大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于无线充电什么原理的问题,于是小编就整理了1个相关介绍无线充电什么原理的解答,让我们一起看看吧。
无线充电充满了魔幻色彩,因为它并不需要线缆直连就能隔空生电。有点像变魔术,但话又说回来了魔术并不是凭空产生,要么是障眼法,要么是幻术,魔术也需要道具,需要有根有源的东西支撑,同样无线充电也需要,只不过我们对它的原理并不了解而已。
其实无线充电技术早在19世纪后期就已经出现,距今已经有100多年历史,只不过过去并没有太多实际应用,到现在也仅仅只是为手机、耳机、电动牙刷、智能穿戴设备充充电而已。
无线充电技术出自旷世奇才“尼古拉·特斯拉”,他精通8种语言,一生获得了700多项发明专利,每一件都足以深刻影响后世。比如1909年诺贝尔物理学奖得主古列尔莫·马可尼,他的无线电成就采用了特斯拉17项专利,如今我们所使用的交流输电技术也同样出自“尼古拉·特斯拉”。
要知道早在1899年“尼古拉·特斯拉就开始无线输电的探索,他在纽约建造了无线电发射塔,想把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过地球与电离层之间的低频共振和环绕地球的表面电磁波来传输能量。多么大胆地畅想,才有了后人在此基础上不断地研究和探索,最终实现了无线充电技术。
无线充电的原理
无线充电技术利用的是电磁感应,当感应线圈上的交变电荷产生波动的磁场时,就会发生电磁感应现象。通常无线充电需要一个发射端,也需要一个接收端,这样才能进行近距离的非接触方式进行电能的传输。由此可见无线充电技术并不是变魔术,也不是凭空产生的。
目前常见的无线电能传输技术主要有电磁感应式、电磁共振式、电场耦合式。手机无线充电就是采用电磁感应式无线电能传输技术,充电底座上安装的发射线圈,在手机背面安装的是接收线圈,当手机靠近充电座的发射线圈时机会让接收线圈产生感应电流,能量由电能转化成磁场场能再通过感应线圈感应生电,最终完成充电的过程,要知道电磁感应式无线充电技术充电效率能够达到80%,缺点就是只能短距离充电,基本上需要贴在一起,好处就是不需要充电线了。
电磁共振式无线电能传输技术和声音共振原理相同,发射端和接收端需要调整在同一个频率上,共振就可以交换能量。电磁共振式无线电能传输技术将充电距离延长到了3~4米,但缺点就是电能传输效率只有40%左右。
电场耦合式无线电能传输技术使用两组电极或者极板通过静电感应的方式实现能量传输。这种传输方式需要增加电极尺寸和耦合的电压值以适应充电设备的所需功率水平,所以才叫电场耦合式无线电能传输技术。电场耦合式无线电能传输技术将极大地鼓舞制造商集成以无线方式给便携设备进行充电。
无线充电技术未来会有更多的惊喜
无线充电技术在一定程度上打破了时间和空间的限制,它的优秀从传统的有线固定电话和手机的区别就能体现出来,所以可以预见无线充电技术在未来会有非常广阔的应用前景,万物互联的时代需要无线充电技术的加持。
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物理学家早就知道,在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量,而不同频率物体之间的相互作用较弱。歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎,而不影响其他瓶子就是这个道理。这也好比我们荡秋千时,只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样,无线充电技术正是利用了这个道理。请关注:容济点火器
原理很简单,就是电磁感应,不过实际的无线充电器肯定复杂一些,因为需要配套程序功能,比如异物检测、温控、变频等。如果只是玩玩试验下,弄2个一样规格的线圈(不一样也可以,但电压会变),一个输入5V的交流电进去,另一个接到手机充电口就能充电,不过效率肯定很低的。现在手机充电器充电距离(线圈之间的间隙)一般定在3-8mm,太近容易有互感,过远自然是感应太弱甚至感应不到。充电效率(转换率),现在按QI标准实验室能达到80-84%,量产的以76%标准,但实际使用起来也就60—73%差不多,和放置的位置、线损有一定关系。
此前,网上各大科技门户网站均爆出即将上市的iPhone 8 将支持无线充,如果这一技术得以在新一代iPhone手机中实现,无疑是iPhone在智能手机变革道路上的又一里程碑。
iPhone8 支持无线的两大关键技术:
无线充到底有多玄妙?
我们一起来看一看。
总体来说,无线充电传导的能量是运用电感耦合的原理,保证无外露导电接口,省去了那些繁杂的各种线。
其工作原理是:假设充电设备为A,被充电终端为B,则A和B之间通过近场感应,由A传导能量到B,B将接收到的能量通过化学反应转化为电能,储存在B的电池中,就这样完成无线充电的。
无线充电的形式有几种?
第一,电磁感应式,目前来说最常用的一种,也是iPhone8极有可能采用的一种。
第二,磁场共振式。通过相同频率,完成能量发送装置和能量接收装置之间的能量交换。但是,目前为止,这项技术还处于研究当中。
第三,无线电波式。
这种方式只需要安装一个发送器在墙上的插头,捕捉从墙壁弹回的无线电波能量,随着负载做出调整的同时保持稳定的直流电压,这项技术发展已经成熟,最早使用于矿石收音机。
为什么无线充电技术至今没有广泛使用于手机充电?
无线充电技术的损耗天然比有线充电损耗大很多,这是硬伤。再者,距离的限制也是阻碍无线充电技术扩大使用的另一个原因。随着技术的日益发展,相信在不久的将来可以弱化甚至解决这两个弊端带来的限制。
无线充会代替掉有线充电吗?
台电君人为,尽管无线充电技术的普及指日可待,但是有线充电和无线充电并不是水火不忍的对立面。生活在细分化,我们的日常使用也需要更细分化的产品,无线充电设备也不可能完全替代掉有线充电。
从以上两个缺陷来看,这就意味着有线充电能够做到更大容量,不受距离限制以及速度会更快。来看看市面上的快充移动电源,最大的特点是越来越小,容量越来越大,速度也比以往有了飞跃般的提升。
因此,及时未来无限充电技术发展越来越成熟,依然无法完全取代有线充电设备。
无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代,科学家迈克尔•法拉第首先发现了电磁感应原理,即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代,科学家尼古拉•特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性,并申请了首个专利。目前无线充电存在四种不同的商用技术,电磁感应技术、无线电波技术和电磁共振技术、电场耦合技术,几种技术各有特点。
无线充电是指利用电磁波感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。实现无线充电技术主要通过四种方式:电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。
大家不必看后文的解释,太复杂,对比图更易理解。
图片源自网络
电磁感应式充电:初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应,事实上,电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感,中国本土的比亚迪公司,早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利,就使用了电磁感应技术。
磁场共振充电:由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,是目前正在研究的一种技术,由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm,还无法实现商用化,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也会下降。相比电磁感应方式,利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式,无需使线圈间的位置完全吻合。
无线电波式充电:这是发展较为成熟的技术,类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器,以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。
电场耦合式充电:充电模块是由2个非对称偶极子按垂直方向排列而成的,这组偶极子各由供电部分和接收部分的活性炭电极和接地电极组成。无线供电模块就是通过这2个非对称偶极子的电场耦合而产生的感应电场来供电的。电场耦合方式的特点大致有三:①充电时可实现位置自由,②电极薄,③电极部的温度不会上升。因此不仅能够提供便利性,而且还可降低系统成本。目前已试制完成为平板终端及电子书等便携终端进行无线供电的供电台。
到此,以上就是小编对于无线充电什么原理的问题就介绍到这了,希望介绍关于无线充电什么原理的1点解答对大家有用。
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