生活中说到充电，你的第一反应就是用充电器和充电线。近年来，市场上出现了各种各样的“无线充电器”，可以每隔空充电。这里面用到了哪些原理和技术？
早在1899年，物理学家尼古拉·特斯拉就已经开始探索无线电力传输。他在纽约建造了一座无线电能量传输塔，构想了一种无线电能传输方法:以地球为内导体，以地球电离层为外导体，通过在径向电磁波振荡模式下放大发射机，在地球和电离层之间建立约8Hz的低频共振，然后利用地球周围的地表电磁波传输能量。
虽然这个想法在当时没有实现，但这是一百年前科学家对无线充电的大胆探索。如今，人们在此基础上不断研究和实验，成功开发了无线充电技术。最初的科学构想逐渐浮出水面。
无线充电是一种利用非物理接触实现电能传输的技术。目前常见的无线电能传输技术有三种，分别是电磁感应、电磁谐振和无线电波。其中电磁感应是一种应用广泛的方法，不仅充电效率高，而且成本低。
电磁无线充电技术的工作原理是:发射线圈安装在无线充电底座上，接收线圈安装在手机背面。当手机靠近充电座充电时，发射线圈会因交流电而产生交变磁场。磁场的变化会在接收线圈中引起感应电流，从而将能量从发射端转移到接收端，最终完成充电过程。
电磁感应无线充电的充电效率高达80%，但缺点是只能短距离充电，充电设备需要靠得很近。为了解决这个问题，科学家们开始了新的尝试。2007年，美国一个研究团队利用电磁共振技术，在距离电源约2米的地方成功点亮60瓦灯泡，电能传输效率达到40%，开启了电磁共振无线充电技术的研发热潮。电磁无线充电技术的原理和声音的共振原理是一样的:一个能量发射装置和一个能量接收装置被调整到相同的频率，它们可以在共振的过程中互相交换能量，使一个装置中的线圈可以将电能远距离传递给另一个装置中的线圈，完成充电。电磁无线充电技术打破了电磁感应短距离传输的限制，将充电距离最大延长至3至4米，摆脱了充电时接收设备必须使用金属材料的限制。
为了进一步增加电能无线传输的距离，研究人员开发了无线电波充电技术。其原理是:无线电能传输由一个微波发射器和一个微波接收器完成。发射器可以安装在墙上的插头上，接收器可以安装在任何低压产品上。微波发射器发射射频信号后，接收器可以捕捉到从墙壁上反弹回来的无线电波能量，通过检测和高频整流，为负载获得稳定的直流电。
与传统的充电方式相比，无线充电技术在一定程度上打破了时间和空的限制，给我们的生活带来了很多便利。相信随着无线充电技术及相关产品的进一步发展，未来会有更广阔的应用前景。
本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓燕进行科学校对。
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