Wi-Fi 充电并不是想象中的那么美好

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最近,的确有一些新闻很是火爆,他们说的都是像这样的一回事:

未来已经离我们很近了!不久之后你就能甩掉那些又蠢又长的充电线了!在未来,你的手机将能使用基于WiFi的无线充电技术,仅仅通过接收 Wi-Fi 信号就能充电。

这听起来似乎很玄幻,很高端,但是我在这里要给各位泼颇冷水了。事实并没有你想的那么理想。你并不能用你接收到的 Wi-Fi 信号给你的智能手机充电(根据我们的调查,这些 Wi-Fi 信号可以用来给其他设备充电但绝不可能是智能手机,具体请参见这篇文章)。其实,最近很火的这方面的新闻,他们的理论依据大都来自于这篇文章——Powering the Next Billion Devices with Wi-Fi 所以,现在让我们来看看这篇文章都讲了什么,然后一起来回答一些问题。(别担心,我会把问题和答案一起展示出来的。)

真的可以用 Wi-Fi 信号提供的电流驱动设备么?

对于这个问题,我们的回答是肯定的。事实上,那篇文章的作者已经尝试过把一台小型照相机放在离一个无线路由器20英尺远的地方,该相机利用 Wi-Fi 信号给一个电容器进行充电,靠着这个,该相机可以 每35分钟拍一张照片。这很好的证明了你可以利用 Wi-Fi 信号产生的电来驱动设备。

那台相机看起来是个低功耗设备,那么利用 Wi-Fi 信号能不能支持耗电量相对较大的智能手机的运行呢?

在理论上来说,这是行得通的。但其实在上面那个例子我们不难看出,照相机拍摄一张照片只需要 10.4 微焦的能量,然而它需要35分钟来储备这些能量(大概 4.95 x 10-6 瓦特)然而你想驱动一台智能手机,则需要差不多 1 瓦特的电量。这可是照相机使用电量的足足一百万倍!

那我们应该怎么办?

现在,让我们来想象有这么一个无线路由器。它往每个方向产生一样的电波。如果这台路由器输出功率为 1 瓦特的电波,那么这些电波将会均匀的呈同心圆状扩散开来。就像下图表示的那样。

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当你把这个区域的半径二等分之后,因为这个区域的每一同心圆的面积是与半径的平方成比例的,所以,增加一倍的半径会使同心圆的面积变成原来的四倍。所以,相同的,由路由器发出的电波的强度也会按照四倍的速度递减。这可不是一个工程学问题。这其实是一个物理问题。当然,你可以使用一根定向天线来稍微缓解这个问题,但是电波还是会随着距离的递增而减弱。

然而这还有另一个影响因素:设备的大小。如果你拥有一个小的智能手机,因为它的机身过小,所以它只能接收一部分的电波,而另外一个大块头则能接收更多的电波。所以,你可以通过更换一个大一些的设备来解决电波太弱的问题,但是又有谁会为了增加电波接收量而去买一个巨无霸体型的手持设备呢?

通过 Wi-Fi 进行充电会不会影响 Wi-Fi 的带宽?

恩,问得好。这的确是一个重要的问题。看起来使用 Wi-Fi 进行充电的那些设备只是利用了 Wi-Fi 带宽之中不常被用到的那一部分,理应不会对带宽造成多大影响。但是,当很多人同时使用一台路由器时会发生什么呢?我感觉会出事儿。

所以难道说存在于 Wi-Fi 附近的这一些能量永远不能被使用了?

不,并不是这个意思。我说的是这一部分电波并不能像它们看起来那样支撑起如智能手机这一类电子设备的运行,因为智能手机确确实实需要耗费太多的电能。如果你只希望用 Wi-Fi 来驱动很小的电子设备,碰巧你又离那台无线路由器很近,你会惊喜的发现它能很好地为你服务。

如果你很执着的想利用 Wi-Fi 给你的智能手机供电,我忖思良久,也想出以下两个方案。

第一是制造出一个高度定向发射的无线路由器,使它的电波笔直射向你的手机。在这个方案中,你可能会因为其他因素而损失一部分的电,而且你也需要相处让这无线电波笔直传输的办法。

第二是把电话对电力的要求降低一百万倍。当然,如果这种事情实现了的话,那么你可以用你现在手机里的电池驱动你的手机工作一百万天之久。

难道不是尼古拉·特斯拉先生发明了无线充电么?

实际上来说,差不多如此。他用实验向我们证明了不通过线来传输电流,并且驱动设备的可能性。但是,他所展示的方法需要一个巨大的变压器,并不现实。这可能是因为他从一开始就没有认真的考虑过这个计划吧。他没有发明 Wi-Fi ,当然也没发明 Wi-Fi 充电的方法。

那么那些手机无线充电板也是利用和 Wi-Fi 充电同样的原理么?

他们的确十分相似,但绝不等同。几乎所有的无线充电板都利用磁场变换原理在充电板线圈周边产生电流。如果你对其中的原理十分感兴趣的话,这里提供一篇文章,那里有十分详细的解释。相对于 Wi-Fi 充电来说,无线充电技术最大的不同在于需要充电的设备必须十分靠近充电板。

所以,结论来了: Wi-Fi 充电似乎可行,但它并不能用于为你的手机提供电源或者充电。

原文链接:https://www.wired.com/2015/06/power-wifi-isnt-think/

LinuxStory 翻译链接http://www.linuxstory.org/power-wifi-isnt-think/

 

Eggroll

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