浅议无线充电

王梓潼

（安阳市第一中学，安阳 455000）

无线充电技术是当前人们所研究的重要技术，这是充电技术的重要飞跃，对于我们生活质量也产生巨大变化。通过无线充电技术的应用和探索，我们能够窥探到重要的物理知识，也更加能够从根本上解决人们生活中的难题。通过无线充电装置的设计与实现探索，能够让我们的知识学习更为夯实，也能够为无线充电技术提供支撑和助力。

1 无线充电原理

目前，无线充电的方式主要包括电子感应式、磁共振式、电波接收式等。根据所学知识，电磁感应式便于理解和应用。电磁感应式是较为常见的一种发电原理。其发电原理依据的是电磁感应现象。从物理学的知识来讲，当电流通过线圈之后，发射线圈和接收线圈构成一个电磁耦合感应器，发射线圈由于交流电的不断震荡产生磁场，产生的磁场又会形成电压，有了电压之后便会产生电流，从而可以充电。这就是法拉第电磁感应。初级线圈的一定频率的交流电，以电磁感应的方式在次级线圈中产生一定的电流，这样能量就由传输端传送到了客户端，就可以使用无线充电。

对细圆环的电流进行假设，其电流源为ldl，那么其则会产生磁场，假设其在任意一点A（x，y，z）产生的磁场为

那么线圈和接收线圈之间则会产生耦合系数和线圈品质数，我们用k来表示这个耦合系数，用q来表示品质因数，那么这两个因素则会对充电效率造成影响。在最理想情况下，发送和接收端则都能够通过串联电容达到理想状态，这时候最高传输效率则能够在发送端和接收端得以实现：

由此我们可以得知，线圈耦合和感应线圈之间的距离和它的直径的比值有关，也与线圈的形状和线圈之间的角度有关。

2 无线充电装置的设计与实现

2.1 无线充电系统的设计

整体无线充电系统的设计主要包括四部分，第一部分是交直流转换，第二部分是发射电路，第三部分是耦合线圈，第四部分是接收电路。无线充电器的系统的模块主要分为直流电源模块，正交震荡模块，功率放大模块，耦合线圈能量传递模块以及能量转换模块。第一部分包括前两个模块。在无线发射端内接入5V的直流电流，通过震荡产生信号电流。第二部分包括功率放大模块。此时，将形成的震荡电路的信号加到大功率放电路上进行信号放大，发射电路。第三部分是耦合线圈，包括能量传递模块。将放大后的信号，加到电线圈上，线圈将能量从初级耦合到次级，从而产生功率强大的磁场。第三部分是能量转换模块。次级线圈耦合的能量经过接收，功率变大，转换为可以给电池充电的电压和电流，经过整流滤波处理以后，提供电能。

2.2 无线充电在电子设备上的应用

我们所应用的手机、电脑、平板电脑等等电子设备，都对无线充电技术进行应用。

图1

如图1所示，左端为无线充电技术的准备阶段。首先，输入由变压器变压后的5V交流电，然后采用振荡器提高交流电变化的频率，运用功率放大器放大功率，从而导入初级线圈，在初级线圈内部可以产生磁场。右端为无线充电技术的发挥作用阶段。次级线圈经过耦合变化，磁场加大，磁能量发生改变，磁场的方向发生变化，因此磁通量方向也发生改变，感应电动势的正负极不断的交替，因此次级线圈中也可以产生与初级线圈中，交变电流相同的交流电。由此通过磁场的耦合，交变电压的产生，整流滤波之后又输出为直流电压，可以给手机，平板电脑和笔记本电脑等电子设备进行充电。

无线充电技术应用于电子设备可以丰富人的生活，给人类的日常生活学习提供便利。让学生更好的使用笔记本和平板电脑学习，而在所有人的日常生活中可以使用无线充电技术给手机充电，摆脱有线带来的问题和困扰。

2.3 无线充电的未来发展

无线充电技术应用范围必将变广。目前的交变电流电产生的电压还较小，因此仅仅可以应用为手机，笔记本等较小的物体，但经过科学家的反复实验，当日后研发出可以产生更高的电流电压的，系统和电路设计后，就可能给电动车，汽车等更为庞大的物体充电，无线电技术将广泛的应用于生活的各个方面，所有使用有线充电的器具都将可采用无线充电。

当然，除了应用范围更广之外，成本使用材料和设计的使用方式可能更加便捷。随着科学技术的发展，不仅线圈磁场可以进行发电，自然界的其他自然能量也可以进行发电，而且发电量不亚于物理发电，比如常见的太阳能发电、风能、水能发电，都应用于生产生活中的各个方面，因此，无线充电技术也将会与这些技术结合起来，为人类谋福造利。

另外，随着高新技术以及AI技术的发展，采用传统的线圈电磁感应式进行无线电路设计显然无法满足人们的需求，因此无线电技术通过机器人来实现也未尝不可，人工智能的应用范围广且质量较高，很多方面甚至超过人类，因此无线发电技术机器化，智能化也必将是时代发展的潮流及方向。

3 结束语

本次的设计装置主要包括线圈，以及可以安装到手机的接收器，发射端的线圈让直流电压源可以转变为交流电产生磁场，而接收器的线圈靠近磁场以后因为法拉第的电磁感应现象得到了交流电压，从而又会产生直流电压源，可以进行无线充电，便利了充电的步骤。无线充电技术的未来应用具有无限前景，很多人对其寄予希望，相信无线充电技术可以为人类的生活提供更加有效的服务。