无线充电的原理，5分钟了解无线充电技术

不需要导线就可以给手机充电，隔空传送电量，这种“无线充电”技术不是科幻电影里的情节，它就存在于我们身边。

三星S8、三星S6、Lumia 920、Lumia 930、Nexus 6、Nexus 7、索尼 Xpera Z2、HTC One M8 Prime 等众多中高端手机都支持无线充电了。

Apple Watch 也采用了无线充电，即将发布的 iPhone 8 采用无线充电几乎也是板上钉钉的事情。

飞利浦、欧乐B、松下等众多品牌的电动牙刷也采用了无线充电，而且更具观感，将牙刷放在杯子里就能充电。电动牙刷是无线充电的第一批受益者，比手机还早。

这么炫酷的黑科技，究竟是怎么做到的呢？

无线充电的原理

无线充电的原理其实很简单，就是电磁感应：变化的磁场可以产生电场，变化的电场又可以产生磁场。法拉第早就教过我们这个“电磁互生”的道理，高中课本里也讲了。

下图演示了无线充电的原理：

充电座和手机里各有一个线圈，充电座里的叫做“主线圈”，手机里的叫做“副线圈”。

给主线圈加上变化的电场（也就是加上交流电），就会产生变化的磁场，位于磁场中的副线圈就会产生感应电动势（也就是电压），于是就有了感应电流，这样连接副线圈的电池就可以充电了。

无线充电的原理和变压器的原理非常类似，都是一种“古老”的技术，并无新意。

不同的是，变压器的两个线圈之间有一个铁圈贯通，这样主线圈产生的磁场绝大部分都能够沿着铁圈进入副线圈，不容易“漏磁”。

铁圈能够引导磁场的走向（导磁），让主线圈和副线圈更好地“耦合”。

但是手机就不行了，主线圈位于充电座中，副线圈位于手机中，它们之间没有“导磁”物体贯穿，要想高效充电，只能近距离地贴合在一起，否则就会由于磁场泄漏导致充电效能极低。

带有无线充电功能的手机，充电时必须将手机放到充电座上，不能拿开，就是这个道理。

充电时不能玩手机，这是多么尴尬的一件事情，还不如有线充电方便呢。

现在的无线充电技术就是一根鸡肋，中看不中用，更多的是营销噱头。

无线充电的另外一个弊端是能量转化率不高，只有70%左右，剩下的30%以热量的方式散发了，因此经过无线充电后，手机和充电座都会发烫。

无线充电的线圈也很小，这导致了充电功率不足，不能快速充电，像 OPPO 这种“充电五分钟，通话两小时”是不可能做到的。

还有，无线充电可能会影响手机的颜值。无线充电的手机不能是金属外壳，因为金属会屏蔽磁场。不知道 iPhone8 会不会变成像三星一样的“大塑料”。

无线充电技术看起来很美好，但是很多缺点阻碍了它的发展，它并没有得到市场普遍的认可。

未来的无线充电技术

以上我们讲到的这种无线充电方式称为“电磁感应式”，它是非常成熟的一种解决方案，已经大量应用在消费级的电子产品上。未来还有磁共振、无线电波、电场耦合、WiFi 等更多充电方式，它们可以实现几米距离以外的充电，这才是真正意义上的无线充电。

这些方案要考虑的一个问题是人身安全，将人体长期暴露在强电磁环境下会不会影响健康，诱发疾病，这些都有待科学论证，所以这些方案还远未成熟，还停留在实验室阶段，目测未来十年以内不会有大的突破，本文也就不再讨论它们了。