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科幻还是玄学？无线充电究竟是怎么实现的？

旅行 2024-12-02 12:08 云南

如今我们周末外出时，就算没带充电器和充电宝，也懒得去扫街边的共享充电宝，只需去咖啡店随手将手机放在桌面特殊位置的“充电盘”上，就能放心享受午后时光，不必随时注意手机电量！

你知道吗？这种便利的科技产物，并非最近两年才蹦出来的新鲜玩意！其原理早在19世纪就已初见端倪。当时，一位没机会接受完整教育的科学家发现了一个定律，深深影响了人类对于电和磁的认知，以及对于无线充电技术的应用。他就是英国物理学家──法拉第。

电磁感应，法拉第影响深远

1820年，丹麦物理学家厄斯特发现，通有电流的导线会让附近的磁针偏转，这一发现正式点燃了电与磁统一的引信，使原先认为电与磁分离的物理学界，开启了对电磁相互作用的研究。

1831年，法拉第将铁线环绕成两组线圈，将其中一组连接起来并摆在磁针旁边；另一组通有稳定电流，藉由电流磁效应，使此线圈产生磁场。

法拉第发现，只在接通电流及切断电流的瞬间，磁针才会来回摆动，据此得出“磁的变化”产生电的结论，称为“电磁感应”。

既然电的“发出”已由电磁感应原理搭配电力输送系统得到成熟发展，那充电呢？

上一波关于电力输送的争论，已由19世纪的爱迪生和特斯拉的“电流战争”给出了答案。而21世纪的科学家们要实现的，是将充电方式从“有线”转换成“无线”。

无线充电，并非完全不用电线

“无线充电完全不需要电线”是大多数人对无线充电的美好想象，虽然现阶段尚未完全普及这种技术，但好消息是，在2007年，美国麻省理工学院研究团队，就已经成功点亮两公尺外的球形灯泡，这鼓舞了众多科学家持续投入对“真·无线充电”的商用研究。

那么，无线充电是如何实现的呢？

以手机无线充电盘为例，它的原理是在无线充电盘里设置一组线圈，由电源插座连接电线供应电力。当插座流出的交流电通过线圈时，会产生随时间变化的磁场。

同时，手机里也有一组线圈，当这组线圈感应到磁场变化，就会产生电流，最后将此电流经过整流、稳压后，导入手机电池里，完成无线充电。

因此，根据电磁感应原理发展而来的手机无线充电技术，“无线”部分指的是在手机与充电盘之间无需电线，然而对充电盘电能的供给，仍然需要透过实体电线连接插座完成。

无线未来，高功率与大距离

当你使用手机进行无线充电时会发现，充电速度不如有线充电来得快。主要原因在于，无线充电除了和有线充电一样，电路中有基本的能量耗损之外，还存在“电到磁再到电”这一过程中的能量转换耗损。

因此，标榜输出功率为5W的市售充电盘，实际功率大约仅为输出功率的七成；而且，充电时手机的摆放位置必须固定且精准，否则充电的效果也会下降。

目前，想要追求更快速和更低成本的充电形式，有线充电仍然是现阶段的最佳选择，但不可否认，无线充电才是未来人类智慧生活的重要组成部分！

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