隔空取電！堪比小櫻魔法陣的「無線充電器」是怎麼一回事？

前天下午抽空出去買咖啡續命，在咖啡館裡遇到了一個有點中二、又有點讓人覺得好棒的東西 —— 魔法陣無線充電器！掏出我的 iPhone8 ，激動的把手機放上去後，心想這還是第一次給它開光...念過一句「以電系魔法師的契約，注入能量」！光路沿著復古魔法陣走一遍，等整個魔法陣發出耀眼光芒時，手機就開始充電了！（啊！眼睛，我的眼睛！）

不用解開老是纏繞的線纜，也不用糾結充電頭接觸不良，手機一擱置就能充電，是不是聽起來超級棒棒？！（跟我爸拉家常的時候，還沒寫文章就能先賺到一句「現在的科技真發達」...）

作為一個非知名十八線的科普博主，總是在這種時候（比如之前聚餐發現可樂機里的可樂變成...呃，蘇打水）要被迫面對朋友充滿求知慾的眼神：「為什麼沒有線也可以充電？」好在我尚存的高中物理知識在此時勉強維護了我的尊嚴「這是利用了電磁感應原理，手機感應到了充電板的變化磁場，因此生了電流進行充電...」晚上回去查了查資料，就有了今天的解密無線充電器！

無線充電技術

這項技術可以追溯到上上世紀 30 年代（距今 190 來年前），科學家法拉第首先發現的「電磁感應原理」，再經過 60 余年的科學發展，特斯拉提出的無線傳輸電波充電的猜想並進行了證實，再然後到了 21 世紀初（就十來年前），麻省理工學院的研究小組發表了利用電磁波共振充電的原理。

目前無線充電的主流方法也就是有「電磁感應式」、「磁場共振」和「無線傳輸電波充電」這三種。而我當時在咖啡店裡拍到的這個偽裝成魔法陣充電的，其實就是用的「電磁感應」的原理，技術較為成熟，電路也十分簡單~真的簡單啊！來看製造原理吧！

電磁感應

我知道說到這裡可能會有小可愛問...你在說啥？！電磁感應是什麼鬼啊？？不要慌！我們先回顧一下以前的物理知識！手把手帶教！今天一定能搞懂！

中學的時候，我們學過「法拉第電磁感應」，是說：磁通量的變化會有電流的產生。比如閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線的運動時，就會產生電流，看上圖，簡單說就是磁生電。而反過來，電也是可以生磁的！

電磁感應充電

我們用的市電其實是 220V/50Hz 的交流電（愛迪生和特斯拉的恩怨情仇，「直流交流之爭」我們下次再說...）。充電板插上電源後，初級線圈上通過這樣以一定頻率改變電流的交流電，就會產生一個變化的磁場。

次級線圈感受到不斷變化的磁場，也就會產生一個交流電流，通過整流之後就變成直流電向電子設備的電池充電，也就將能量從傳輸端轉移到接收端了。當然在這個過程中，能量損耗是比有線充電要大一些，畢竟有中間商賺差價...（張口就來，想要考研...）

最重要的知識點，就是上面這兩段了，如果第一次沒看到，再看第二遍就可以了！如果還是沒看懂，那我們繼續往下走，直接看實物演示。

手機充電

上面找到的是電動牙刷的充電，我們把這個應用到手機上作為說明。首先我們來介紹一下無線充電的發送端 —— 充電板，和接收端 —— 手機。在充電板的內部和手機的背部呢，是分別有一個線圈的，發送端的「初級線圈」在充電板上，接收端的「次級線圈」就在手機上。

錯誤演示

這兩個線圈需要手機的背部靠近充電板的上部，以正確的方式進行充電，像下面這麼隨意放，是沒法正常充電的，離得太遠了，「隔空取電」也要遵守物理規則啊喂！

正確演示

充電板插上電源後，電路其實一直處於待機的狀態。當把手機放在充電板上後，充電板受到壓力（這是非常簡單的機械設計了）就會喚醒電路，充電板上的線圈就會產生一個不斷變化的磁場，而手機背面的線圈，就會感應到磁場的變化，就...產生了電流！這兩個電流的方向則是相反的。

要守規矩

用過這種無線充電板的小可愛可能還會發現，這個無線充電還是比較受限制的...你插著線還能邊充邊玩兒，無線充的時候，可就沒辦法把玩了。因為電磁感應充電的傳輸距離短，只能在 10mm 以內傳輸能量，而且還受到挺大的擺放位置影響的。

所以你躺著的時候，用無線充電就不能再像以前插線一樣隨心所欲地...玩遊戲、看視頻、聊天了。（再次聲明！這個是靈魂手繪躺著玩手機，不是蹲坑...）

教練...我想無線充

可能有的小可愛會問，為什麼我的手機不支持無線充電？這是因為，你的手機可能還沒有通過 Qi 無線充電協議的認證（類似於藍牙一樣的協議)。

蘋果、三星、華為等新出的手機都已經加入了 Qi 豪華餐，拆開來看，背後會有這麼一個多匝的線圈...（如果你是蘋果用戶，你就看你的手機背面是不是玻璃的，自從這一代改版後，就已經可以用了，之前的鋁合金是萬萬不能的...）

而沒有加入這個認證的怎麼辦？沒關係！我們可以有擴展模塊的！把這個 Qi 無線充電接收端模塊連接到充電口上，那麼電流就能沿著線圈，再沖入到手機的電池裡啦~是不是非常的多此一舉...

等等！Cast 還有話說

《三體 · 黑暗森林》里羅輯醒來時，發現飛車沒有用燃油或電池，還以為人類已經發明了永動機...其實是把無線電波傳輸技術完全應用了，在一定的空間範圍形成供電場，這個範圍內的任何用電設備都可以用天線或電磁共振線圈來接收電能。

講這個故事的意思是，想隨心所欲的玩手機的小可愛們別急！現在廣泛應用多的無線充電技術是比較初級的，而「走進一家咖啡館就手機自動充著電了」其實已經發明了，只是到商業化的大規模應用還需要一些時間啦~

雖然常出去轉轉，有利於收穫選題，但是這種不好寫的選題，我真的不想寫啊，查資料還要講明白很累的啊！摔！附上我們以前寫過的和電相關的文章...

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