手機(jī)無線充電

黃才發(fā)

我們知道手機(jī)可以通過充電器、數(shù)據(jù)線進(jìn)行有線充電，隨著科技的發(fā)展，這幾年越來越多的智能手機(jī)開始配備無線充電功能，那你知道手機(jī)無線充電是什么原理嗎？

手機(jī)無線充電是一種新的充電方式，沒有數(shù)據(jù)線的支撐，隔空充電。大多數(shù)人會(huì)有這樣的疑問：無線充電為什么不需要數(shù)據(jù)線？它的充電原理是怎樣的呢？無線充電是否像WiFi一樣，只要在一定范圍內(nèi)我們的手機(jī)就能像接收手機(jī)信號(hào)一樣給手機(jī)充電呢？手機(jī)、充電板兩個(gè)設(shè)備沒用數(shù)據(jù)線直接相連，是怎么樣開始彼此間電流的傳輸呢？

目前無線充電方式主要有4種：

第一種是電磁感應(yīng)無線充電。這種充電方式需要在手機(jī)和充電平臺(tái)里各安裝一個(gè)線圈，當(dāng)通電時(shí)，充電平臺(tái)里的線圈會(huì)產(chǎn)生交流電，這時(shí)候手機(jī)如果與它靠近手機(jī)里的線圈發(fā)生電磁感應(yīng)，線圈就開始作業(yè)，將電磁能轉(zhuǎn)化成電能，再通過裝置轉(zhuǎn)為直流電以完成手機(jī)的充電。這一種充電方式所要求的電路結(jié)構(gòu)比較簡單，成本也不會(huì)太高。但是，這種充電方式存在一個(gè)缺點(diǎn)，那就是傳輸?shù)木嚯x過短，如果手機(jī)擺放的位置不對，就很有可能充不上電，或者充電速度特別緩慢。目前它的有效充電距離大概在10mm以內(nèi)，而且手機(jī)充電的時(shí)候也需要放在正中心，否則就會(huì)直接影響無線充電的效率。我們生活中熟知的高頻變壓器工作原理也是電磁感應(yīng)，與手機(jī)無線充電裝置不同的是，高頻變壓器一般都有磁芯，這樣主線圈產(chǎn)生的磁場，絕大部分都能夠沿著磁芯進(jìn)入副線圈，不容易產(chǎn)生漏磁，因此它的效率很高。而目前使用的這些無線充電產(chǎn)品，它的發(fā)射端和接收端是兩個(gè)完全不同的裝置，兩者之間沒有導(dǎo)磁裝置。因此在整個(gè)傳輸?shù)倪^程中，它更容易漏磁，如果想要實(shí)現(xiàn)更高的充電效率，那么兩個(gè)線圈就必須靠得非常近。

第二種是磁場共振式充電。電磁共振也需要手機(jī)和充電平臺(tái)的相互作用，需要兩方的諧振器產(chǎn)生一個(gè)磁場共振，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。顯然這種技術(shù)不需要手機(jī)和充電平臺(tái)的接觸，只需要讓兩者的LC諧振頻率保持一致就可以了，這樣即使相隔一定距離，也可以進(jìn)行無線充電，適用于距離比較長的傳輸。不過缺點(diǎn)在于充電的效率會(huì)比較低。

第三種是無線電波式充電。這種充電方式是在供電方上配置一個(gè)可以進(jìn)行無線電波發(fā)射的設(shè)備。當(dāng)然，有了一個(gè)發(fā)射設(shè)備，就必須要有一個(gè)接收設(shè)備，以一種直流電壓輸出和輸入的方式進(jìn)行充電。這種充電方式雖然電流傳輸速度快，但是穩(wěn)定性和安全性都很低，研發(fā)的成本也很高。

第四種是電場耦合式無線充電。原理是通過沿垂直方向耦合兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生的感應(yīng)電場來傳輸電力。這種充電方式轉(zhuǎn)換率很高，兩者的位置也可以不用固定，但有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，那就是需要設(shè)備的體積更大，功率也特別小。

這4種充電方式中，目前電磁感應(yīng)這種方式技術(shù)更為成熟，充電效率更高，再就是它的電路結(jié)構(gòu)比較簡單，所以現(xiàn)在我們手機(jī)無線充電廣泛運(yùn)用的就是第一種方式。

利用電磁感應(yīng)進(jìn)行手機(jī)無線充電，就是在充電板和手機(jī)上分別有兩個(gè)線圈，當(dāng)充電板的線圈接通電源之后，給它加上交流電就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不斷變化的磁場，當(dāng)我們把手機(jī)放在充電板上的時(shí)候，手機(jī)背蓋上的線圈就會(huì)感應(yīng)到磁場的變化，從而感應(yīng)出了電流，然后把電流轉(zhuǎn)化為直流電給我們手機(jī)電池進(jìn)行充電，這樣一來就實(shí)現(xiàn)了無線充電。

下面我們通過小實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步加深大家對于手機(jī)無線充電的理解。

簡易手機(jī)無線充電原理模擬實(shí)驗(yàn)

[器材]

電磁爐1臺(tái)（也可用燒茶的電磁爐，更小巧）、家用裝修用剩的銅電線（銅導(dǎo)線）若干、廢棄手電筒拆下的LED電珠1個(gè)、廢舊生日卡片中拆下的二極管1個(gè)、運(yùn)動(dòng)手表無線充電板1塊、螺絲刀1把。

[步驟]

1.把導(dǎo)線繞成3圈做成一個(gè)小線圈（繞的圈數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓越大，但也要注意用電安全，圈數(shù)越多會(huì)燒壞LED電珠），線圈兩端連接好LED電珠。

2.電磁爐插上電源，進(jìn)入工作狀態(tài)。把接有LED電珠的線圈放在電磁爐臺(tái)面上，會(huì)看到LED電珠閃爍著光亮。（圖2）

[對比實(shí)驗(yàn)]

3.把導(dǎo)線纏在螺絲刀柄，繞62圈做成一個(gè)小線圈，線圈兩端接上生日卡片中拆下的發(fā)光二極管，放在插上電源的手表無線充電板臺(tái)面上，可看到二極管不停閃爍著光亮。 （圖3、圖4）

[對比圖]

拆開電磁爐面板，注意觀察電磁爐面板內(nèi)線圈與無線充電板內(nèi)線圈的相似性。（圖5、圖6）