相信看到這篇文章的朋友都在拿著智能手機，並且每天都為手機電量不足而煩惱。如果我們平時不用帶著充電線、充電頭和充電寶，又能很方便的給手機充電該多好。
人手一機
隨著電動汽車的普及和電子生物醫學設備的發展，一個在一百多年前就有的技術也開始慢慢發展起來，據說這會顯著改善我們給設備供電的方式。這就是無線充電，它是從電源向電子設備輸送電量而不需要有線連接。感應充電是移動設備最流行的無線充電形式，在這方面做得比較領先的是美國的初創公司，他們有自己的Qi開放接口標準。
支持無線充電的iPhone8
要了解感應充電的歷史，我們需要回到19世紀中葉法拉第發現電磁感應基本原理的時候。他發現，在存在交變磁場的情況下，將會在電導體上產生電動勢。
1831年8月法拉第發現電磁感應現象
到了19世紀末，特斯拉利用了這個想法，並演示了諧振電感耦合現象通過無線感應來點亮白熾燈。通過調整電流以匹配線圈的諧振頻率，兩個線圈將耦合，提供更高效率的功率傳輸。
特斯拉
然而，現實總是落後於科學理論。在那個年代，基本沒有什麼電子產品會從特斯拉的技術中受益，並且由於電路板設計和尺寸的限制，直到上世紀末，該技術才在消費電子上變得可行。感應充電器組成很簡單：交流電，一個振盪器電路，還有傳輸線圈。傳輸線圈是緊密纏繞的銅線，當交流電通過時，會產生交變磁場。接收方的組成也是類似的，相同類型的線圈被嵌入到充電電路中。接收線圈受交變磁場的影響產生交流電。交流電再通過整流器和穩壓器轉換成直流電用來給電池充電。
手機感應充電原理圖
發射器和接收器都有相同的諧振頻率才能正常充電。對於近距離充電，例如充電板上的手機，由於熱量產生，實際上充電效率就很低。對於稍遠一點的距離，例如停放在充電器上的汽車，以諧振頻率工作引起電感耦合會抵消一些與距離有關的傳輸損耗。實際上影響傳輸性能的因素還有很多，比如目前在手機端還沒有標準化的設計，充電器需要檢測其充電設備的類型，再切換充電模式。初創公司正在使用Qi無線標準來創建諸如Pi充電器，它可以在一英尺的範圍內給四臺設備以10W的功率充電。完全可以想象未來的辦公傢俱將內置感應充電功能為筆記本電腦，手機和無線鼠標充電。
初創公司的Pi充電器
消費者需要關心它，硬件製造商需要看到價值。但是有一個行業的感應充電會產生有意義的影響，而這又恰好間接地牽涉到特斯拉。電動汽車去加油站不方便，找特斯拉充電站更不方便。這就是為什麼初創公司和很多企業都開始轉移他們的注意力到這個有利可圖的機會。類似於手機充電，在停車位安裝一個無線發射器，在汽車底部配一個接收器就可以給汽車充電了。
電動車感應充電
如果這些行業能夠使這種技術方便，人們想要使用它的機會很大。但這是一件好事嗎？根據初創公司在2015年進行的一項調查， Qi無線充電設備的最高效率約為59.4%，其他公司的約為39.6%。這麼低的效率，如果都普及的話，這要浪費多少電能。但事實上不可能一直這樣。美國橡樹嶺國家實驗室最近演示了一個20 KWh的感應充電系統以90％的效率運作，功率傳輸速度比傳統有線充電快3倍。
橡樹嶺感應充電系統
儘管現在說感應充電的效率會是什麼樣子還為時過早，它仍然很有希望看到能源領域的一些尖端工程師深入挖掘技術及其他方面。理論上，可以通過電磁波在更遠的距離上傳輸能量。下圖是美國國家航空航天局撥款90萬美元給一個公司研製的激光攀登機器人。機器人本身沒有電源，用高功率激光為其底盤上的太陽能電池提供足夠的能量，它可以在四分鐘內從一架直升機懸掛起來的纜繩上爬900米。
激光攀登機器人
這是一項可能具有巨大潛力的迷人技術。我們可以在太空中用巨大的太陽能電池照到地球或其他衛星上，但現在傳輸中的功率損失太大而無法使用。無線充電面臨的問題很多，我們還有很長的路要走。
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