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)」的塬理。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 件是磁場要有「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)?電流磁效應(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(duì)象距離卻始 終保持不變，這樣為何會(huì)有電磁感應(yīng)呢?塬來，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?此，充電座線圈產(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」的塬理進(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(duì)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(hào)。

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!

最新無線充電應(yīng)用

1、懸浮燈泡：應(yīng)用磁懸浮技術(shù)還可為手機(jī)無線充電。一 款名為Flyte的燈具將磁懸浮、無線充電和優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都結(jié) 合到了一起，科技與設(shè)計(jì)的結(jié)合瞬間提升家居的美感與創(chuàng)意。Flyte由一個(gè)LED燈泡與無線電力接收器共同組成懸浮在空中的組件，而在燈泡的基座中則包含 有一個(gè)電磁鐵。在連接電線的木制底座中則包含有一個(gè)無線功率發(fā)射器和另一個(gè)電磁鐵。將燈泡放在底座上，并慢慢的釋放它就會(huì)看到燈泡緩緩上升，并穩(wěn)穩(wěn)地懸浮 在空中。這個(gè)底座同樣也可以作為智能手機(jī)的無線充電墊。

2、 宜家將推支持無線充電家居。前段時(shí)間，宜家曾計(jì)劃推出支持無線充電的家居設(shè)備。近日，有消息稱具 備無線充電功能的家居，宜家計(jì)劃將在本月下旬正式上市，用戶可以前往宜家家居進(jìn)行體驗(yàn)。據(jù)悉，支持無線充電功能的家居設(shè)備或包括臺(tái)燈、書桌、床頭柜等。目 前，不少智能手機(jī)都支持無線充電功能，如三星GALAXY S6等旗艦機(jī)型。不過，需要注意的是，用戶在選擇無線充電時(shí)，要看清手機(jī)和設(shè)備支持哪類無線充電技術(shù)，避免出現(xiàn)無法兼容的情況。