手機無線充電

黃才發

我們知道手機可以通過充電器、數據線進行有線充電，隨著科技的發展，這幾年越來越多的智能手機開始配備無線充電功能，那你知道手機無線充電是什么原理嗎？

手機無線充電是一種新的充電方式，沒有數據線的支撐，隔空充電。大多數人會有這樣的疑問：無線充電為什么不需要數據線？它的充電原理是怎樣的呢？無線充電是否像WiFi一樣，只要在一定范圍內我們的手機就能像接收手機信號一樣給手機充電呢？手機、充電板兩個設備沒用數據線直接相連，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：

第一種是電磁感應無線充電。這種充電方式需要在手機和充電平臺里各安裝一個線圈，當通電時，充電平臺里的線圈會產生交流電，這時候手機如果與它靠近手機里的線圈發生電磁感應，線圈就開始作業，將電磁能轉化成電能，再通過裝置轉為直流電以完成手機的充電。這一種充電方式所要求的電路結構比較簡單，成本也不會太高。但是，這種充電方式存在一個缺點，那就是傳輸的距離過短，如果手機擺放的位置不對，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，而且手機充電的時候也需要放在正中心，否則就會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，與手機無線充電裝置不同的是，高頻變壓器一般都有磁芯，這樣主線圈產生的磁場，絕大部分都能夠沿著磁芯進入副線圈，不容易產生漏磁，因此它的效率很高。而目前使用的這些無線充電產品，它的發射端和接收端是兩個完全不同的裝置，兩者之間沒有導磁裝置。因此在整個傳輸的過程中，它更容易漏磁，如果想要實現更高的充電效率，那么兩個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和充電平臺的相互作用，需要兩方的諧振器產生一個磁場共振，實現能量的轉化。顯然這種技術不需要手機和充電平臺的接觸，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，也可以進行無線充電，適用于距離比較長的傳輸。不過缺點在于充電的效率會比較低。

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可以進行無線電波發射的設備。當然，有了一個發射設備，就必須要有一個接收設備，以一種直流電壓輸出和輸入的方式進行充電。這種充電方式雖然電流傳輸速度快，但是穩定性和安全性都很低，研發的成本也很高。

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生的感應電場來傳輸電力。這種充電方式轉換率很高，兩者的位置也可以不用固定，但有一個很大的缺點，那就是需要設備的體積更大，功率也特別小。

這4種充電方式中，目前電磁感應這種方式技術更為成熟，充電效率更高，再就是它的電路結構比較簡單，所以現在我們手機無線充電廣泛運用的就是第一種方式。

利用電磁感應進行手機無線充電，就是在充電板和手機上分別有兩個線圈，當充電板的線圈接通電源之后，給它加上交流電就會產生一個不斷變化的磁場，當我們把手機放在充電板上的時候，手機背蓋上的線圈就會感應到磁場的變化，從而感應出了電流，然后把電流轉化為直流電給我們手機電池進行充電，這樣一來就實現了無線充電。

下面我們通過小實驗來進一步加深大家對于手機無線充電的理解。

簡易手機無線充電原理模擬實驗

[器材]

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

[步驟]

1.把導線繞成3圈做成一個小線圈（繞的圈數越多，產生的感應電壓越大，但也要注意用電安全，圈數越多會燒壞LED電珠），線圈兩端連接好LED電珠。

2.電磁爐插上電源，進入工作狀態。把接有LED電珠的線圈放在電磁爐臺面上，會看到LED電珠閃爍著光亮。（圖2）

[對比實驗]

3.把導線纏在螺絲刀柄，繞62圈做成一個小線圈，線圈兩端接上生日卡片中拆下的發光二極管，放在插上電源的手表無線充電板臺面上，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線圈與無線充電板內線圈的相似性。（圖5、圖6）