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Maximum Power Transfer01:16

Maximum Power Transfer

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Numerous practical applications within engineering disciplines, such as telecommunications, necessitate optimizing power delivery to a connected load. This pursuit, however, entails inherent internal losses, which can either equal or exceed the power supplied to the load. The Thevenin equivalent circuit is helpful in finding the maximum power a linear circuit can deliver to a load. It is assumed in this context that the load resistance can be adjusted.
By substituting the entire circuit with...
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The Maximum Power Transfer Theorem01:20

The Maximum Power Transfer Theorem

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Consider a linear AC Thevenin equivalent circuit connected to a load impedance.
The load connected draws the current, and the circuit delivers the power to the load. The alternating current flowing through the load is determined using the rectangular form of voltages, currents, network impedance, and load impedance. The average power delivered to the load is obtained from the product of the square of current and load resistance.
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Energy Stored In A Coaxial Cable01:31

Energy Stored In A Coaxial Cable

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A coaxial cable consists of a central copper conductor used for transmitting signals, followed by an insulator shield, a metallic braided mesh that prevents signal interference, and a plastic layer that encases the entire assembly.
In the simplest form, a coaxial cable can be represented by two long hollow concentric cylinders in which the current flows in opposite directions. The magnetic field inside and outside the coaxial cable is determined by using Ampère's law. The magnetic field inside...
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Power Dissipated in a Circuit: Problem Solving01:15

Power Dissipated in a Circuit: Problem Solving

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The equivalent resistance of a combination of resistors depends on their values and how they are connected.
The simplest combinations of resistors are series and parallel connections. In a series circuit, the first resistor's output current flows into the second resistor's input; therefore, each resistor's current is the same. Thus, the equivalent resistance is the algebraic sum of the resistances. The current through the circuit can be found from Ohm's law and is equal to the...
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Node Analysis for AC Circuits01:14

Node Analysis for AC Circuits

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Consider an angioplasty system featuring a catheter equipped with a turbine, a critical tool for removing plaque deposits from coronary arteries. This intricate medical device operates using a circuit model reminiscent of a dual-node RLC circuit powered by a current-controlled voltage source.
To unravel the complexities of this system, nodal analysis is employed, a powerful technique founded on Kirchhoff's current law (KCL), which remains valid for phasors. AC circuits can effectively be...
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Standing Waves in a Cavity01:28

Standing Waves in a Cavity

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A household microwave and lasers are examples of standing electromagnetic waves in a cavity. When two conducting metal plates are placed parallel at the nodal planes, it creates a cavity where standing waves are formed. The cavity between the two planes is analogous to a stretched string held at the points x = 0 and x = L. Here, the distance 'L' between the two planes must be an integer multiple of half of the wavelength. The wavelengths that satisfy this condition are given by:
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Análisis de seguridad para la transferencia inalámbrica de energía basada en láser de cavidad acoplada distribuida

Mingqing Liu, Iman Tavakkolnia, Hao Deng

    Optics express
    |December 19, 2025
    PubMed
    Resumen

    Los sistemas de transferencia inalámbrica de energía (WPT) de láser de cavidad acoplada distribuida (DCCL) demuestran una mayor seguridad para la piel y los ojos, con una menor irradiancia en los objetos intrusos. Estos sistemas ofrecen soluciones de transferencia de energía prácticas, de largo alcance y seguras.

    Palabras clave:
    transferencia inalámbrica de energíaláser de cavidad acoplada distribuidaseguridad láserseguridad ocularseguridad de la pielirradianciamitigación de peligros

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    Área de la Ciencia:

    • Óptica y Fotónica
    • Comunicaciones Inalámbricas
    • Ingeniería Biomédica

    Sus antecedentes:

    • Los sistemas láser intracavitarios son cruciales para aplicaciones inalámbricas avanzadas.
    • Los láseres de cavidad acoplada distribuida (DCCL) ofrecen un campo de visión (FoV) ampliado y una seguridad mejorada.
    • Los sistemas de transferencia inalámbrica de energía (WPT) requieren rigurosas evaluaciones de seguridad.

    Objetivo del estudio:

    • Investigar la seguridad de los sistemas DCCL-WPT.
    • Evaluar la seguridad de la piel, la seguridad ocular y la sensibilidad a la intrusión de objetos pequeños.
    • Cuantificar los niveles de irradiación y evaluar los riesgos de exposición.

    Principales métodos:

    • Desarrolló un modelo de análisis de seguridad que simula la propagación del haz intracavitario utilizando modelado de difracción y dinámica de ganancia-pérdida.
    • Formuló una evaluación de seguridad ocular utilizando un modelo de cabeza humana y trazado de rayos.
    • Analizó estudios de caso para la seguridad de la piel, la seguridad ocular y la intrusión de objetos pequeños.

    Principales resultados:

    • Los sistemas DCCL-WPT logran una potencia de carga de más de 600 mW a 5 m en condiciones seguras para la piel (100 mW en un FoV de 16°).
    • La irradiancia en los objetos intrusos es casi un 50% menor que en los sistemas de cavidad única.
    • Se mantiene la seguridad ocular con una potencia de carga de 150 mW, muy por encima de los umbrales típicos, y la exposición de la córnea es la principal preocupación.
    • El sistema exhibe una alta sensibilidad a la intrusión de objetos pequeños, lo que ayuda a la mitigación de peligros.

    Conclusiones:

    • Los sistemas DCCL-WPT son prácticos para la transferencia de energía móvil, de largo alcance y segura.
    • El estudio proporciona una base para optimizaciones conscientes de la seguridad en implementaciones de DCCL-WPT en el mundo real.
    • Los hallazgos confirman el perfil de seguridad mejorado de las configuraciones DCCL para aplicaciones de WPT.