3.1電磁感應(yīng)——短程傳輸

　　電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示，發(fā)射線(xiàn)圈L1和接收線(xiàn)圈L2之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量。若線(xiàn)圈L1中通已交變電流，該電流將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng)，線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)可供電給移動(dòng)設(shè)備或者給電池充電。

　　3.2電磁耦合共振——中程傳輸

　　中程無(wú)線(xiàn)電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中，當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體的周?chē)鷷?huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱(chēng)為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時(shí)，電磁波就會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力，人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號(hào)后，經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射到空中；較遠(yuǎn)的距離將射頻信號(hào)接收后需要進(jìn)行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過(guò)程稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線(xiàn)技術(shù)，并借助二極管、非接觸IC卡、無(wú)線(xiàn)電子標(biāo)簽，等等，實(shí)現(xiàn)效率較高的無(wú)線(xiàn)電力傳輸。

　　具體來(lái)說(shuō)，整個(gè)裝置包含兩個(gè)線(xiàn)圈，每一個(gè)線(xiàn)圈都是一個(gè)自振系統(tǒng)。其中一個(gè)是發(fā)射裝置，與能量相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向外發(fā)射電磁波，在周?chē)纬梢粋€(gè)非輻射磁場(chǎng)，即將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)。當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，完成磁場(chǎng)到電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。圖2是一個(gè)典型的利用電磁共振來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電力傳輸?shù)南到y(tǒng)方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

　　3.3微波/激光——遠(yuǎn)程傳輸

　　理論上講，無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題也有著重要意義。1968年，美國(guó)工程師彼得格拉提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構(gòu)想是在地球外層空間建立太能能發(fā)電基地，通過(guò)微波將電能送回地球。

　　4.無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的應(yīng)用前景

　　無(wú)線(xiàn)電力傳輸作為一種先進(jìn)的技術(shù)一般應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　4.1給一些難以架設(shè)線(xiàn)路或危險(xiǎn)的地區(qū)供應(yīng)電能

　　高山、森林、沙漠、海島等地的臺(tái)站經(jīng)常遇到架設(shè)電力線(xiàn)路困難的問(wèn)題，而工作在這些地方的邊防哨所、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航臺(tái)、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測(cè)點(diǎn)等需要生活和工作用電，無(wú)線(xiàn)輸電可補(bǔ)充電力不足。此外，無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)還可以給游牧等分散區(qū)村落無(wú)變壓器供電和給用于開(kāi)采放射性礦物、伐木的機(jī)器人供電。

　　4.2解決地面太陽(yáng)能電站、水電站、風(fēng)力電站、原子能電站的電能輸送問(wèn)題

　　我國(guó)的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪?fù)恋兀戏讲糠值貐^(qū)水力、風(fēng)力資源豐富，這些地區(qū)有利于建造地面太陽(yáng)能發(fā)電站或水電站、風(fēng)力電站。可是，這些地區(qū)人煙稀少、地形復(fù)雜，在崇山峻嶺之中難以架設(shè)線(xiàn)路，這時(shí)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就有了用武之地。采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當(dāng)電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)也可以避免對(duì)周?chē)鷦?dòng)植物的大量傷害和耕地的污染。

　　4.3傳送衛(wèi)星太陽(yáng)能電站的電能

　　所謂衛(wèi)星太陽(yáng)能電站，就是用運(yùn)載火箭或航天飛機(jī)將太陽(yáng)能電池板或太陽(yáng)能聚光鏡等材料發(fā)送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽(yáng)光線(xiàn)沒(méi)有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時(shí)間是白天，其利用效率比地面上要高出6—15倍［３］。在那里利用太陽(yáng)能電池板把陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽蛘哂锰?yáng)能聚光鏡把陽(yáng)光匯聚起來(lái)作為熱源，像地面熱電廠一樣發(fā)電。這樣產(chǎn)生的電能供給微波源或激光器，然后采用無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將大功率電磁射束發(fā)送至地面，接收到的微波能量經(jīng)整流器后變成直流電，由變、配電設(shè)施供給用戶(hù)。

　 4.4無(wú)接點(diǎn)充電插座

　　隨著無(wú)線(xiàn)電力技術(shù)的發(fā)展，一些小型用電設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)供電。如：電動(dòng)牙刷、“免電池”無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)、無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”等。無(wú)線(xiàn)供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無(wú)線(xiàn)供電方式，用一片圖書(shū)大小的柔軟塑料膜片就可對(duì)家電進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電，可為圣誕樹(shù)上的LED、裝飾燈、魚(yú)缸水中的燈泡、小型電機(jī)、手機(jī)、MP3、隨身聽(tīng)、溫度傳感器、助聽(tīng)器、汽車(chē)零部件、甚至是植入式醫(yī)療器件等供電。

　　4.5給以微波發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的交通運(yùn)輸工具供電

　　現(xiàn)在大部分交通運(yùn)輸工具燃燒石油產(chǎn)品，其發(fā)動(dòng)機(jī)叫做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。與此類(lèi)比，以微波作為能源推進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)叫做微波發(fā)動(dòng)機(jī)。微波是工作頻率在0.3—300GHz的電磁波，不能直接用它來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橐O(shè)計(jì)出在如此高的頻率下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鞯恼髌鳎敲次⒉ň涂梢灾苯幼鳛榻煌üぞ叩哪茉戳恕Ｃ骸⑹汀⑻烊粴獾拇鎯?chǔ)量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時(shí)衛(wèi)星太陽(yáng)能電站可望成為能源供給的主干，通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)就可以直接把微波能量輸給交通運(yùn)輸工具。