无线充电为什么可以不用数据线？

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。

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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。

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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 [1] 。

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。

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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 [2] ，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 [3] ，为人们的生活带来诸多便利。

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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。

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目前，无线充电技术有三个主要的发展方向，分别是 [1] ：

• 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。

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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！

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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 [4] 。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

[1] 汪笑宇.面向实用的无线充电网络部署策略研究[D].南京:南京大学,2021:1.

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

[3] 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[D].南京:东南大学,2021:3.

[4] 人民网.给手机无线充电会致癌？这个真没有[EB/OL].(2016-11-23)[2023-6-3]. 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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