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知識大圖解:無線電力

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如果你有電動牙刷的話,那麼你家裡已經使用無線電力了。電動牙刷的充電器不用電接點而以電感耦合提供電力。電流從電源傳到充電器線圈時,會產生波動磁場,誘發牙刷內部的另一個線圈產生電流。這個原理也運用在近距離內為手機和相機供電的充電板。

然而這個技術有個缺點,電感耦合只能在非常短的距離下作用,只要稍微離開幾公釐,磁場很快就消失了。

加入共振是個解決方法,共振是歌劇歌手光靠聲音就能振破玻璃酒杯的現象,要達到這個效果,歌手嗓音的頻率必須符合玻璃本身的共振頻率,亦即玻璃自然振動的頻率。

為了將這個概念應用在無線電力上,科學家微調兩個線圈,使它們在同樣的磁場頻率共振。此時,第二個線圈能放大第一個線圈的能量,電力就可傳送幾公尺。

此處使用的低頻磁場不會影響人或寵物,因此這個技術可供家用,安全無虞。

然而若想將電力傳送到更遠的地方,就需要將能量轉化為電磁波(例如光或微波)。雷射傳輸電力的技術已經運用在無人飛機上。首先,電力會轉化為高能量的紅外線雷射光束;接著,另一頭的光電池再將這種光束轉化回電流。

微波傳輸電力的原理也很類似,亦是先將能量轉化為微波,然後再用整流天線(或稱校正天線)將微波轉化回電流。這種方法雖然比雷射光束更有效率,但所需的配備也比較龐大。

 

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本文選自《HOW IT WORKS知識大圖解 中文版》第02期(2014年11月號)

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