తీగరహిత శక్తి బదిలీ
శక్తి మూలం నుంచి విద్యుత్ లోడ్‌కు ఎటువంటి తీగలు అనుసంధానం చేయాల్సిన అవసరం లేకుండా విద్యుత్ శక్తి బదిలీ చేయడాన్ని తీగరహిత శక్తి బదిలీ (Wireless energy transfer) లేదా తీగరహిత విద్యుత్ (wireless power) అంటారు. అనుసంధానం చేసే తీగలు అననుకూలంగా, ప్రమాదకరంగా లేదా అసాధ్యంగా ఉన్న సందర్భాల్లో తీగరహిత బదిలీ ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. తీగరహిత విద్యుత్ బదిలీకి సంబంధించిన సమస్య రేడియో వంటి తీగరహిత సమాచార ప్రసారానికి భిన్నంగా ఉంటుంది. తీగరహిత సమాచార ప్రసారంలో నేపథ్య శబ్దం నుంచి సంకేతాన్ని ప్రత్యేకంగా ఉంచేందుకు శక్తి బాగా తక్కువ స్థాయిలో ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పొందిన శక్తి కీలకంగా మారుతుంది. తీగరహిత విద్యుత్ బదిలీలో, సమర్థత మరింత ముఖ్యమైన ప్రమాణంగా ఉంటుంది.  వ్యవస్థ సమర్థవంతంగా పని చేసేందుకు ఉత్పాదక కేంద్రం నుంచి పంపే శక్తిలో ఎక్కువ భాగం తప్పనిసరిగా గ్రాహకం లేదా గ్రాహకాలకు చేరుకోవాలి.
సాధారణంగా ప్రత్యక్ష ప్రేరణ, ఆపై ప్రతిధ్వనికారియైన అయస్కాంత ప్రేరణ (రెసోనెంట్ మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్) ను ఉపయోగించి తీగరహిత విద్యుత్ బదిలీని నిర్వహిస్తారు. సూక్ష్మ తరంగాలు లేదా లేజర్‌ల రూపంలో విద్యుదయస్కాంత వికిరణం కూడా దీని కోసం పరిగణలోకి తీసుకుంటున్న ఇతర పద్ధతుల్లో భాగంగా ఉంది.
ఒక వాహకం (కండక్టర్) గుండా ప్రయాణించే విద్యుత్ ప్రవాహంలో విద్యుత్ శక్తి ఉంటుంది.  ఒక సర్క్యూట్ (వలయం) గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం జరిగినప్పుడు వాహకం చుట్టూ విద్యుత్ వాహక నిరోధకంలో ఒక విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది; వాహకం చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు మరియు విద్యుత్ శక్తి యొక్క రేఖలు వాహకానికి ప్రకోష్టీయంగా ఉంటాయి.
ఒక ప్రత్యక్ష విద్యుత్ వలయంలో, నిరంతర ప్రవాహం ఉన్నట్లయితే, క్షేత్రాలు స్థిరంగా ఉంటాయి; వాహకం చుట్టూ ఉన్న ప్రదేశంలో ఒత్తిన స్ప్రింగ్ లేదా నిల్వచేసిన శక్తికి ప్రాతినిధ్యం వహించే ఒక కదులుతున్న ద్రవ్యరాశి వంటి ఒత్తిడితో కూడిన పరిస్థితి ఉంటుంది. ఒక ఏకాంతర ప్రవాహ వలయంలో, క్షేత్రాలు కూడా ఏకాంతరంగా ఉంటాయి; అంటే, ప్రవాహం మరియు ఓల్టేజ్ యొక్క ప్రతి అర్ధ తరంగంతో అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం వాహకం వద్ద ప్రారంభమవుతుంది, కాంతి వేగంతో వెలుపలివైపు ఆవరణలోకి వెళుతుంది. ఓల్టేజ్ మరియు ప్రవాహంతో ప్రేరేపించడం ద్వారా మరో వాహకాన్ని ఈ ఏకాంతర క్షేత్రాలు ప్రభావితం చేస్తాయి.
వలయంలో విద్యుత్ పరిస్థితుల్లో అంతర్గత లేదా బహిర్గత వంటి ఏదైనా మార్పు వలయం యొక్క నిల్వవున్న అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి తిరిగి సర్దుబాటు చేయడానికి దారితీస్తుంది, అంటే దీనిని ట్రాన్సియెంట్‌గా పిలుస్తారు. ఒక ప్రేరక వలయం ద్వారా ఒక కండెన్సర్ ఉత్సర్గం (డిచ్ఛార్జ్) యొక్క సాధారణ లక్షణాన్ని 
ట్రాన్సియెంట్ కలిగివుంటుంది. అందువలన ఒక ప్రేరక వలయం ద్వారా కండెన్సర్ ఉత్సర్గం యొక్క ఈ దృగ్విషయం ఇంజనీర్‌కు అత్యంత ముఖ్యమైన విషయంగా ఉంటుంది, విద్యుత్ వలయాల్లో అధిక ఓల్టేజ్ మరియు అధిక పౌనఃపున్య సమస్యలకు ఇది మొదటి కారణంగా ఉంటుంది.
క్షేత్రాలను సృష్టించే వాహకంలో ప్రవాహం మరియు ఓల్టేజ్ యొక్క తీవ్రతకు మరియు పౌనఃపున్యానికి విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణ అనుపాతంలో ఉంటుంది. పౌనఃపున్యం ఎక్కువయ్యేకొద్ది ప్రేరణ ప్రభావం తీవ్రత కూడా పెరుగుతుంది. క్షేత్రాలను (ప్రాథమిక) సృష్టించే ఒక వాహకం నుంచి క్షేత్రాల ప్రభావం చూపే ఏదైనా ఇతర వాహకానికి (ద్వితీయ) శక్తి బదిలీ అవుతుంది. ప్రాథమిక వాహకం యొక్క శక్తిలో కొంత భాగం ద్వితీయ వాహకంలోకి ప్రేరకమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది, ప్రాథమిక వాహకంవ్యాప్తంగా శక్తి వేగంగా క్షీణిస్తుంది. అధిక పౌనఃపున్య ప్రవాహం ఒక వాహకంవ్యాప్తంగా సుదూర ప్రదేశాలకు ప్రయాణించలేదు, అయితే పక్కనున్న వాహకాలకు ప్రేరణ ద్వారా వేగంగా తన యొక్క శక్తిని బదిలీ చేస్తుంది. అధిక పౌనఃపున్యం నుంచి ప్రతిఫలించే అధిక స్థాయి ప్రేరణ అనేది ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహ వ్యవస్థల యొక్క కనిష్ఠ పౌనఃపున్య శక్తి నుంచి అధిక పౌనఃపున్య వ్యాఘాతాల విస్తరణలో స్పష్టమైన వ్యత్యాసానికి వివరణగా ఉంటుంది. పౌనఃపున్యం అధిక స్థాయికి చేరేకొద్ది మరింత ప్రబలమవుతుంది, ఇది ప్రదేశంవ్యాప్తంగా ఒక వలయం నుంచి మరో వలయానికి శక్తిని బదిలీ చేసే ప్రేరక ప్రభావాలుగా మారుతుంది. శక్తి వేగంగా క్షీణించేకొద్ది, ప్రవాహం వలయంవ్యాప్తంగా క్రమక్రమంగా నశిస్తుంది, దృగ్విషయం మరింత స్థానికంగా మారుతుంది.
అందువలన ఒక నిరంతర ప్రవాహ వలయంలో వాహకం యొక్క లోపల దృగ్విషయం మరియు వాహకం వెలుపల ప్రదేశంలో-విద్యుత్ క్షేత్రం-దృగ్విషయం భాగంగా ఉండే విద్యుత్ శక్తి యొక్క ప్రవాహాన్ని స్థిరమైన అయస్కాంత మరియు విద్యున్నిరోధక ఒత్తిడి పరిస్థితిగా చెప్పవచ్చు, ఒక ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహ వలయంలో మార్పులు జరుగుతాయి, అంటే, వాహకం చేత ప్రారంభించబడే ఒక విద్యుత్ తరంగం కాంతి వేగంతో ఆవరణ ద్వారా ప్రయాణించే సుదూర-క్షేత్ర విద్యుత్ అయస్కాంత వికిరణంగా మారుతుంది.
విద్యుత్ శక్తి సరఫరా మరియు పంపిణీలో వాహకం లోపల ఉండే దృశ్యం అత్యంత ముఖ్యమైనది, వాహకం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సాధారణంగా అప్పుడప్పుడు మాత్రమే పరిశీలిస్తుంటారు. దీనికి భిన్నంగా, "రేడియో" సమాచార ప్రసారాల కోసం విద్యుత్ శక్తిని ఉపయోగించడంలో వాహకం వెలుపల విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు మాత్రమే ముఖ్యమైనవిగా ఉంటాయి, అంటే విద్యుత్ అయస్కాంత వికిరణం సందేశాన్ని ప్రసారం చేయడంలో కీలకమైనదిగా ఉంటుంది. వాహకంలో దృగ్విషయాన్ని, అంటే ప్రారంభ నిర్మాణంలో ప్రవాహాన్ని, ఉపయోగించుకోదు.
వాహకంలో విద్యుత్ ఆవేశ స్థానభ్రంశం ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని, తత్ఫలితంగా విద్యుత్ శక్తి యొక్క రేఖలను సృష్టిస్తుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం వాహకానికి ఏకకేంద్రక దిశలో గరిష్ఠ స్థాయిలో లేదా దాదాపుగా దానికి దగ్గరగా ఉంటుంది. అంటే, ఒక ఫెర్రోమాగ్నటిక్ పదార్థం వాహకానికి రుజుకోణాల వద్ద ఒక దిశలో తననితాను అమర్చుకుంటుంది. వాహకానికి ప్రకోష్టీయ దిశలో లేదా దాదాపుగా ఇటువంటి మార్గంలో విద్యుత్ క్షేత్రం గరిష్ఠ స్థాయిలో ఉంటుంది. వాహకానికి ఒక ప్రకోష్టీయ దిశలో విద్యుత్ క్షేత్ర భాగం అమలవుతుంది మరియు విద్యున్నిరోధక భాగాలు వాహకానికి ప్రకోష్టీయంగా ఆకర్షించబడటం లేదా వికర్షించబడటం జరగవచ్చు.
శక్తి ప్రయాణించే ఒక వలయం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఒకదానికి ఒకటి లంబ కోణంలో మూడు ప్రధాన అక్షాలు ఉంటాయి:
విద్యుత్ వలయంలో అనేక వాహకాలు ఉన్నట్లయితే, వాహకాల యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రాలు ఒకదానిపై ఒకటి ఆధ్యారోహణ చెందుతాయి, తత్ఫలితంగా అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు మరియు విద్యుత్ శక్తి యొక్క రేఖలు వరుసగా ఏకకేంద్రకంగా మరియు ప్రకోష్టీయంగా ఉంటాయి, వాహకం యొక్క "దాదాపుగా తక్షణ పొరుగు ప్రదేశం" మాత్రం ఇందుకు మినహాయింపు. సమాంతర వాహకాల మధ్య అవి వలయాల యొక్క సంయోజకంగా ఉంటాయి. వాహకంలో లేదా అయస్కాంత క్షేత్రంలో లేదా విద్యుత్ క్షేత్రంలో శక్తి వినియోగం వలయంవ్యాప్తంగా శక్తి ప్రవాహానికి అనుపాతంలో ఉండదు. అయితే, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత యొక్క లబ్ధం శక్తి లేదా విద్యుత్ ప్రవాహానికి అనుపాతంలో ఉంటుంది, అందువలన విద్యుత్ i మరియు e అనే రెండు భాగాల లబ్ధంగా వస్తుంది, ఈ భాగాలను వరుసగా అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క తీవ్రతలకు అనుపాతంగా ఎంపిక చేస్తారు. ప్రవాహంగా పిలిచే భాగాన్ని విద్యుత్ శక్తి యొక్క లబ్ధమూలంగా నిర్వచిస్తారు, విద్యుత్ శక్తి అయస్కాంత క్షేత్రానికి అనుపాతంగా ఉంటుంది, ఓల్టేజ్‌గా పిలిచే మరో భాగాన్ని విద్యుత్ క్షేత్రానికి అనుపాతంగా ఉండే విద్యుత్ శక్తి యొక్క లబ్ధమూలంగా నిర్వచిస్తారు.
"రేడియో" సమాచార ప్రసారాల్లో ప్రసార యాంటెన్నా యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రం ఒక రేడియో తరంగం మాదిరిగా ఆవరణవ్యాప్తంగా వ్యాపిస్తుంది, దీని యొక్క అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ ప్రభావం ద్వారా గ్రహించబడే గ్రాహక యాంటెన్నాపై ఇది ప్రభావం చూపుతుంది. రేడియో తరంగాలు, సూక్ష్మతరంగాలు, పరారుణ వికిరణం, దృగ్గోచర కాంతి, అతినీలలోహిత వికిరణం, ఎక్స్ కిరణాలు, మరియు గామా కిరణాలు ఒకేవిధమైన విద్యుదయస్కాంత వికిరణ దృగ్విషయాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, కంపనం యొక్క పౌనఃపున్యంలో మాత్రమే ఇవి ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ద్వారా శక్తి బదిలీ ఎక్కువగా అయస్కాంత తత్వంపై ఆధారపడుతుంది, అయితే ధారణి సంధానాన్ని కూడా సాధించవచ్చు.
విద్యుత్ గతిక ప్రేరణ తీగరహిత బదిలీ పద్ధతి ఉపయోగించిన తరంగదైర్ఘ్యంలో ఆరో వంతు వరకు దూరాలకు సమీప క్షేత్రంగా ఉంటుంది. సమీప క్షేత్ర శక్తి స్వయంగా వికిరణేతరంగా ఉంటుంది, అయితే కొంత వికరణ నష్టాలు సంభవిస్తాయి. అంతేకాకుండా సాధారణంగా నిరోధక నష్టాలు కూడా జరుగుతాయి. విద్యుత్ గతిక ప్రేరణతో, ఒక ప్రాథమిక తీగచుట్టు ద్వారా ప్రయాణించే విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది ద్వితీయ తీగచుట్టు (కాయిల్) తనలో ఒక ప్రవాహాన్ని సృష్టించుకునేందుకు తోడ్పడుతుంది. అధిక సమర్థతను సాధించేందుకు సంధానాన్ని బాగా బిగువుగా ఏర్పాటు చేయాలి. ప్రాథమిక తీగచుట్టు నుంచి దూరం పెరిగేకొద్ది, అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఎక్కువ భాగం ద్వితీయ తీగచుట్టుకు దూరమవుతుంది. బాగా తక్కువ దూరాల్లో కూడా ప్రేరక సంధానం స్థూలంగా అసమర్థత ప్రదర్శిస్తుంది, బదిలీ అయిన శక్తిలో ఎక్కువ భాగాన్ని నిరుపయోగం చేస్తుంది.
ఒక విద్యుత్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ఈ చర్యను తీగరహిత విద్యుత్ బదిలీ యొక్క అతి సాధారణ రూపంగా చెప్పవచ్చు. ఒక ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ప్రాథమిక మరియు ద్వితీయ వలయాలు నేరుగా అనుసంధానం చేయబడివుండవు. పరస్పర ప్రేరణగా తెలిసిన ఒక ప్రక్రియ ద్వారా శక్తి బదిలీ జరుగుతుంది. ప్రాథమిక ఓల్టేజ్‌ను పెంచడం లేదా తగ్గించడం మరియు విద్యుత్ పృథక్కరణానికి ప్రధాన విభాగాలు దోహదపడతాయి. మొబైల్ ఫోన్ మరియు విద్యుత్ టూత్‌బ్రష్ బ్యాటరీ ఛార్జర్‌లు మరియు విద్యుత్ శక్తి సరఫరా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లను ఈ సిద్ధాంతాన్ని ఏ విధంగా ఉపయోగిస్తారనేందుకు ఉదాహరణలుగా చెప్పవచ్చు. ఇండక్షన్ కుకర్‌లు కూడా ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తాయి. ఈ ప్రాథమిక రకానికి చెందిన తీగరహిత బదిలీ యొక్క ప్రధాన లోటు ఏమిటంటే తక్కువ పరిధిలో పనిచేస్తుంది. సమర్థవంతంగా సంధానం జరిగేందుకు గ్రాహకి తప్పనిసరిగా నేరుగా ప్రసారిణి (ట్రాన్స్‌మిటర్) లేదా ప్రేరక భాగానికి పక్కన ఉండాలి.
ప్రతిధ్వని యొక్క అనువర్తనం పరిస్థితిని కొంతవరకు మెరుగుపరుస్తుంది. ప్రతిధ్వని సంధానాన్ని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు ప్రసారిణి (ట్రాన్స్‌మిటర్) మరియు గ్రాహకి ప్రేరకాలు ఒక పరస్పర పౌనఃపున్యానికి సర్దుబాటు చేయబడతాయి, ప్రేరక ప్రవాహం ఒక సైనుసోయిడల్ నుంచి సైనుసోయిడల్ యేతర స్వల్పకాల తరంగరూపానికి మారుతుంది. బహుళ చక్రాల్లో స్వల్పకాల తరంగాలతో శక్తి బదిలీ జరుగుతుంది. ఈ మార్గంలో ప్రాథమిక తీగచుట్టు యొక్క పరిమాణం కంటే కొన్నిరెట్లు ఎక్కువ దూరంలో గణనీయమైన శక్తి బదిలీ జరుగుతుంది. ప్రసారక మరియు గ్రాహక తీగచుట్టలు సాధారణంగా ఏక పొర సోలినాయిడ్‌లుగా లేదా శ్రేణిలో అమర్చిన కెపాసిటర్‌ల సమతల చుట్టులుగా ఉంటాయి, ఇవి ప్రసారిణి పౌనఃపున్యానికి గ్రాహక భాగాన్ని సర్దుబాటు చేసేందుకు వీలు కల్పిస్తుంది.
ల్యాప్‌టాప్ కంప్యూటర్‌లు మరియు సెల్‌ఫోన్‌లు, మెడికల్ ఇంప్లాంట్‌లు మరియు విద్యుత్ వాహనాలు వంటి వహనీయ పరికరాల యొక్క బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేయడం ప్రతిధ్వని-విస్తారిత విద్యుత్ గతిక ప్రేరణ యొక్క సాధారణ ఉపయోగాలుగా ఉన్నాయి. ఒక స్థానికీకరించిన ఛార్జింగ్ పద్ధతి ఒక బహుళపొరలు గల చుట్టల బారు నిర్మాణంలో తగిన ప్రసారక తీగచుట్టను ఎంపిక చేస్తుంది. శక్తి బదిలీ సమర్థతను గరిష్ఠ స్థాయికి తీసుకొచ్చేందుకు ప్రతిధ్వనిని తీగరహిత ఛార్జింగ్ ప్యాడ్ (ప్రసారిణి వలయం) మరియు గ్రాహక మాడ్యూల్ (లోడ్‌లో చేర్చబడి ఉంటుంది) రెండింటిలో ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతి మొబైల్ ఫోన్‌ల వంటి వహనీయ విద్యుత్ పరికరాల కోసం అన్నిచోట్లా తీగరహిత ఛార్జింగ్ ప్యాడ్‌లకు అనువైనదిగా ఉంటుంది. Qi వైర్‌లెస్ ఛార్జింగ్ ప్రమాణంలో భాగంగా దీనిని స్వీకరించారు.
ఎటువంటి బ్యాటరీలు లేని విద్యుత్ పరికరాలకు కూడా దీనిని ఉపయోగిస్తారు, వీటికి ఉదాహరణ RFID ప్యాచ్‌లు మరియు కాంటాక్ట్‌లెస్ స్మార్ట్‌కార్డ్‌లు, విద్యుత్ శక్తిని ప్రాథమిక ప్రేరకం నుంచి టెస్లా కాయిల్ వైర్‌లెస్ పవర్ ట్రాన్స్‌మిటర్‌ల యొక్క హెలికాల్ రెజోనేటర్‌కు సంధానం చేసేందుకు కూడా దీనిని ఉపయోగించడం జరుగుతుంది.
స్థిర విద్యుత్ లేదా ధారణి సంధానం అనేది ఒక విద్యున్నిరోధకం గుండా విద్యుత్ శక్తి ప్రయాణించడాన్ని సూచిస్తుంది. ఆచరణలో ఇది వాహక భాగంపై పైకి ఉండే రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వేరుచేసిన టెర్మినళ్లు, ప్లేట్‌లు, ఎలక్ట్రోడ్‌లు లేదా నోడ్‌ల మధ్య ఒక విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రవణత లేదా అవకలన ధారణత్వంగా ఉంటుంది. అధిక విభవం మరియు అధిక పౌనఃపున్యం యొక్క ఒక ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం ద్వారా విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. నిర్దిష్ట ఫలకాలు మరియు పాటవ పరికరం మధ్య ధారణత్వం ఒక ఓల్టేజ్ విభాజకాన్ని సృష్టిస్తుంది.
వాతావరణం గుండా ప్రసారమయ్యే విద్యుత్ శక్తిని గ్రాహక పరికరాలు ఉపయోగిస్తాయి. ఒక ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా శక్తితో సంధానం చేయబడిన తీగరహిత దీపాలు వెలగడాన్ని టెస్లా ప్రదర్శించారు.
స్థిర విద్యుత్ ప్రేరణ సిద్ధాంతం విద్యుత్ వాహక తీగరహిత బదిలీ పద్ధతికి వర్తిస్తుంది.
సుదూర క్షేత్ర పద్ధతులు బాగా దూరంగా పరిధుల్లో పని చేస్తాయి, తరచుగా పలు కిలోమీటర్‌ల పరిధిలో వీటిని అమలు చేస్తుంటారు, వీటి విషయంలో పరికరాల యొక్క వ్యాసం కంటే దూరం బాగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. రేడియో తరంగం మరియు ఆప్టికల్ పరికరాలతో సుదూర పరిధులకు ఉపయోగించడానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే సుదూర క్షేత్రంలో విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని గ్రాహక ప్రదేశం యొక్క (అధిక నిర్దేశకత ఉన్న యాంటెన్నాలు లేదా బాగా-సమాంతరంగా ఏర్పాటు చేసిన లేజర్ పుంజాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా) ఆకృతిని పోలినట్లుగా చేయవచ్చు, తద్వారా దాదాపుగా ఉద్గారమైన మొత్తం శక్తిని సుదూర పరిధులకు తీసుకెళ్లవచ్చు. యాంటెన్నాల యొక్క గరిష్ఠ నిర్దేశకత భౌతికంగా వివర్తనం ద్వారా పరిమితం చేయబడివుంటుంది.
ప్రసారిణి నుంచి గ్రాహకి వరకు మధ్య దూరం, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ప్రామాణిక రేడియో పౌనఃపున్యం ఉన్న యాంటెన్నా నమూనాలో ఉపయోగించే రేలీగ్ ప్రమాణం లేదా వివర్తన పరిమితి ఆధారంగా భాగాల పరిమాణాన్ని నిర్ణయిస్తారు, ప్రామాణిక రేడియో పౌనఃపున్యం ఉన్న యాంటెన్నా నమూనాను లేజర్‌లకు కూడా వర్తింపజేస్తారు. రంధ్రం నుంచి ఒక అనియత దూరం వద్ద ఒక సుమారు ప్రదేశ పరిమాణాన్ని గుర్తించేందుకు రేలీగ్ ప్రమాణంతోపాటు ఐరీ వివర్తన పరిమితిని కూడా తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.
ఏదైనా రేడియో తరంగం, సూక్ష్మతరంగం లేదా లేజర్ పుంజం విస్తరిస్తాయని మరియు దూరం పెరిగేకొద్ది అవి బలహీనపడి మరియు వికీర్ణం చెందుతాయని రేలీగ్ ప్రమాణం నిర్దేశిస్తుంది; వికిరణం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం కంటే ప్రసారిణి యాంటెన్నా లేదా లేజర్ రంధ్రం పెద్దదిగా ఉంటాయి, పుంజం దట్టంగా ఉన్నట్లయితే దూరం పెరిగినప్పటికీ ఇది విస్తరించడం తక్కువ స్థాయిలో ఉంటుంది. చిన్న యాంటెన్నాల విషయంలో కూడా పార్శ్వ భాగాల కారణంగా అదనపు నష్టాలు సంభవిస్తాయి. ఇదిలా ఉంటే, లేజర్ రంధ్రం యొక్క భావన కూడా యాంటెన్నాకు గణనీయమైన స్థాయిలో భిన్నంగా ఉంటుంది. ప్రత్యేకంగా, తరంగదైర్ఘ్యం కంటే ఒక లేజర్ రంధ్రం ఎక్కువగా ఉన్నట్లయితే బహుళ-విధమైన వికిరణం ప్రేరేపించబడుతుంది, ఎక్కువగా ఒక పైబర్ లేదా ఆవరణలో ఉద్గారిత వికిరణం యొక్క సంధానం జరగడానికి ముందు కొల్లిమేటర్‌లు ఉపయోగిస్తారు.
చివరకు, భౌతికంగా పుంజదైర్ఘ్యాన్ని, పుంజాన్ని సృష్టించేందుకు ఉపయోగించిన విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యానికి సంబంధించిన పాత్ర పరిమాణం కారణంగా జరిగే వివర్తనం ద్వారా గుర్తిస్తారు. సూక్ష్మతరంగ శక్తి ప్రసారం లేజర్‌ల కంటే మరింత సమర్థవంతంగా ఉంటుంది, ఇది దుమ్ము లేదా నీటి తుంపర కారణంగా జరిగే వాతావరణ క్షీణతకు తక్కువ అవకాశం ఉంటుంది.
తరువాత పైన పేర్కొన్న ప్రమాణాలను కలపడం ద్వారా మరియు లబ్ధాలు మరియు యాంటెన్నా లక్షణాల కారణంగా జరిగిన నష్టాలు మరియు వికిరణం ప్రయాణించే మాధ్యమం యొక్క పారదర్శకత మరియు విక్షేపణలను జోడించడం ద్వారా విద్యుత్ స్థాయిలను గణించవచ్చు. ఈ ప్రక్రియను లింక్ బడ్జెట్‌ను గణించడంగా గుర్తిస్తారు.
విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలతో, ఎక్కువగా సూక్ష్మతరంగ పరిధిలో, సుదూర ప్రదేశాలకు చేరాలా శక్తి ప్రసారానికి వీలు కల్పించడం ద్వారా రేడియో తరంగాల ద్వారా శక్తి బదిలీని మరింత దిశాత్మకంగా మార్చవచ్చు. సూక్ష్మతరంగ శక్తిని తిరిగి విద్యుత్ శక్తిగా మార్చేందుకు ఒక రెక్టెన్నాను ఉపయోగించవచ్చు. రెక్టెన్నా మార్పిడి సమర్థతలు 95%పైగా సాకరమయ్యాయి. కక్ష్యల్లో తిరుగుతున్న సౌర శక్తి ఆధారిత ఉపగ్రహాల నుంచి భూమికి శక్తిని బదిలీ చేయడం కోసం సూక్ష్మతరంగాలను ఉపయోగించి శక్తి ప్రసారాన్ని ప్రతిపాదించారు, అంతేకాకుండా కక్ష్యను విడిచిపెడుతున్న అంతరిక్షనౌకకు శక్తి ప్రసారం కోసం కూడా దీనిని పరిగణలోకి తీసుకున్నారు.
ఎక్కువ భాగం అంతరిక్ష అనువర్తనాలకు యాంటెన్నా దిశాత్మకతను పరిమితం చేసే వివర్తనం కారణంగా రంధ్ర పరిమాణాలు బాగా పెద్దవిగా ఉండాల్సిన అవసరం ఉండటం సూక్ష్మతరంగాల ద్వారా శక్తి ప్రసారంలో సమస్య ఏర్పడుతుంది. ఉదాహరణకు, 1978నాటి NASA (నాసా) అధ్యయనం ప్రకారం సౌర శక్తి ఆధారిత ఉపగ్రహాలకు 1-కిమీ వ్యాసం ఉన్న ప్రసార యాంటెన్నా మరియు ఒక 2.45 GHz సూక్ష్మతరంగం పుంజం కోసం 10 కిమీ వ్యాసం ఉన్న గ్రాహక రెక్టెన్నాకు అవసరమవుతాయి. తక్కువ స్థాయి తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ పరిమాణాలు కొంతవరకు క్షీణిస్తాయి, అయితే తక్కువ స్థాయి తరంగదైర్ఘ్యాలకు వాతావరణ శోషణ మరియు వర్షం లేదా నీటి తుంపరలు పుంజానికి అడ్డుపడటం వంటి సమస్యలు ఎదురవతాయి. "పలచని అర్రే కర్స్" కారణంగా, అనేక చిన్న ఉపగ్రహాల యొక్క పుంజాలను కలపి ఒక సన్నని పుంజాన్ని సృష్టించడం సాధ్యపడదు.
భూమికి సంబంధించిన అనువర్తనాల కోసం ఒక పెద్ద ప్రదేశంలో 10 కిమీ వ్యాసం గల గ్రాహక అర్రే ఎక్కువ స్థాయిలో మొత్తం శక్తి స్థాయిలను ఉపయోగించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, మానవులను విద్యుదయస్కాంత ప్రభావాల నుంచి దూరంగా ఉంచేందుకు సూచించిన భద్రతా ప్రమాణాల ప్రకారం తక్కువ శక్తి సాంద్రత వద్ద నిర్వహించవచ్చు. మానవులకు సురక్షితమైన శక్తి సాంద్రత అయిన 1 mW/cmను 10 కిమీ వ్యాసం గల ప్రదేశంవ్యాప్తంగా 750 మెగావాట్‌ల మొత్తం శక్తి స్థాయికి అనుగుణంగా పంపిణీ చేస్తుంది. అనేక ఆధునిక విద్యుత్ కేంద్రాల్లో ఉపయోగించే శక్తి స్థాయిగా ఇది ఉంది.
రెండో ప్రపంచ యుద్ధం తరువాత కావిటీ మాగ్నెట్రాన్‌లుగా గుర్తించిన అధిక-శక్తిగల సూక్ష్మతరంగ ప్రసారిణిలు అభివృద్ధి చెందాయి, శక్తిని బదిలీ చేసేందుకు సూక్ష్మతరంగాలను ఉపయోగించే ఆలోచనపై పరిశోధనలు ప్రారంభమయ్యాయి. 1964నాటికి ఒక చిన్న హెలికాఫ్టర్‌ను సూక్ష్మతరంగ శక్తి ఆధారంగా నడపడం సాధ్యపడింది.
జపాన్‌కు చెందిన పరిశోధకుడు హిడెట్సుగు యాగీ తాను స్వయంగా తయారు చేసిన ఒక దిశాత్మక అర్రే యాంటెన్నాను ఉపయోగించి తీగరహిత శక్తి బదిలీపై పరిశోధనలు చేశారు. ఫిబ్రవరి 1926లో, యాగీ మరియు ఉడా ఇప్పుడు యాగీ యాంటెన్నాగా గుర్తించబడుతున్న ట్యూన్డ్ హై-గైన్ డైరెక్షనల్ అర్రేపై తమ మొదటి పరిశోధక పత్రాన్ని విడుదల చేశారు. ఇది విద్యుత్ బదిలీకి ఉపయోగకరమైనదిగా ఇది నిరూపించబడలేదు, అయితే అద్భుతమైన పనితీరు కారణంగా ఈ బీమ్ యాంటెన్నాను ప్రసార మరియు తీగరహిత సమాచార ప్రసార పరిశ్రమల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించడం ప్రారంభించారు.
సూక్ష్మతరంగాలను ఉపయోగించి తీగరహిత అధిక శక్తి బదిలీ చేయడం నిరూపించబడింది. 1975లో కాలిఫోర్నియాలోని గోల్డ్‌స్టోన్ వద్ద పదుల సంఖ్యలో కిలోవాట్‌లలో ప్రయోగాలు నిర్వహించారు రీయూనియన్ ఐల్యాండ్‌లోని గ్రాండ్ బేసిన్ వద్ద ఇటీవల (1997) కూడా దీనికి సంబంధించి ప్రయోగాలు జరిగాయి. ఒక కిలోమీటర్లలో ఈ పద్ధతులు దూరాలను చేరుకుంటాయి.
స్పెక్ట్రమ్ యొక్క (10ల్లో మైక్రాన్‌ల (um) నుంచి 10ల్లో nm) దృగ్గోచర ప్రాంతానికి సమీపంలో విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క సందర్భంలో విద్యుత్‌ను ఒక లేజర్ పుంజంగా మార్చి శక్తిని బదిలీ చేయవచ్చు, దీనిని తరువాత ఒక సౌర కణ గ్రాహకికి పంపుతారు.
ఈ విధానాన్ని సాధారణంగా "శక్తి ప్రసారం"గా గుర్తిస్తారు, ఎందుకంటే ఒక గ్రాహకి వద్దకు ప్రసారం చేయబడిన శక్తిని తిరిగి ఉపయోగించదగిన విద్యుత్ శక్తిగా మార్పిడి చేస్తారు.
ఇతర తీగరహిత పద్ధతులతో పోల్చినప్పుడు లేజర్ ఆధారిత శక్తి బదిలీ యొక్క ప్రయోజనాలు:
దీని యొక్క ప్రతికూలతలు:
సైనిక ఆయుధాలు మరియు ఏరోస్పేస్ అనువర్తనాల్లో లేజర్ శక్తి ప్రసార సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఎక్కువగా గుర్తించవచ్చు, ఇప్పుడు దీనిని వ్యాపార మరియు వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు సంబంధించిన తక్కువ-శక్తి అనువర్తనాల కోసం అభివృద్ధి చేస్తున్నారు. లేజర్‌ను ఉపయోగించే తీగరహిత శక్తి బదిలీ వ్యవస్థకు IEC 60825 పరిధిలో ప్రామాణికం చేసిన లేజర్ భద్రత అవసరాలను సంతృప్తి పరిచేందుకు వినియోగదారు ప్రదేశం అవసరమవుతుంది.
లేజర్‌ల యొక్క వినిమయంపై అవగాహన పొందేందుకు ఈ కింది అంశాలను చూడండి (ప్రత్యేక రకం తేలికపాటి తరంగ-ఆధారిత వ్యవస్థ) :
సౌర శక్తి ఉపగ్రహం మరియు లేజర్-ఆధారిత శక్తి బదిలీ, ముఖ్యంగా అంతరిక్ష మరియు చంద్రయాన కార్యక్రమాల్లో దీని ఉపయోగంలో నిష్ణాతులుగా పేరొందినవారిలో జెఫ్రే లాండిస్ ఒకరు.
సురక్షితమైన మరియు తరచూ జరుగుతున్న అంతరిక్ష కార్యక్రమాల యొక్క అవసరాలు నిరంతరం పెరుగుతుండటంతో భవిష్యత్ స్పేస్ ఎలివేటర్‌కు సంబంధించిన ఆలోచనలపై ఎక్కువగా దృష్టి కేంద్రీకరిస్తున్నారు
ఇది లేజర్‌ల ఆధారంగా నడుస్తుంది. నాసా యొక్క స్పేస్ ఎలివేటర్ ఒక టీథర్‌ను అధిరోహించేందుకు దానికి తీగరహిత శక్తి ప్రసారం జరగాల్సిన అవసరం ఉంటుంది.
నాసా యొక్క డ్రైడెన్ ఫ్లైట్ రీసెర్చ్ సెంటర్ ఒక లేజర్ పుంజం ఆధారంగా నడిచే తేలికపాటి మానవరహిత నమూనా విమానాన్ని విజయవంతంగా నడిపి చూపించింది. లేజర్ పుంజం వ్యవస్థను ఉపయోగించడంలో నియతకాలికంగా తిరిగి ఛార్జ్ చేయడం యొక్క సంభావ్యతను మరియు తిరిగి భూమికి రావాల్సిన అవసరం లేకపోవడాన్ని ఈ భావన యొక్క నిరూపణ తెలియజేస్తుంది.
"లేజర్‌మోటివ్" నాసా 2009 పవర్‌బీమింగ్ పోటీల సందర్భంగా ఒక కిలోమీటర్ వద్ద లేజర్ శక్తి ప్రసారాన్ని ప్రదర్శించింది. అంతేకాకుండా "లైట్‌హౌస్ DEV" (నాసా పవర్ బీమింగ్ బృందం దీనిని రూపొందించింది) తోపాటు of Maryland" ఒక చిన్న UAVకి శక్తిని అందించేందుకు కంటికి సురక్షితమైన లేజర్ వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేస్తుంది. 2006 నుంచి, మొదట కంటికి సురక్షితమైన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని కనిపెట్టిన మరియు ఈ సాంకేతిక రంగంలో అన్ని కీలకమైన మేధోసంపత్తి హక్కులను పొందిన "పవర్‌బీమ్"  వ్యాపారానికి సంబంధించిన వివిధ వినియోగదారు మరియు పారిశ్రామిక ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తులను అభివృద్ధి చేస్తుంది.
సింగిల్ వైర్ విత్ ఎర్త్ రిటన్ విద్యుత్ శక్తి బదిలీ వ్యవస్థలు భూమి గుండా ప్రవహించే విద్యుత్‌తోపాటు, వలయాన్ని పూర్తి చేసేందుకు భూమి నుంచి బంధించిన ఒక వైరుపై ఆధారపడతాయి. అత్యవసర పరిస్థితుల్లో అధిక-ఓల్టేజ్ అజస్ర ప్రవాహ విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థలు కూడా సింగిల్ వైర్ విత్ ఎర్త్ రిటర్న్ అమరికలో నిర్వహించబడతాయి. బంధించిన వైరును తొలగించడం, అధిక-విభవాన్ని బదిలీ చేయడం, ఒక వాతావరణ రిటర్న్ సర్క్యూట్‌తో భూమి గుండా అధిక-పౌనఃపున్య ఏకాంతర ప్రవాహం‌ను పంపడం వంటివాటిపై తీగరహిత విద్యుత్ శక్తి బదిలీ యొక్క ఒక పద్ధతిగా పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి. భూమి గుండా మాత్రమే విద్యుత్ శక్తి యొక్క బదిలీ, రెండో వాహకాన్ని తొలగించడం వంటి అంశాలపై కూడా పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి.
భూమి యొక్క వ్యతిరేక ధ్రువాల మధ్య సగటు నిరోధకత 1 ఓమ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది కాబట్టి తక్కువ పౌనఃపున్య ఏకాంతర ప్రవాహం‌ను తక్కువ నష్టంతో విజాతీయ ఎర్త్ ద్వారా బదిలీ చేయవచ్చు. విద్యుత్ స్థానభ్రంశం ఎక్కువగా మహాసముద్రాలు మరియు లోహ ఖనిజ భాగాలు మరియు సజాతీయ ఉపఉపరితల నిర్మాణాల గుండా విద్యుత్ ప్రసరణ ద్వారా జరుగుతుంది. క్వార్జ్ నిక్షేపాలు మరియు ఇతర అవాహక ఖనిజాలు వంటి అధిక విద్యున్నిరోధక ప్రాంతాలు గుండా స్థిరవిద్యుత్ ప్రేరణ ద్వారా కూడా విద్యుత్ స్థానభ్రంశం జరుగుతుంది.
పాదరసం యొక్క 135 మిల్లీమీటర్ల బారోమెట్రిక్ పీడనం కంటే తక్కువగా ఉన్న వాతావరణ పొరల ద్వారా ఏకాంతర ప్రవాహాన్ని బదిలీ చేయవచ్చు. చెట్లపై రెండు లేదా మూడు మైళ్ల వరకు దిగువ వాతావరణం ద్వారా స్థిరవిద్యుత్ ప్రేరణతో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది (మూడు-ఆవరణల నమూనాలో ఇది మధ్య భాగంగా ఉంటుంది), మూడు మైళ్ల ఎగువన అయాన్‌లతో నిండిన ప్రాంతంలో విద్యుత్ ప్రసరణ ద్వారా అయాన్‌ల యొక్క ప్రవాహం జరుగుతుంది.  అతినీలలోహిత కాంతి యొక్క తీవ్రమైన క్షితిజ లంబ పుంజాలను బయటకు ఉన్న రెండు టెర్మినళ్లపై నేరుగా వాతావరణ వాయువులను అయనీకరించేందుకు ఉపయోగించవచ్చు, ఇది వాహక వాతావరణ పొరల వరకు ప్లాస్మా అధిక-ఓల్టేజ్ విద్యుత్ బదిలీ రేఖలు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.  బయటకు ఉన్న రెండు టెర్మినళ్ల మధ్య తుది ఫలితంగా ట్రోపో ఆవరణ వరకు ఉన్న మార్గం మరియు ఈ ఆవరణ గుండా ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.  వాతావరణ అయనీకరణ ప్రక్రియ ద్వారా కెపాసిటర్‌లతో జంట చేసిన డిస్చార్జ్ ప్లాస్మాను సృష్టించడంతో వాతావరణ పొరల గుండా విద్యుత్ ప్రసరణ సాధ్యపడింది.
విద్యుత్ శక్తిని భూమి మరియు వాతావరణం గుండా బదిలీ చేయవచ్చని టెస్లా కనిపెట్టారు. తన పరిశోధన సందర్భంగా ఆయన విజయవంతంగా తక్కువ దూరాల్లో దీపాలను వెలిగించగలిగారు, బాగా దూర ప్రాంతాల్లో బదిలీ అయిన శక్తిని గుర్తించగలిగారు. ట్రాన్స్-అట్లాంటిక్ వైర్‌లెస్ టెలిఫోనీ కోసం ఏర్పాటు చేసిన ఒక వ్యాపార ప్రయోజన కార్యక్రమమైన వార్డెన్‌క్లిఫ్ టవర్ ప్రాజెక్ట్ అంతర్జాతీయ తీగరహిత శక్తి బదిలీ యొక్క నిరూపణలకు సాక్ష్యంగా గుర్తింపు పొందింది. నిధుల కొరత కారణంగా ఈ కార్యక్రమం పూర్తి కాలేదు.
భూమి ప్రకృతిసిద్ధంగా వాహక ధర్మాన్ని కలిగివుంటుంది, వ్యవస్థ యొక్క ఒక వాహకంగా పనిచేస్తుంది. ఒక రెండో మార్గం సుమారుగా ఎత్తు వద్ద ఎగువ ట్రోపో ఆవరణ మరియు దిగువ స్ట్రాటో ఆవరణ ద్వారా ఏర్పాటయింది.
తీగలు లేకుండా విద్యుత్ శక్తి బదిలీ కోసం ఉద్దేశించిన ఒక అంతర్జాతీయ వ్యవస్థను వరల్డ్ వైర్‌లెస్ సిస్టమ్ అని పిలుస్తారు, ప్లాస్మా యొక్క అధిక విద్యుత్ వాహకతపై మరియు భూమి యొక్క అధిక విద్యుత్ వాహకతపై ఇది ఆధారపడివుంటుంది, దీనిని 1904లో ప్రతిపాదించారు.
వాతావరణ ప్రసరణ కోసం ఉపయోగించే ప్రసారిణిని అధిభౌతిక ఏక-వాహక భూమి ప్రతిధ్వని పద్ధతిలో కూడా ఉపయోగిస్తారు.
ప్రాథమిక భూమి ప్రతిధ్వని పౌనఃపున్యం సుమారుగా 11.78 Hz ఉంటుంది. భూమి ప్రతిధ్వని పద్ధతితో ఈ ప్రాథమిక పౌనఃపున్యం యొక్క కొంత సరళావర్తనాన్ని ఉపయోగిస్తారు. పౌనఃపున్యం సెకనుకు ఇరవై వేల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, లఘు తరంగాలు గుండా ఆచరణ సాధ్యంగా ఉంటుంది, దిగువ అంచుపై, సెకనుకు తొమ్మిది వేలు మరియు ఇరవై ఐదు పౌనఃపున్యాన్ని ఉపయోగిస్తారు, ఈ పౌనఃపున్యాల వద్ద సాధారణ రకం మోటార్‌లను నిర్వహించడానికి ఇది అత్యవసరంగా ఉంటుంది.
పరిశోధనల ద్వారా గ్రహించిన విషయాలు విద్యుదయస్కాంత విభవాల యొక్క స్కేలార్ ఉత్పన్నాలకు సంబంధించిన భౌతిక శాస్త్ర ప్రాథమిక సూత్రంతో అసంబద్ధమైనవిగా ఉంటాయి వీటిని ప్రస్తుతం "భౌతిక శాస్త్రయేతర అంశాలు"గా పరిగణిస్తున్నారు.