Беспроводная зарядка — как это работает?

Беспроводные зарядные устройства постепенно приходят в нашу жизнь, но мало кто до конца понимает что это, и как оно работает. Давайте разбираться.

Первый раз, когда вы подключаете смартфон к беспроводному зарядному устройству, то рискуете поймать себя на мысли о том, что на ваших глазах твориться настоящая магия. А ведь этой технологии уже почти 130 лет! Так что, давайте разбираться, как это работает, и за одним постараемся понять — почему беспроводные зарядные устройства появились только сейчас?

Немного истории

Беспроводная зарядка для смартфонов на самом деле далеко не новинка. Он даже старше, чем Ford Model T. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей впервые обнаружил магнитные и электрические эффекты, которые привели к созданию индукционной зарядки, которая передает энергию между двумя приемниками без прямого подключения проводами.

Он описал свой эксперимент, в ходе которого произвел электрический ток с помощью обычных магнитов, в серии лекций 1831 года в Королевском обществе в Лондоне. Фарадей использовал жидкую батарею, чтобы пропустить электрический ток через небольшую катушку. Затем, когда он прошел через большую катушку, магнитное поле изменилось — и возникло мгновенное напряжение.

Беспроводная зарядка — как это работает?
Современная иллюстрация эксперимента Фарадея с магнитной индукцией.

Не стоит забывать и о Николе Тесла, который был одержим идеей передачи электричества без проводов. Он использовал основные принципы Фарадея, чтобы продемонстрировать способность передавать энергию по воздуху. В конце 19 века он создал магнитное поле между двумя цепями, передатчиком и приемником.

К слову, прототипы катушек Тесла сохранились и до наших дней, успешно продолжая функционировать в выставочных целях. Если вам посчастливится побывать в обсерватории Гриффита в Лос-Анджелесе, и вы сможете увидеть ее в действии. Прототип катушки Теслы демонстрируется там с 1937 года. В демонстрации он питает неоновую вывеску без каких-либо проводов. И происходящее там полностью идентично тому, что происходит между вашим смартфоном и беспроводной зарядкой.

Как это работает?

Допустим, ученые смогли открыть возможность беспроводной передачи тока, однако применения своим открытиям, увы, не обнаружили. До смартфонов, умных часов и электромобилей единственной областью, где удалось найти применение технологии — электрические зубные щетки. С 1990-х годов компании по уходу за полостью рта встраивают беспроводные зарядные устройства прямо в подставки для электрических зубных щеток. Индукционная зарядка, используемая в них уже максимально близка к современным зарядным станциям.

Индуктивная зарядка передает энергию от зарядного устройства к приемнику на задней панели смартфона посредством электромагнитной индукции. Внутри зарядной площадки находится индукционная катушка, которая создает колеблющееся электромагнитное поле. Катушка приемника в смартфоне помогает преобразовать это магнитное поле обратно в электричество для зарядки аккумулятора, как это сделал Тесла еще в 1800-х годах со своим массивным передатчиком и приемником, только меньшего размера.

Беспроводная зарядка — как это работает?

Чем больше катушки внутри зарядного устройства, тем дальше вы можете переместить свой телефон, ноутбук или другое устройство. Существует два основных стандарта беспроводной зарядки, и большинство смартфонов поддерживают оба:

Стандарт Qi Консорциума Wireless Power Consortium (произносится как "чи"): в основном используется для смартфонов. Этот стандарт также применяется к другим потребительским устройствам. По данным консорциума, в настоящее время на рынке представлено около 3700 Qi-сертифицированных продуктов, каждый из которых может поддерживать мощность от 5 до 15 Вт.

Резонансный стандарт AirFuel Alliance: стандарт позволяет осуществлять подключение с расстояния 50 миллиметров, а это означает, что нет необходимости идеально состыковывать ваше устройство с зарядным устройством, что дает вам свободу использовать свой телефон во время зарядки. Этот стандарт также поддерживает одновременную зарядку нескольких устройств, например умных часов и смартфона.

Беспроводная зарядка не получила широкого распространения в большинстве сфер, потому что существуют ограничения на то, насколько далеко устройство может находиться от зарядной панели. Но такие компании, как WiTricity, основанные исследователями из Массачусетского технологического института в Бостоне, сосредоточены на создании электрической зарядки, которая действительно практична для использования в реальном мире.

Между тем, в 2017 году ученые Disney Research показали, что беспроводная зарядка под открытым небом возможна. Это означает, что вы можете заряжать свой телефон, когда приемник находится в комнате, точно так же, как ваш ноутбук может использовать сигнал Wi-Fi по воздуху.

Disney называет это "квазистатическим резонансным резонансом", и он позволяет таким структурам, как шкафы, генерировать квазистатические магнитные поля, которые "безопасно доставляют киловатты мощности к мобильным приемникам, находящимся почти в любом месте".

Читайте также

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Энтузиаст собрал компьютер для апокалипсиса, работающий от огня

Энтузиаст собрал компьютер для апокалипсиса, работающий от огня

Канатная дорога между Россией и Китаем заработает в мае 2027 года

Канатная дорога между Россией и Китаем заработает в мае 2027 года

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Google представила Pixel 11 Pro, Pro XL и складной Pro Fold с новой подсветкой HiLight

Google представила Pixel 11 Pro, Pro XL и складной Pro Fold с новой подсветкой HiLight

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

Семь самых странных явлений Солнечной системы, которые сложно объяснить

Семь самых странных явлений Солнечной системы, которые сложно объяснить