无线充电

2016-01-20 11:00
科学启蒙 2016年1期
关键词:小灵通奥秘充电器

“我又把iPad的连接线给弄丢了,这下又充不了电咯。”小粗心对自己丢三落四的毛病很是无奈。

小灵通在一旁说:“又丢了?这都第几根了?小粗心,你真是太马虎了。”

奥秘精灵提醒道:“小粗心,你不知道吗?现在有了无线充电技术,手机或者iPad要充电已经不需要连接线了。”

一听到新发明新技术,小好问一下子来了精神:“无线充电?是什么技术啊?”

“既然你们这么有兴趣,今天咱们就来仔细了解一下时下最热门的无线充电技术吧。”奥秘精灵笑着说。

技术原理大揭秘

奥秘精灵介绍道:“最近有一款新上市的手机采用了无线充电技术,让手机彻底摆脱了连接线的束缚。”

小粗心感叹道:“科技发展真是日新月异啊!”

“没错,我们的电脑以前是固定在桌面上的,现在已经出现了移动电脑;以前我们上网需要用网线进行连接,现在可以无线上网……现在,你们能不能利用之前所学的知识,来分析一下无线充电技术的原理呢?”

小粗心:“应该是把手机电池拿出来,用固定式的充电器给电池充电吧。”

小好问:“我看应该类似于无线上网的原理,将电能转化为电磁波,然后手机电池对电磁波进行捕捉,并转换为电池的能量。”

小灵通:“据我所知,物理学家尼古拉·特斯拉在19世纪末就已经做了无线输电试验,实现了交流发电。他把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起低频共振,再利用环绕在地球的表面电磁波来传输能量。”

【关主释答】

无线充电技术具体来说就是完全不借助电线,利用电磁感应为设备充电的技术。这一技术源于无线电力输送技术,利用磁共振在充电器与手机等设备之间的空气中传输电能,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振,实现电能高效传输的技术。

小灵通提到的尼古拉·特斯拉的无线输电试验,最终因财力不足没有实现。数年前,美国的一个科研小组把共振运用到电磁波的传输上,并成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。

大家可以想一下我们声音的频率。房间里有一个装了酒的杯子,如果我们声音的频率能够跟酒的振动频率达到协调一致的话,我们的声音足以让那个玻璃杯破裂。无线充电的工作原理与这个有些类似,首先我们有一个来源谐振器,它能够产生磁场,这就是电声磁,还有一个接收谐振器,当这两个谐振器频率一样时,我们就可以实现无线电源转换。

技术普及仍需时日

“没有手机连接线的牵绊,从此再也不怕连接线丢失啦!生活便简单多了。”小粗心有种如释重负的感觉。

小好问在一旁开玩笑地说:“像你这么粗心大意的人,就算采用无线充电,也要小心别把充电底座或者手机给丢了。那就得不偿失了。”

小好问的话引得大家一阵欢笑。

“小粗心,不要把无线充电技术想得太过美好。从现状来看,无线充电技术要普及还需要一段时日,你们知道这一技术目前的短板何在吗?”奥秘精灵又抛出了一个问题。

小好问:“就像小粗心这种大马虎,要是把手机或者充电器直接弄丢,再牛的技术也歇菜了。”

小粗心:“我才没有那么马虎呢!据我所知,电磁波的发送和接收是有距离要求的。这导致了无线充电技术不能远距离充电。”

小灵通:“就目前市面上采用无线充电技术的手机来说,要求手机要很准确地摆放在无线充电底座上,稍稍偏离了就不能顺利充电。这或许也是大家不太钟意的原因。”

【关主释答】

正如小粗心和小灵通所说的,无线充电技术目前难以普及,与技术本身有着直接的关系。这项技术的一大缺陷在于传输距离较短,所以很多支持无线充电的手机,需要较为精确地摆放在无线充电底座上,才能正常充电。

标准不统一也是目前无线充电技术难以进一步普及的重要原因。当下主要无线充电标准包括Qi、A4WP以及PMA三种。

其中,Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大特征;PMA致力于推动智能和节能的无线电力;A4WP则是采用谐振耦合技术,虽然在一些电子消费展上偶尔露面,但仍未正式商用。

总而言之,无线充电在短时间内仍是消费电子领域的配角,发展壮大尚需时日。

无线充电无处不在

听完关主的介绍,小粗心很失望地说:“暂时无法普及?那我想要的无线充电岂不是遥遥无期了?”

奥秘精灵说:“不用这么失望,小粗心。目前研发人员正在竭力解决各项技术难关。假想一下,未来无线充电技术得以提升,你们认为这一技术将对我们的生活会产生什么样的影响?”

小灵通:“如果未来充电标准统一了,那家里有个充电器,可以为所有的手机、平板电脑,甚至手提电脑、台式电脑等电子设备同时进行充电,插座和插头将被淘汰。”

小粗心:“如果无线充电技术得以发展,植入病人体内的各种辅助医疗器械就不用定期更换电池或者充电,直接通过无线充电技术就行了,省去了反复手术的麻烦,病人也不用承受太多的痛苦。”

小好问:“要是能像Wi-Fi那样,在户外的各类场合,想充电就充电,想上网就上网就更好了。”

【关主释答】

大家的设想都非常棒,按照现在的发展趋势来看,你们所畅想的这些都有可能实现。像小好问所说的,目前有科学家正致力于Wi-Fi充电技术,让我们最终可以通过Wi-Fi信号为8.5米内的设备充电。其技术原理是将收集来的射频能量转换成直流电。这需要定制的感应器来实现,另一个必要组件是无线路由器。

再比如,像小灵通所设想的,如果家里有手机和电脑,未来可以通过同一个电源为这两个终端设备充电。

同时这种技术还能穿过不同的物料,比如木头、塑料、花岗岩、混凝土,甚至身体也可以穿过。小粗心指出了未来无线充电技术对医疗器械的重要影响,有些医疗器械是植入人体内部的,将来通过这项技术,像人工心脏泵这样永久植入患者体内的器械,不用取出来充电,直接通过身体就可以充电了。

科技会让未来的生活更加便捷和美好哦。

射频表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300千赫兹~300吉赫兹之间。

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