夏秋

摘要：本文我們將系統(tǒng)地介紹電磁感應(yīng)在無(wú)線充電技術(shù)中的應(yīng)用，對(duì)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(diǎn)進(jìn)行了較為詳盡的闡述。這對(duì)于提高我國(guó)現(xiàn)代化的電工技術(shù)，電子技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有很大的突破進(jìn)展，尤其是對(duì)處于高中階段的我們來(lái)說(shuō)，能夠?yàn)閷?lái)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(wú)線充電;技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM724 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：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(guò)恒定直流電流時(shí)，它的周圍將會(huì)產(chǎn)生一些不隨著時(shí)間而進(jìn)行變化的恒定磁通;當(dāng)在線圈中通過(guò)交流電流時(shí)，它的周圍將出現(xiàn)一些隨著時(shí)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)簡(jiǎn)稱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。假如線圈通過(guò)負(fù)載形成了閉合回路，那么在閉合回路中會(huì)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(gè)相互靠近且具有電磁耦合關(guān)系的線圈，由于其中一個(gè)線圈的電流變化而產(chǎn)生的變化磁通同時(shí)穿過(guò)另一個(gè)線圈，這個(gè)線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種電磁感應(yīng)通常被稱為互感。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流可以用楞次定律來(lái)判斷，它的主要內(nèi)容是：當(dāng)線圈原有的磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流就會(huì)產(chǎn)生與它方向相反的磁通來(lái)阻礙它的增加;然而線圈中的磁通要減少時(shí)，感應(yīng)電流就會(huì)產(chǎn)生與它方向相同的磁通來(lái)阻礙它的減少。

2 目前無(wú)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(guò)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(gè)環(huán)節(jié)中都不再受線路的限制，從而實(shí)現(xiàn)了電器和電源完全的分離，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的前提下，無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)在各項(xiàng)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，彰顯了無(wú)線充電技術(shù)的廣闊發(fā)展前景和空間。現(xiàn)階段無(wú)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(gè)推動(dòng)無(wú)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(wú)線充電聯(lián)盟，推出了無(wú)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(shí)它具備了兩大特點(diǎn)：兼容性，通用性。凡是擁有QI標(biāo)志的產(chǎn)品，都可以用QI無(wú)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(wú)線充電聯(lián)盟。

PMA聯(lián)盟主要集中于為符合IEEE協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備，致力于打造無(wú)線供電標(biāo)準(zhǔn)，在無(wú)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(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)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(dòng)汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對(duì)話機(jī)制，A4WP 釆用了電磁共振原理最終實(shí)現(xiàn)無(wú)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(cè)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(cè)定中，可以通過(guò)調(diào)查鹽漬土壤鹽分空間分布情況，確認(rèn)鹽分的主要來(lái)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(shí)現(xiàn)無(wú)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(jí)線圈使內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，次級(jí)線圈磁通量會(huì)隨著變化產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，不斷改變磁場(chǎng)方向，引起次級(jí)線圈磁通量變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正負(fù)極交替，進(jìn)而導(dǎo)致次級(jí)線圈產(chǎn)生頻率與初級(jí)線圈的交變電流相同的交流電，通過(guò)磁場(chǎng)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(gè)非接觸式的傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確的移動(dòng)位置。由于傳感器的價(jià)格比較高，直接導(dǎo)致了磁懸浮軸承的價(jià)格售價(jià)也不斷上漲，這樣很大程度的限制了它在工業(yè)上的個(gè)泛應(yīng)用。近年來(lái)，有關(guān)專家結(jié)合磁懸浮軸承和無(wú)傳感器進(jìn)行了研究，得到的最新成果是：無(wú)傳感器的磁懸浮軸承。有了這類磁懸浮軸承，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有所提高。對(duì)磁懸浮軸承的可靠性也有明顯提升，也便于設(shè)計(jì)磁懸浮軸承的控制器，而且價(jià)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(dòng)力學(xué)的發(fā)展，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流對(duì)該項(xiàng)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(guò)對(duì)它實(shí)用性的研究進(jìn)行了加強(qiáng)，到目前為止，它在三個(gè)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(dòng)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(dòng)，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(gè)新的起點(diǎn)及思路。

總結(jié)：針對(duì)目前最主流的電磁感應(yīng)方式及磁共振方式的無(wú)線充電設(shè)備，需要我們更進(jìn)一步的研究和分析，爭(zhēng)取使電磁感應(yīng)在無(wú)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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