无线充电为什么可以不用数据线?

无线充电可以不用数据线,主要是因为它利用了电磁感应原理,通过无线电能传输技术来实现充电。以下是无线充电可以不用数据线的一些原因:
1. "电磁感应原理":无线充电技术主要基于法拉第电磁感应定律。当交流电流通过充电器中的线圈时,会在其周围产生交变磁场。这个磁场可以感应到接收器线圈中产生电流,从而实现电能的传输。
2. "能量传输距离":无线充电不需要通过物理接触来传输电能,因此可以在一定距离内进行充电。这为设备提供了更大的灵活性,使得设备可以在移动过程中充电。
3. "方便性":无线充电使得用户无需将设备插入充电线,从而避免了充电线带来的不便和安全隐患。
4. "安全性":由于无线充电不需要物理接触,因此减少了由于接触不良或插头损坏而引起的设备损坏或触电的风险。
5. "应用场景":无线充电适用于各种场景,如手机、平板电脑、笔记本电脑、电动车等,尤其适用于无法或难以使用有线充电的场合。
6. "技术发展":随着无线充电技术的不断进步,充电效率和安全性得到了显著提高,使得无线充电成为了一种更加成熟和可靠的充电方式。
总之,无线充电无需数据线的原因在于其基于电磁感应原理,可以在一定距离内实现电能的无线传输,为用户提供了更加方便、安全、高效的充电体验。

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现如今,手机不离身,几乎已经成了现代人的标配。出门在外,可以不带钱包,但是不能忘记手机,可是手机没电了怎么办呢?

不知道大家坐地铁的时候有没有发现,许多地铁和地铁站都设置了手机充电口,只需自备数据线,就能享受便捷的充电服务。

图源:上海交通公众号

那没带数据线怎么办呢?别慌,咱还可以选择无线充电!比如上海地铁18号线上就贴心地设置了无线充电设备。

图源:上海交通公众号

那什么是无线充电?无线充电的原理是什么?无线充电要注意点什么呢?我们一起来看看~

什么是无线充电?

无线充电,也叫作无线电力传输,是一种将电力隔空传输至接收设备的技术

19世纪末,美国的“科学怪才”尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)提出了无线电能传输的设想,就此开启了无线电能传输技术研究的新世界。

图源:sohu.com

2007年,麻省理工学院的Marin Soljacic等人利用磁耦合的方式传输60W的电能,点亮了2米外的一个灯泡,使得无线电能传输技术再次成为研究热点。

目前,无线电能传输技术已经被广泛应用在日常生活中,各式各样的无线充电手机、手表层出不穷。此外,它也可用于电动汽车、植入式医疗等领域,为人们的生活带来诸多便利。

图源:少数派公众号

无线充电的原理是什么?

在物理学中,有个有趣的规律,可以简答地概括为:电生磁、磁生电。也就是说,电场和磁场能在一定条件下发生相互转换。

无线充电的基本原理就是基于这个规律。首先,无线充电器(功率发射器)的交流电源将电能转换为高频交流信号。然后,线圈将这个交流信号转化为磁场。这种磁场会在接收器的接收线圈中引起电磁感应,产生交流信号。最后,接收器的电路将交流信号转化为直流信号,供设备中的电池或电子元器件使用。

简单来说,就是无线充电器把电转化为磁,设备把磁转化为电,实现充电。

图源:知乎@杂学实验室

目前,无线充电技术有三个主要的发展方向,分别是

  • 辐射式无线充电:以电磁辐射形式进行远场充电,可以实现长距离充电;

  • 耦合式无线充电:以电磁辐射形式进行近场充电,需要功率发射器与接收器线圈紧密耦合,只能实现接触式充电;这两种方向利用的就是上文提到的电场与磁场的转换。

  • 超声波无线充电:与以上两种形式不同,超声波无线充电利用超声波换能器将电能转换为声能传输,接收端将声能转换回电能。但是这种技术仍有许多问题需要解决。

    图源:差评公众号

无线充电有哪些优缺点?

相较于传统的有线充电模式,无线充电最大的优点在于便捷性。无需插拔充电线,只需将设备轻轻一放,就可以实现充电。体验感超棒~

另外,无线充电也更具安全性。充电线和插头的消失有效规避了充电线老化、插头漏电的问题,再也不怕触电啦!

图源:少数派公众号

可惜的是,无线充电也不是十全十美的!无线充电技术面临的一个问题就是充电效率低,速度慢。这是因为无线充电过程中,能量在空气中传播时,发生了损失。这部分能量会转化为热能,导致充电器和设备发热。相比之下,有线充电直接通过导线传递能量,损耗较少,充电速度更快。

此外,并不是所有的设备都支持无线充电,而且就算可以无线充电,也需要考虑充电器与设备之间的兼容性。所以说,无线充电的适用性还是有限的。

虽然理论上,有线充电的充电范围会受到充电线(或者电缆)长度的限制,而无线充电可以在更广的范围内充电,但目前手机、手表在充电时还是需要紧贴无线充电器。不过,相信随着技术的发展,无线充电的距离可以越来越长。说不定未来,电影《致命魔术》中远距离点亮灯泡的场景不是梦!

图源:《致命魔术》

无线充电会致癌吗?如何正确充电?

致癌?不存在的!北京工业大学应用数理学院副教授周洪直在采访时表示,无线充电的过程确实会产生一定量的辐射,但是这种辐射对人体几乎没有伤害。封闭磁场对外的辐射量很少,而且充电功率不大,辐射功率还不如电磁炉,即使有辐射也是非电离辐射,所以大家可以放心使用。

那怎样正确使用无线充电呢?

  • 首先,需要确保你的设备支持无线充电功能;

  • 选用匹配的充电器,若想实现高功率快充,最好使用支持对应品牌快充私有协议的无线充电器;

  • 充电时,应将设备背面放置在充电器的充电区域,确保充电器能正确传输能量;

  • 充电时,应移除周围的金属用品,避免信号干扰;

  • 如果设备过热,请及时停止充电,避免造成安全问题;

  • 定期检查充电器的插头和接口,保证充电器处于良好的工作状态。

总而言之,只有正确进行无线充电,才能享受它带来的便利哦!


参考文献

汪笑宇.面向实用的无线充电网络部署策略研究.南京:南京大学,2021:1.

Kurs A, Karalis A, Moffatt R, et al. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances. Science, 2007, 317(5834): 83-86.

张铭.电动汽车动态无线充电系统设计及充电控制策略研究.南京:东南大学,2021:3.

人民网.给手机无线充电会致癌?这个真没有.(2016-11-23). http://kpzg.people.com.cn/n1/2016/1123/c404390-28889114.html

作者:张嘉韵,复旦大学材料科学系直博生,研究方向为锂离子电池正极材料

编辑:小叮当

鸣谢:中国科学院物理研究所 姜畅博士为本文提供科学指导

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来源:上海科技馆

编辑:深浅

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