Как работает беспроводная зарядка
Если вы пользовались беспроводным зарядным устройством, вы знаете:
- Оно ни разу не беспроводное. Всё равно провод от зарядного устройства идёт к розетке.
- Правильно положить телефон на зарядное устройство — та ещё задачка.
- Телефон с обычной проводной зарядкой можно воткнуть в розетку и взять в кроватку. А на беспроводной — терпи, пока зарядится.
Но если отложить все неудобства — конечно, выглядит волшебно. Разберёмся, как это устроено с точки зрения физики.
Физика и магнитное поле
Если сильно упростить, то любая беспроводная зарядка основана на эффекте, который мы знаем из уроков физики:
когда по проводу идёт ток, вокруг провода образуется магнитное поле.
Но у магнитного поля есть и обратное свойство: если его точно так же пустить вдоль другого провода, то в этом проводе появится ток:
Получается, что если мы сформируем такое же магнитное поле вокруг провода, то сможем подключить этот провод к батарее, чтобы она заряжалась. Это можно сделать, например, так:
Чем ближе провода друг к другу — тем лучше.
Но чтобы в новом проводе тока хватало для заряда батареи, у нас должно быть достаточно сильное магнитное поле. Самый простой способ получить поле посильнее — скрутить много витков провода по спирали.
Скручиваем провод
Если мы возьмём длинный провод и скрутим его по спирали, то у нас получится катушка, магнитное поле будет сильнее и будет распределяться так:
Если мы пустим по этой спирали ток, а сверху положим такую же спираль, то в ней появится такой же ток, только на 20–25% слабее. Потери связаны с преобразованием магнитного поля в электричество, поэтому обычно на спираль подают ток побольше, чтобы на выходе получить нужные значения.
Для беспроводной зарядки одну такую спираль подключают через преобразователь к розетке, а другую встраивают в телефон. Когда мы положим такой телефон на площадку, под которой будет катушка под напряжением, то спираль телефона уловит это магнитное поле, преобразует его в электричество и будет заряжать батарею.
Но не всё так просто
Чтобы беспроводная зарядка работала эффективно, катушки зарядки и телефона должны быть как можно ближе друг к другу. Идеально, если их центры совпадут — тогда потери будут минимальные. Но мы часто видим, как телефоны просто кладут на любое место площадки, а зарядка всё равно идёт как нужно.
Чтобы это было возможно, производители делают несколько катушек на площадке. Например, можно расположить несколько катушек рядом друг с другом, а сверху в промежутки положить ещё несколько. Тогда телефон почти всегда будет лежать над одной из катушек и будет заряжаться.
Чтобы зарядка понимала, какую катушку нужно использовать, она по очереди даёт ток на каждую и таким образом определяет, к какой катушке телефон лежит ближе всего.
Ещё зарядки отличаются по мощности — например, есть зарядки на 5, 10 и 20 ватт. Чтобы зарядка понимала, на какую мощность рассчитан ваш телефон и вообще подходил ли эта зарядка к телефону, она с помощью того же магнитного поля обменивается с телефоном данными. Если всё в порядке — заряд идёт, если нет — то всё отключается или зарядка идёт на минимальной мощности.
Стандарты беспроводных зарядок
Qi. Самый популярный стандарт, который поддерживают почти все телефоны. Его минус — нужно очень точно расположить телефон над катушкой, чтобы всё работало как нужно. Именно для этого делают несколько катушек в зарядке. Максимальное расстояние для заряда — 4 сантиметра, а максимальная мощность — 120 ватт.
PMA. Использует тот же принцип, что и Qi, но работает на другой частоте тока в катушке. Его поддерживают меньше телефонов, но есть и такие модели, которые работают с обоими стандартами. Ещё PMA-зарядки встраивает Старбакс в столы у себя в кофейнях.
Есть и другие стандарты для беспроводной зарядки устройств, но в телефонах они не применяются и рассчитаны на промышленные устройства, электромобили и остальную технику.
Паранойя
Вызывают ли беспроводные катушки рак, импотенцию, слабоумие? Не более, чем любая проводка в вашем доме. Беспроводная зарядка — это просто два мотка проволоки под напряжением.
Можно ли через беспроводную зарядку считать данные телефона? Нет, но можно — через беспроводную технологию NFC, если ваш телефон готов этими данными поделиться.
Можно ли с помощью беспроводной зарядки размагнитить банковскую карту? Если карта с магнитной полосой и вы положите ее между зарядной станцией и телефоном надолго, то магнитная полоса может повредиться. Карта с чипом — нет.
Можно ли приготовить или разогреть на беспроводной зарядке еду? Можно, если ваша еда — свёрнутая в спираль медная проволока, а у зарядной станции будет мощность в 100—200 раз выше, чем у современных. Проволока нагреется, её можно будет съесть. (Это шутка, не ешьте медную проволоку).
Статья взята из журнала КОД Яндекс практикум
Ссылка на нее https://thecode.media/