像Wifi一樣的“隔空充電”

付麗麗

據(jù)媒體報(bào)道，美國沃爾瑪百貨公司正在計(jì)劃用小型電子屏幕取代貨架上的紙質(zhì)標(biāo)簽，這樣就能快速、低成本地更改價(jià)格并進(jìn)行促銷。但又面臨一個(gè)問題——屏幕需要電力。目前，沃爾瑪正在同奧西亞公司合作，采取“遠(yuǎn)距離充電”技術(shù)（也稱“隔空充電”）來解決這個(gè)問題。

隔空充電的原理并不深?yuàn)W，它是‘無線充電技術(shù)的一種具體應(yīng)用。所謂無線充電，是指采用非物理接觸方式實(shí)現(xiàn)的電能無線傳輸技術(shù)。

能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在自然界普遍適用，電磁空間也不例外，這一點(diǎn)可以用“楞次定律”來證明。當(dāng)線圈中的磁通量增加時(shí)，其中感應(yīng)生成電流的方向與使它所產(chǎn)生的磁場方向相反，而當(dāng)線圈中的磁通量減少時(shí)，則感應(yīng)生成電流的方向與使它所產(chǎn)生的磁場方向相同。正因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象同樣遵循能量守恒和轉(zhuǎn)換定律，因此人們能夠通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳播。

具體來講，沃爾瑪采用的這種隔空充電方式，是由一個(gè)電能發(fā)射器提供能量源，在特定的方向范圍內(nèi)發(fā)射一定頻率的射頻譜，由此創(chuàng)建一個(gè)三維的電磁能量空間。在該射頻信號所覆蓋的空間范圍內(nèi)的電子設(shè)備，如果配有相應(yīng)頻譜的信號接收裝置就可以接收該信號，實(shí)現(xiàn)與發(fā)射端的電磁感應(yīng)，從而可以隔空“收集”發(fā)射端經(jīng)由空氣傳播而來的電磁能量，實(shí)現(xiàn)接收電子裝置的無線充電。

沃爾瑪隔空充電設(shè)備的工作原理和Wifi、藍(lán)牙相似，由一個(gè)發(fā)射機(jī)和多個(gè)接收機(jī)組成。發(fā)射機(jī)內(nèi)部集成了數(shù)百根微型天線，而接收機(jī)只有硬幣大小，安裝在需要充電的設(shè)備上。接收機(jī)會在電量較低時(shí)給發(fā)射機(jī)發(fā)送充電的請求信號，發(fā)射機(jī)接收到請求信號后以每秒100Hz的頻率為設(shè)備充電。在控制充電的APP中，可以指定充電設(shè)備和充電策略，例如優(yōu)先為電量低的設(shè)備充電，最多可以同時(shí)為32臺設(shè)備進(jìn)行充電。

除了這種隔空充電的方式外，當(dāng)前常用的無線充電方式還有很多。

首先是電磁感應(yīng)技術(shù)無線充電，又稱為Qi標(biāo)準(zhǔn)無線充電。目前市面上小米、華為、蘋果的最新機(jī)型應(yīng)用的無線充電大多采用的是這種方式。用戶可以將手機(jī)放在充電底座上充電而無需充電線。

其次是電磁共振無線充電，這種充電方式采用諧振器件使得發(fā)射端與接收端達(dá)到同一頻率，而同樣的共振頻率是能量轉(zhuǎn)移的必要條件，通過磁場共振就能實(shí)現(xiàn)電磁能量的交換。相比于電磁感應(yīng)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是無需“緊貼”，智能手機(jī)充電距離可達(dá)10厘米，但其充電效率略低，通常不足70%。

此外，還有無線射頻技術(shù)，該技術(shù)以空間電場作為能量傳輸媒介，在交流電磁場的作用下，產(chǎn)生交變電流，從而實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離無線傳遞。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是充電距離遠(yuǎn)，不足是電磁輻射強(qiáng)、轉(zhuǎn)換效率低。

但是，關(guān)于公眾對無線充電可能帶來的電磁輻射的擔(dān)憂，需要企業(yè)和評測機(jī)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)、廣泛的科普宣傳。由于無線充電的充電范圍較大，未來在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用前景。

（選自《科技日報(bào)》，有刪改）

賞析

“隔空充電”這一新潮的概念吸引了讀者的閱讀興趣。

文中主要運(yùn)用了舉例子、列數(shù)字、分類別等說明方法，使說明內(nèi)容更加具體準(zhǔn)確。通過列舉“可以優(yōu)先為電量低的設(shè)備充電”這一例子，真實(shí)具體地說明了控制充電APP的智能，使說明更有說服力，同時(shí)也用具體的數(shù)據(jù)，科學(xué)準(zhǔn)確地說明了控制充電的APP可以充電的設(shè)備數(shù)量，增強(qiáng)了說明文語言的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。第六段到第九段向我們講述了三種常用的無線充電方式，分別是電磁感應(yīng)技術(shù)無線充電、電磁共振無線充電、無線射頻技術(shù)，使文章思路清晰，邏輯條理。