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手机无线充电,是什么原理?

2019年全国“最美科技工作者”,擅长中学物理教法及科普
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我们知道手机可以通过充电器、数据线进行有线充电,随着科技的发达,这几年越来越多的智能手机开始配备无线充电功能,那你知道手机无线充电是什么原理吗?

手机无线充电是一种新的充电方式,没有数据线的支撑,隔空充电,很多人觉得很奇怪,作为一项新技术,相比传统的数据线充电,它还是有点颠覆了我们的看法,感觉科技感超强的。大多数人会有这样的疑问:无线充电为什么不需要数据线?它的充电原理是怎样的呢?无线充电是否像WIFI一样,只要在一定范围内我们的手机就能像接收手机信号一样给手机充电呢?

手机、充电板两个设备没用数据线直接相连,是怎么样开始彼此间电流的传输呢?目前有四种这样的电流传输方式。

第一种:电磁感应无线充电,这一种充电的方式需要在手机和充电平台里各安装一个线圈,当通电时,充电平台里的线圈会产生交流电,这时候手机如果与它靠近手机里的线圈发生电磁感应,线圈就开始作业,将电磁能转化成电能,再通过装置转为直流电以完成手机的充电。

这一种充电方式所要求的电路结构比较简单,成本上来说也不会太高,但是这种充电方式存在着一个缺点,那就是传输的距离过短,如果手机摆放的位置没有摆好,那么就很有可能充不上电,或者充电速度特别缓慢。

目前它的有效充电距离大概在10mm以内,而且我们手机充电的时候也需要放在正中心,如果不是正中心的位置也会直接影响无线充电的效率。高频变压器,它一般都有磁芯,这样主线圈产生的磁场,它绝大部分都能够沿着磁芯进入副线圈,不容易产生漏磁,因此它的效率是很高的。而我们目前用的这些无线充电的产品,它的发射端和接收端是两个完全不同的东西,两者之间是没有导磁装置。因此在整个传输的过程中,它更容易漏磁,如果是想要实现更高的充电效率,那么两个线圈就必须靠的非常近。

第二种:磁场共振式充电,电磁共振也需要手机和充电平台的相互作用,需要两方的谐振器产生一个磁场共振,实现能量的转化,显然这种技术不需要手机和充电平台的接触,只需要让两者的LC谐振频率保持一致就可以了,这样一来,即使相隔一定距离,也可以进行无线充电啦,适用于距离比较长的传输,不过还是有缺点的,那就是充电的效率会比较低。

第三种:无线电波式充电,这一种充电方式是在供电方上配置一个可以进行无线电波的发射的设备,当然有了一个发射设备,就必须要有一个接受的设备,以一种直流电压输出和输入的方式,进行充电,这种充电虽然电流传输速度快,但是稳定性和安全性都很低,研发的成本也很高。

第四种:电场耦合式无线充电,这一种充电方式是通过两者一种垂直的方式进行非对称的偶极子来产生电流的传输,这种充电方式转换率很高,两者的位置也可以不用固定,不过就是有一个很大的缺点,那就是需要设备的体积更大,功率也特别小。

这四种充电方式,目前第一种方式即电磁感应这种方式技术更为成熟,充电效率更高再就是它的电路结构会比较简单,所以现在我们手机无线充电广泛运用的就是第一种方式, 利用电磁感应进行手机无线充电就是在充电板和手机上分别有两个线圈,当充电板的线圈接通电源之后,给它加上交流电就会产生一个不断变化的磁场,当我们把手机放在充电板上的时候,手机背盖上的线圈就会感应到磁场的变化,从而感应出了电流,然后再把电流转化为直流电给我们手机电池进行充电,这样一来就实现了无线充电。

下面我们通过小实验来进一步加深大家对于手机无线充电的理解。

评论
三社区红
少傅级
2023-04-10
hcf886
贡士级
趣味性!科普性!
2023-04-02