無線充電原理詳解及最新充電技術(shù)

　　每次要幫手機(jī)、電腦，或者其他各種電器充電時(shí)，總是要接一條充電線，充電線一多，還常常接錯(cuò)，實(shí)在非常麻煩。幸好，現(xiàn)在愈來愈多的電子產(chǎn)品，開始使用無線充電的技術(shù)了!只要優(yōu)雅的將手機(jī)放在一個(gè)小小的、像杯墊一樣的東西上面，不必接線就能輕松充電，這么厲害的科技背后有什么原理呢?讓我們一起來探究其中奧妙。

　　電與磁的交互作用

　　一般見到的無線充電，運(yùn)用的是電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)的原理。1819 年，丹麥科學(xué)家厄斯特觀察到一段導(dǎo)線上如果通有電流，四周將會(huì)產(chǎn)生磁場，可以讓指北針偏轉(zhuǎn)。后人則進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)線圍成環(huán)狀，甚至繞成線圈，產(chǎn)生的磁場將會(huì)更強(qiáng)、更集中，這稱為電流磁效應(yīng)。

　　至于電磁感應(yīng)，則是在 1831 年由法拉第發(fā)現(xiàn)的。讓一塊磁鐵或其他的磁場來源靠近一段沒有電流的線圈，線圈上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為電磁感應(yīng)。值得注意的是，電磁感應(yīng)的成立要點(diǎn)是磁場要有變化，例如磁鐵愈來愈靠近 (愈來愈遠(yuǎn)離其實(shí)也可以)。外加磁場若是一直保持不變，是不會(huì)有感應(yīng)電流的。

　　總而言之，電流磁效應(yīng)就是電流的流動(dòng)在四周產(chǎn)生磁場，電磁感應(yīng)則是不斷變化的外加磁場使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。

　　利用電磁感應(yīng)來充電

　　這兩種物理現(xiàn)象同時(shí)運(yùn)用，就可以進(jìn)行無線充電。目前的無線充電設(shè)備，都包含一個(gè)充電座，里面其實(shí)正是線圈。將充電座接到家用插頭后，線圈周圍會(huì)因?yàn)殡娏鞔判?yīng)而產(chǎn)生磁場。要充電的電子產(chǎn)品，里面也都有一個(gè)線圈，當(dāng)它靠近充電座時(shí)，充電座的磁場將透過電磁感應(yīng)，在電子產(chǎn)品的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流導(dǎo)引到電池，就完成了充電座和電子產(chǎn)品間的無線充電。

　　你可能會(huì)問，磁場不是要改變才能有電磁感應(yīng)嗎?可是充電座與充電的對象距離卻始終保持不變，這樣為何會(huì)有電磁感應(yīng)呢?原來，家用插座中流出的電是交流電，也就是說電流的方向不斷的交替變化，一會(huì)兒順著流，一會(huì)兒反著流。正因?yàn)槿绱耍潆娮€圈產(chǎn)生的磁場隨之不斷在變換方向，并非保持不變，符合電磁感應(yīng)的要件。

　　近來愈來愈多智慧型手機(jī)、平板電腦開始提供無線充電的功能，但是不幸的是，它們充電的時(shí)候，只要離充電座的距離稍遠(yuǎn)一些，充電效率就會(huì)明顯下降。即便是最新的技術(shù)，充電距離也不能超過5公分，事實(shí)上，目前絕大部分可以無線充電的行動(dòng)裝置，都是要完全平放在充電座上才能進(jìn)行，和想像中隨走隨充的無線充電仍有點(diǎn)差別。

　　利用共振拉長充電距離

　　為了增加無線充電的距離與充電效率，科學(xué)家正在設(shè)法利用磁共振的原理進(jìn)行無線充電。在電路中加入一些電容、電感等特殊的元件，適當(dāng)連接后，會(huì)形成諧振電路。這就好像樂器行一定會(huì)有的調(diào)音工具──音叉一樣。輕敲音叉一次，它可以持續(xù)振動(dòng)一段時(shí)間，同樣的，對諧振電路短暫通電，電路中也會(huì)產(chǎn)生維持 一段時(shí)間的訊號。

　　音叉具有共振這種有趣的物理性質(zhì)。每支音叉都有自己的發(fā)聲頻率，當(dāng)一支音叉振動(dòng)發(fā)聲時(shí)，若附近有另一支發(fā)聲頻率相同的音叉，即使它沒有直接受到敲擊，也會(huì)跟著振動(dòng)。音叉的共振可以說達(dá)成了能量的傳遞。諧振電路也可以共振，兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的諧振電路放在一起，其中一個(gè)開始因?yàn)橥姸袷帟r(shí)，另一個(gè)電路也會(huì)跟著振蕩起來，自動(dòng)產(chǎn)生電流，電能就這樣被隔空傳送了。這樣的現(xiàn)象稱為磁共振，用來進(jìn)行無線充電，可以讓充電距離達(dá)到數(shù)公尺，效率也有所提升。唯一的困難就是，要將兩個(gè)電路調(diào)整到一模一樣的頻率，并且維持一段時(shí)間，并不是容易的事。

　　除了磁共振之外，也有科學(xué)家嘗試借由雷射光的光能來充電，甚至是將電能透過和家用的 Wifi 網(wǎng)路相近的電波頻段來傳送。希望這些技術(shù)的突破，能讓我們未來在充電時(shí)更加方便!

　　以蘋果、三星、中興通訊等為代表的企業(yè)在消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車領(lǐng)域?qū)o線充電的實(shí)踐應(yīng)用將加速千億市場開啟。日前，有媒體報(bào)道稱，雖然此前iphone7擁有無線充電功能的預(yù)言沒有實(shí)現(xiàn)，但2017年的蘋果新機(jī)將大概率擁有無線充電功能，與此同時(shí)，根據(jù)目前企業(yè)布局無線充電的情況來看，2017年無線充電不僅在消費(fèi)電子領(lǐng)域有所突破，在國內(nèi)電動(dòng)汽車領(lǐng)域，無線充電也將迎來較大發(fā)展契機(jī)。無線充電前景無限，那么一起來盤點(diǎn)一下無線充電新技術(shù)吧!

　　1、超聲波無線充電：有效范圍接近5米

　　一家名叫uBeam的公司發(fā)明了一種全新的無線充電模式，可以利用超聲波將電力隔空輸送到15英尺(約合4.6米)外的地方。有了這樣的產(chǎn)品，只要使用專用的無線充電套，你就可以在充電的同時(shí)拿著手機(jī)在屋里走動(dòng)。盡管uBeam的原型產(chǎn)品還比較笨重，但該公司正在努力縮小體積，盡快推向市場。據(jù)悉，已經(jīng)有多家公司希望與uBeam達(dá)成戰(zhàn)略合作，為顧客提供這種無線隔空充電服務(wù)，以便吸引更大客流，包括星巴克、維珍航空、喜達(dá)屋酒店以及多家快餐連鎖。除此之外，uBeam還與蘋果和三星等硬件廠商展開了溝通。

　　風(fēng)險(xiǎn)投資家似乎也從中看到了機(jī)會(huì)：知情人士表示，該公司希望尋求總額5000萬美元的B輪融資，估值有可能達(dá)到或超過5億美元。但uBeam拒絕對此置評。該公司去年10月獲得了由Upfront Ventures領(lǐng)投的1000萬美元A輪融資，之前還曾獲得了Andreessen Horowitz和Founders Fund等公司的320萬美元種子投資。之前有很多公司都嘗試過真正的無線充電，但多數(shù)都以失敗告終，最終只實(shí)現(xiàn)了磁共振充電。這種模式必須將設(shè)備靠近發(fā)射器，甚至直接與發(fā)射器接觸，所以并沒有較插電式充電實(shí)現(xiàn)重大突破。