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」而四散瀰漫,只有一個方法——諧振!雷射是一種諧振的光源,收音機靠諧振接收信號,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,詳細闡述了諧振的概念,以及各種能源的諧振實例。
電能的無線傳輸我們需要建立諧振頻率是50Hz的一條迴路,這樣就能把電能傳輸過去了。話雖如此,但實現起來並不好辦。現實的環境太複雜了,電場和磁場會在空中遇到各種各樣的障礙物,遇到建築的鐵或者鋼,電磁場就會被吸收,專業術語叫「屏蔽」(類似於把手機放在一個封閉鐵盒裡就沒信號一樣,所有信號都被鐵盒吸收了)。我們設計迴路參數時,想充分考慮沿路所有鋼鐵所構成的電容電感,實在太困難了。(電容和電感是電學中最常見但也是最難理解的概念,有機會小編會寫一期介紹電容和電感的物理本質是什麼)目前也有無線輸電的應用案例,比如無線充電的牙刷、手機、汽車,這些案例中的一個共性就是距離短。牙刷和手機都安放在充電座上,無線充電汽車的底盤與地面貼的也非常近(30cm以內)。距離近的目的只有一個,減少周圍環境的雜散電容電感的影響,以便我們設計的迴路能夠最大限度的傳輸能量。當然,從另一個角度說,這也是為了提高能量的傳輸效率。距離越長,雜散的電容電感越多,他們吸收的能量也就越多,能傳到目的地的能量就越少,能量傳輸效率也就很低了。
所以從雜散參數影響的角度來說,完成長距離的無線輸電是件幾乎不可能的事,因為雜散參數和各種屏蔽的影響幾乎無法去除。
電磁波的方式無線輸電是否可行?既然電磁感應的方式並不樂觀,那電磁波的方式是否可以?有人也提出了微波無線輸電。電磁感應與電磁波的區別只在於頻率,或者說波長與傳輸距離的比例。波長比傳輸距離長,則是電磁感應原理,否則就是電磁波的傳輸原理。電磁波的傳播方式同廣播信號是一樣的,是四散瀰漫的,只要是瀰漫,就缺乏效率。廣播電視信號是可以瀰漫空間的,但因為傳輸的只是信號,能量很低,效率低就低了;但如果大功率的電能瀰漫空間,不僅僅要求有很大的功率發射和接收裝置,而且空間中瀰漫著大功率的電磁波,人們會覺得像是生活在微波爐中。
目前,輸電線路周圍的電磁環境問題已經引起了人們的質疑,不知道如果有看不見的大功率電磁波包圍著你,你會作何感想。