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无线充电是什么黑科技?怎么做到的?

掏出手机,把它放在一个黑黑的圆盘上,突然,圆盘上亮起了神秘复杂的花纹,仿佛与什么不可名状的超自然力量产生的联系!然后……手机进入了充电状态。

没错,这个看似炫酷的圆盘“魔法阵”实际上是一个无线充电器,它的作用是给手机充电。至于看上去神神秘秘的光效和花纹只是作为装饰的彩灯罢了。

你可能注意到了,这是一个“无线充电器”,也就是无需连接充电线,只要把手机放在上面就可以充电的设备。

在我们的认识中,手机充电是与电源线密不可分的,手机没电的时候慌慌张张四处借充电线的经历估计大家都有过。那么,无线充电器为什么可以脱离电源线直接给手机充电呢?

无线充电技术,也叫无线能量传输或无线电力传输,是一种不依靠导体或导线,将电能从供电端转送到电力接收装置的技术。

听起来是不是非常科幻?你可能会觉得这是一种新兴技术,但实际上,无线充电并不是一个新概念。

早在19世纪末期,物理学家尼古拉·特斯拉就提出了无线供电的想法和概念。可惜他利用特斯拉线圈进行的实验失败了,没能成功实现这项技术。

在这之后,直到1993年,日本大福公司才基于美国奥克兰大学约翰·博伊斯的理论实现了世界上第一起非接触式的供电和输送系统。2009年,美国无线电力公司WiTricity在TED Global(全球科技、娱乐及设计大会)上成功展示了无线充电:为两台手机隔空充电,并启动了一台没有接电源的电视机。

目前三种主要的无线充电方式分别是电磁感应无线充电、磁共振无线充电和无线电波传输。

电磁感应无线充电系统利用电磁感应原理;这套装置主要由两部分组成,分别是初级线圈和次级线圈。

首先给初级线圈通电,由于电磁感应的作用,次级线圈中就会产生电流,能量也就从传输端(初级线圈)传递到了接收端(次级线圈)。但受限于技术原因,电磁感应无线充电的距离非常短,只有十毫米左右。

磁共振无线充电系统是由小电容并联或者串联而成的大电感线圈组成的。它也需要能量传送装置和能量接收装置。发射端以一个频率向周围发出电磁场,接收端就需要以相同的频率振动才能实现能量传输。这种无线充电方式距离更长一些,但最大的难点在于如何使两个充电装置调整成相同的频率。

无线电波传输系统在传输过程中需要由电能供给微波发射装置发射无线电波,无线电波被接收装置捕捉后再转换为电流。这种传输方式理论上的距离可以达到10米以上,但在实际应用上有比较多的限制,同时传输过程中的能量损耗也比较大。

说了这么多,无线充电技术有什么用呢?难道就为了给手机充个电?当然不。仔细想一想,我们生活中有很多需要去掉电源线,或者连接充电线之后很不方便的设备。

省去了电源线之后的手机和笔记本电脑会有多方便自不必说,其他的例如电动牙刷、剃须刀这样经常在浴室和卫生间使用的,容易接触到水的电器如果去掉充电接口的话也减少了进水短路的风险。

无线充电技术对一些植入或嵌入式的医疗设备,例如内置的心脏起搏器等的意义也非常大,直接在体外对内置的电池进行充电可以大大降低病人更换电池的需求和难度。

无线充电技术的好处相当多,最简单的例子就是可以把人们从数不清的杂乱线路中拯救出来。理论上一台无线充电设备可以为多个接收端同时充电,这就免去了占用电源插座和电线缠绕的问题。

对于不方便拆解的精密设备、难以接触的远程设备、人体体内的设备等,无线供电技术还可以向该设备直接供电,例如上面提到的内置心脏起搏器。

使用无线充电器的小伙伴们都会注意到,无线充电时手机会有严重的发热现象。对于手机不离手的“低头族”们,当充电的时候没办法使用手机也是让人非常烦躁的一件事。

另外,在使用有线充电时,充电线会直接给设备供电,此时电池就能得到休息;而无线充电则会让电池一直处于工作状态,被充进电池的电量在不断被设备消耗,也就让电池时刻处于被使用的状态,造成电池寿命损耗。

除此之外,目前的无线供电技术还有着充电效率低、速度慢、兼容性低、成本高、能量损失大等缺点,这些缺点还亟待研究人员们去研究解决。

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