wird.