電磁作用在無線充電技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用

夏秋

摘要：本文我們將系統(tǒng)地介紹電磁感應(yīng)在無線充電技術(shù)中的應(yīng)用，對其工作原理和可能涉及到領(lǐng)域的應(yīng)用以及該技術(shù)的特點進(jìn)行了較為詳盡的闡述。這對于提高我國現(xiàn)代化的電工技術(shù)，電子技術(shù)以及電磁測量等方面都有很大的突破進(jìn)展，尤其是對處于高中階段的我們來說，能夠為將來從事物理學(xué)專業(yè)技術(shù)課堂的學(xué)習(xí)中奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電磁作用;無線充電;技術(shù)

中圖分類號：TM724 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2018）15-0253-01

Abstract： in this paper， we will systematically introduce the application of electromagnetic induction in wireless charging technology， its working principle and possible applications in the field and the characteristics of the technology are described in detail. This has made great breakthroughs in the improvement of China's modern electrical technology， electronic technology and electromagnetic measurement， especially for us in the high school stage， which can lay a foundation for our future study in the technical class of physics.

Keywords： electromagnetic effect; Wireless charging; technology

1 電磁感應(yīng)技術(shù)的原理

當(dāng)電磁感應(yīng)中通過恒定直流電流時，它的周圍將會產(chǎn)生一些不隨著時間而進(jìn)行變化的恒定磁通;當(dāng)在線圈中通過交流電流時，它的周圍將出現(xiàn)一些隨著時間的變化而產(chǎn)生的交變磁通。由于磁通的變化而在導(dǎo)體或者線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，這就稱之為電磁感應(yīng)。由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的電動勢簡稱感應(yīng)電動勢。假如線圈通過負(fù)載形成了閉合回路，那么在閉合回路中會形成感應(yīng)電流。而由于線圈本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)被稱為自感;兩個相互靠近且具有電磁耦合關(guān)系的線圈，由于其中一個線圈的電流變化而產(chǎn)生的變化磁通同時穿過另一個線圈，這個線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種電磁感應(yīng)通常被稱為互感。線圈中感應(yīng)電動勢的大小與線圈具體的匝數(shù)和線圈中的磁通變化率有直接關(guān)系，一般情況下，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流可以用楞次定律來判斷，它的主要內(nèi)容是：當(dāng)線圈原有的磁通增加時，感應(yīng)電流就會產(chǎn)生與它方向相反的磁通來阻礙它的增加;然而線圈中的磁通要減少時，感應(yīng)電流就會產(chǎn)生與它方向相同的磁通來阻礙它的減少。

2 目前無線充電技術(shù)的幾種主流形式

傳統(tǒng)的充電方式需要通過線纜連接電路和終端設(shè)備，而現(xiàn)如今的充電技術(shù)使終端設(shè)備和充電器等各個環(huán)節(jié)中都不再受線路的限制，從而實現(xiàn)了電器和電源完全的分離，在我國科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的前提下，無線充電技術(shù)已經(jīng)在各項領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，彰顯了無線充電技術(shù)的廣闊發(fā)展前景和空間?，F(xiàn)階段無線電技術(shù)主流形式大概有QI標(biāo)準(zhǔn)，PMA標(biāo)準(zhǔn)，A4WP標(biāo)準(zhǔn)。其中QI標(biāo)準(zhǔn)是全球內(nèi)首個推動無線充電技術(shù)的具有標(biāo)準(zhǔn)化的組織，在2008年全球正式成立了無線充電聯(lián)盟，推出了無線充電的標(biāo)準(zhǔn)。它主要釆用了現(xiàn)階段最為主流的電磁感應(yīng)技術(shù)，同時它具備了兩大特點：兼容性，通用性。凡是擁有QI標(biāo)志的產(chǎn)品，都可以用QI無線充電器進(jìn)行充電。世界最為先進(jìn)的蘋果設(shè)備，在2017年2月正式加入了無線充電聯(lián)盟。

PMA聯(lián)盟主要集中于為符合IEEE協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備，致力于打造無線供電標(biāo)準(zhǔn)，在無線充電的領(lǐng)域中居于首位且具領(lǐng)導(dǎo)地位。PMA同樣也是釆用電磁感應(yīng)原理來實現(xiàn)無線充電，目前已有包括星巴克等三家公司加盟了PMA聯(lián)盟。

A4WP標(biāo)準(zhǔn)是在2012推出的，它的最終目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品實現(xiàn)無線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對話機(jī)制，A4WP 釆用了電磁共振原理最終實現(xiàn)無線充電。

3 電磁感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

電磁感應(yīng)技術(shù)可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，包括土地測量也可利用與土壤鹽分狀況及剖面分布，以及土壤水分質(zhì)地，孔隙性能等多種土壤性質(zhì)的參數(shù)測定中，可以通過調(diào)查鹽漬土壤鹽分空間分布情況，確認(rèn)鹽分的主要來源，進(jìn)行土壤鹽漬程度判定和相應(yīng)土壤耐鹽物種的選擇和耕作，鹽漬土地的規(guī)劃和管理。此外，這種電磁輻射技術(shù)還可以用于手機(jī)，電腦，平板電腦中，實現(xiàn)無線充電，采用振蕩器提高交變頻率，頻率放大器放大功率，導(dǎo)入初級線圈使內(nèi)部產(chǎn)生磁場，次級線圈磁通量會隨著變化產(chǎn)生電動勢，不斷改變磁場方向，引起次級線圈磁通量變化，感應(yīng)電動勢正負(fù)極交替，進(jìn)而導(dǎo)致次級線圈產(chǎn)生頻率與初級線圈的交變電流相同的交流電，通過磁場耦合，副線圈感應(yīng)交變電壓，整流濾波之后輸出直流電壓。

4 磁懸浮原理的應(yīng)用展望

目前工業(yè)廣泛應(yīng)用的都是磁懸浮軸承，這種軸乘需要5至10個非接觸式的傳感器來檢測轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確的移動位置。由于傳感器的價格比較高，直接導(dǎo)致了磁懸浮軸承的價格售價也不斷上漲，這樣很大程度的限制了它在工業(yè)上的個泛應(yīng)用。近年來，有關(guān)專家結(jié)合磁懸浮軸承和無傳感器進(jìn)行了研究，得到的最新成果是：無傳感器的磁懸浮軸承。有了這類磁懸浮軸承，整個系統(tǒng)的動態(tài)性能有所提高。對磁懸浮軸承的可靠性也有明顯提升，也便于設(shè)計磁懸浮軸承的控制器，而且價格方面也明顯有所下降。隨著電子元件的集成化及轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，結(jié)合國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流對該項技術(shù)研究有了很大的進(jìn)展。將磁懸浮軸承廣泛的應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備上，通過對它實用性的研究進(jìn)行了加強(qiáng)，到目前為止，它在三個方面得到廣泛應(yīng)用：第一，真空超凈室技術(shù)：第二，機(jī)床設(shè)備：第三，透平機(jī)械和離心機(jī)。磁懸浮軸承在電力工程的應(yīng)用方面具有廣闊的發(fā)展前景，根據(jù)磁懸浮軸承的原理，將它應(yīng)用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的振動及故障分析中，從而有效的改善了轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)，避免發(fā)生振動，提高機(jī)組正常平穩(wěn)運(yùn)行的可靠性，這將為解決電力工程技術(shù)中的難題，創(chuàng)造了一個新的起點及思路。

總結(jié)：針對目前最主流的電磁感應(yīng)方式及磁共振方式的無線充電設(shè)備，需要我們更進(jìn)一步的研究和分析，爭取使電磁感應(yīng)在無線充電設(shè)備中有更大的突破以及它在其它領(lǐng)域中的發(fā)展和應(yīng)用。

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