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手机无线充电为什么还没普及中科院物理所

LittleA:“谁有手机充电线?”LittleB:“我有充电宝,但是没带Type-C的充电线……”LittleA:“……”(图片来源:freepik图库)众所周知,手机、平板等电子产品虽然给大家的生活带来了很多便利,但频繁的充电问题却让人头疼。一根根充电线、一个个充电头;大大小小、各不相同。倘若出门不带它,就很可能陷入“失联”的尴尬境遇。早在年10月,无线充电手机大家族就迎来了3名新成员:iPhone8、iPhone8Plus和iPhoneX。苹果公司凭借着自己强大的影响力,也将无线充电技术真正地带进大家的视野之中。无线充电技术具备先天的优势——便利性,它能避免插拔充电线时“打火”现象的产生,对充电口无损伤,也让移动设备成为无线充电技术最早的“用户”之一。可是,怎么这么长时间过去了,还是有很多人选择不信任“无线充电技术”,坚持对“剪不得,还理不清”的充电线“爱得深沉,爱得久长”呢?在这里,小编要为无线充电技术“正名”,还给您一个清晰真实的无线充电技术原貌。(图片来源:freepik图库)(图片来源:freepik图库)从被发明到如今,经历了年之久的无线充电技术,在不知不觉中默默地“潜入”我们的生活:不仅是手机、平板、智能手表等小型电子设备,电动汽车等大型设备也都成为了无线充电家族的成员。所以,先一起了解一下无线充电是如何实现的吧!Part.1三种无线充电的原理1、电磁感应无线充电——传输距离太短随着手机等小型电子产品的普及以及德州仪器、飞利浦、三星、东芝等公司的推动,电磁感应充电技术成为目前手机等小型电子产品行业应用最为广泛的无线充电技术。顾名思义,电磁感应无线充电技术利用的就是电磁感应原理。对!你没有听错,就是我们中学时学过的那个电磁感应。这个充电系统主要由两个线圈组成:初级线圈和次级线圈。首先,给初级线圈通以一定频率的交流电,由于电磁感应的作用,在次级线圈中会产生一定的电流,因此能量就从传输端转移到了接收端。将这个原理应用到手机上,则是充电底座内存在一个初级线圈,手机终端内置次级线圈。当手机与充电座靠近,基于电磁感应,在手机接收线圈就会中产生一定的电流,就可以在没有充电线的状态下对手机进行充电了。不过,电磁感应无线充电技术也有着很大的缺点,其中最让人头疼的就是传输距离受限。目前,这种技术的有效充电距离只有10mm,并且如果两个线圈位置没有对准,也很可能会出现问题。(图片来源:参考文献[9])2、磁共振无线充电——传输距离长、供电效率高,但需要调频年6月7日,麻省理工学院的研究团队在《science》上发表成果,称:成功“抓住”了电磁波。他们将铜制线圈作为电磁共振器,传送方送出特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,并成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。所以,使用这种充电也需要两个装置:能量发送装置和能量接收装置。而实现能量传输的条件就是这两个装置需调整到相同频率。比如两个线圈作为共振器,发射端以10MHz频率振动向周围发散出电磁场,而接受端需要同样以10MHz频率振动,才能实现能量传输。磁振器是由小电容并联或串联而成的大电感线圈组成。相比于电磁感应,磁共振无线充电的传输距离更长、供电效率更高,并且支持一对多的供电方式。不过最大的困难在于:如何使两个电路获得相同的频率,调频是这项技术中最核心的一步。(图片来源:参考文献[9])3、无线电波输电——传输距离可达10米,但效率低通过无线电波输电的原理是:将电磁波转换为电流,再通过电路传输电流。无线电波输电系统主要由微波发射装置和微波接收装置组成。微波发射装置发射无线电波,微波接收装置捕捉无线电波能量,并随负载做出调整,得到稳定的直流电。理论上,这种无线充电方式传输距离相比电磁感应方式以及磁共振方式都远,可达10米以上;而且也可以实现自动随时随地充电。但是,这种方式也存在很大的缺点,那就是比较低的传输效率。(图片来源:参考文献[9])(图片来源:作者自制)Part.2都年了,无线充电技术为什么还没普及?虽然针对手机的无线充电技术很久之前就被提出,但令人疑惑的是:这么多年过去了,此技术仍旧前进缓慢,到底是为什么呢?原因一:充电距离限制普通手机充电器要带一根充电线,还要有合适的充电头或者充电宝;而无线充电发展了这么多年也仅仅是做到了几十毫米距离内的无线充电,这意味着我们外出的时候仍然需要带充电宝或充电头。原因二:无线充电的稳定性和高效难以兼得以苹果5W无线充电器为例,考虑到传输效率,将iPhoneX充满电大约需要3小时以上;采用7.5W无线充电器充电也需要近2.5小时。虽然年市场上出现了20W无线充电器,以及无线充电宝,但是它的稳定性及充电效率,仍旧是萦绕在消费者心头的大问题。原因三:无线充电对电池寿命的影响尽管无线充电技术已经发展多年,但目前市场上份额最大的还是手机领域。所以,我们不得不考虑:无线充电到底会不会缩短手机电池的使用寿命?(图片来源:freepik图库)关于延长电池使用寿命的方法参考了苹果公司

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