【聚焦】無線輸電靠不靠譜？

訊：無線充電技術(shù)在電動(dòng)牙刷、剃須刀、手機(jī)上已經(jīng)有了一些應(yīng)用，電動(dòng)汽車無線充電也有了初步的試驗(yàn)。如果無線充電可以實(shí)現(xiàn)，那么我們是不是可以省去高壓輸電線路實(shí)現(xiàn)無線輸電，甚至還可以接收太空太陽能電池發(fā)來的電能，徹底解決人類輸電和用能問題呢？今天小編嘗試說說無線輸電靠不靠譜。

和化學(xué)能，大概就這六種能源形式（其中的力是指機(jī)械能，電是指電磁能）。核能和化學(xué)能所來源的原子力和化學(xué)鍵力是不可能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)�，所以我們只考慮機(jī)械能、熱能、光能和電磁能四種能量傳輸。

　　先說有線傳輸對應(yīng)的四種常用方式：機(jī)械能的傳輸對應(yīng)剛性桿傳輸，鋼桿是機(jī)械能的載體，例子如汽車的傳動(dòng)軸；光能傳輸對應(yīng)光纖，光纖是光的載體；熱能對應(yīng)熱的良導(dǎo)體，比如各種金屬；電磁能對應(yīng)導(dǎo)線或鐵芯，都是電或磁的良導(dǎo)體。有線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)就是，這個(gè)通道的阻力很低：鋼桿對機(jī)械能無損失，光纖對光能損失小，良導(dǎo)體的熱阻小，導(dǎo)線的電阻小，鐵芯的磁阻小。這樣我們才能在遠(yuǎn)端收獲到損失較小的能量。

　　哪些能量可以無線傳輸

　　無線傳輸就沒有這些“低阻通道”了，只有空氣，或者什么都沒有的真空。四種能量在空氣或者真空中傳播的效果如何呢？首先是機(jī)械能和熱能，二者必須有介質(zhì)才能傳播，真空無法傳播，而空氣中兩種能量都會(huì)向四周彌散，導(dǎo)致傳播效果不佳。

　　光能傳播不需要介質(zhì)，人類可以利用激光進(jìn)行大功率的光能傳輸，激光甚至可以做成激光炮。但激光對地形和天氣要求高，光只能走直線，并且不能被空氣中的顆粒漫反射，否則損耗太大。即便可以傳輸，在發(fā)射和接受兩端，由電變光和由光變電的效率都較低，成本卻很高。也許未來只有太空能量通過激光傳輸?shù)降孛嬗幸欢�可行性�?/p>

　　剩下只有電能了，我們平時(shí)接觸到的電能只有50或60赫茲，是非常低的頻率，電磁波的波長達(dá)五六千公里，這么長的波長對一般輸電距離而言是沒有電磁波特性的（地球的赤道約四萬公里），因而電磁感應(yīng)是電能傳輸?shù)闹饕�方式。我們現(xiàn)在應(yīng)用的無線充電技術(shù)，以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的無線輸電技術(shù)，都是利用電磁感應(yīng)原理。附錄一解釋了電磁感應(yīng)和電磁波二者區(qū)別。

　　無線輸能的要義

　　既然空氣或真空對能量傳輸是一條“高阻通道”，想要能量順利傳輸過去，不因“高阻”而四散彌漫，只有一個(gè)方法——諧振！

　　激光是一種諧振的光源，收音機(jī)靠諧振接收信號(hào)，同樣電能傳輸也需要諧振的幫助。諧振的詳情請見問下的附錄二，詳細(xì)闡述了諧振的概念，以及各種能源的諧振實(shí)例。