隔空取电！堪比小樱魔法阵的「无线充电器」是怎么一回事？

动网沙滩

前天下午抽空出去买咖啡续命，在咖啡馆里遇到了一个有点中二、又有点让人觉得好棒的东西 —— 魔法阵无线充电器！掏出我的 iPhone8 ，激动的把手机放上去后，心想这还是第一次给它开光...念过一句「以电系魔法师的契约，注入能量」！光路沿着复古魔法阵走一遍，等整个魔法阵发出耀眼光芒时，手机就开始充电了！（啊！眼睛，我的眼睛！）
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" c( k. Z! ~; i; s0 K2 F2 o& L, U不用解开老是缠绕的线缆，也不用纠结充电头接触不良，手机一搁置就能充电，是不是听起来超级棒棒？！
作为一个科普博主，总是在这种时候要被迫面对朋友充满求知欲的眼神：「为什么没有线也可以充电？」好在我尚存的电磁学知识在此时勉强维护了我的尊严「这是利用了电磁感应原理，手机感应到了充电板的变化磁场，因此生了电流进行充电...」晚上回去查了查资料，发现这个伪装成魔法阵无线充电器，其实就是用的「电磁感应」的原理，技术较为成熟，电路也十分简单~真的简单啊！来看制造原理吧！
% ~6 ^# z3 L: V电磁感应
8 E' P8 X# r3 v% H我知道说到这里可能会有小可爱问...你在说啥？！电磁感应是什么鬼啊？？不要慌！我们先回顾一下以前的物理知识！手把手带教！今天一定能搞懂！
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中学的时候，我们学过「法拉第电磁感应」，是说：磁通量的变化会有电流的产生。比如闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，就会产生电流，看上图，简单说就是磁生电。而反过来，电也是可以生磁的！
# @! s! X6 N# l1 x" c8 W电磁感应充电
我们用的市电其实是 220V/50Hz 的交流电。充电板插上电源后，初级线圈上通过这样以一定频率改变电流的交流电，就会产生一个变化的磁场。
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  c& R- z/ G0 w# I% y次级线圈感受到不断变化的磁场，也就会产生一个交流电流，通过整流之后就变成直流电向电子设备的电池充电，也就将能量从传输端转移到接收端了。当然在这个过程中，能量损耗是比有线充电要大一些，毕竟有中间商赚差价...
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9 r" B8 n2 M9 ]1 u最重要的知识点，就是上面这两段了，如果第一次没看到，再看第二遍就可以了！如果还是没看懂，那我们继续往下走，直接看实物演示。
手机充电
上面找到的是电动牙刷的充电，我们把这个应用到手机上作为说明。首先我们来介绍一下无线充电的发送端 —— 充电板，和接收端 —— 手机。在充电板的内部和手机的背部呢，是分别有一个线圈的，发送端的「初级线圈」在充电板上，接收端的「次级线圈」就在手机上。
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! R' l' G" Y) d; J0 k& R错误演示
$ s; P( x# D; W; o这两个线圈需要手机的背部靠近充电板的上部，以正确的方式进行充电，像下面这么随意放，是没法正常充电的，离得太远了，「隔空取电」也要遵守物理规则啊喂！

正确演示
充电板插上电源后，电路其实一直处于待机的状态。当把手机放在充电板上后，充电板受到压力（这是非常简单的机械设计了）就会唤醒电路，充电板上的线圈就会产生一个不断变化的磁场，而手机背面的线圈，就会感应到磁场的变化，就...产生了电流！这两个电流的方向则是相反的。
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/ r  X& P1 O) z/ G# B要守规矩
用过这种无线充电板的小可爱可能还会发现，这个无线充电还是比较受限制的...你插着线还能边充边玩儿，无线充的时候，可就没办法把玩了。因为电磁感应充电的传输距离短，只能在 10mm 以内传输能量，而且还受到挺大的摆放位置影响的。
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% h1 e8 D- e; P9 n$ ]! m9 ?所以你躺着的时候，用无线充电就不能再像以前插线一样随心所欲地...玩游戏、看视频、聊天了。（再次声明！这个是灵魂手绘躺着玩手机，不是蹲坑...）
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教练...我想无线充
) D& |6 O0 f! J! \可能有的小可爱会问，为什么我的手机不支持无线充电？这是因为，你的手机可能还没有通过 Qi 无线充电协议的认证（类似于蓝牙一样的协议)。
! ]( ?1 M% S4 a" D" Q苹果、三星、华为等新出的手机都已经加入了 Qi 豪华餐，拆开来看，背后会有这么一个多匝的线圈...（如果你是苹果用户，你就看你的手机背面是不是玻璃的，自从这一代改版后，就已经可以用了，之前的铝合金是万万不能的...）

而没有加入这个认证的怎么办？没关系！我们可以有扩展模块的！把这个 Qi 无线充电接收端模块连接到充电口上，那么电流就能沿着线圈，再冲入到手机的电池里啦~是不是非常的多此一举...
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0 o' V- i. R. h+ R1 \等等！话还没说完
  Y- d6 F  i3 j! k8 R3 W/ \《三体 · 黑暗森林》里罗辑醒来时，发现飞车没有用燃油或电池，还以为人类已经发明了永动机...其实是把无线电波传输技术完全应用了，在一定的空间范围形成供电场，这个范围内的任何用电设备都可以用天线或电磁共振线圈来接收电能。
讲这个故事的意思是，想随心所欲的玩手机的小可爱们别急！现在广泛应用多的无线充电技术是比较初级的，而「走进一家咖啡馆就手机自动充着电了」其实已经发明了，只是到商业化的大规模应用还需要一些时间啦~
校对：Cast + 江小丧


来源：http://www.yidianzixun.com/article/0LnnGkiM
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