無線充電是怎麼運作的？

無線充電聽起來好像電力在房間裡四處飄，但大多數無線手機充電器做的事其實非常侷限。充電板和手機就像一顆迷你變壓器的兩半，這類充電器在兩邊的線圈靠得近、對得準的時候效果最好。

充電板裡有一組發射線圈（transmitter coil）。當充電板接上電源，內部電子電路會把交流電送進這組線圈。持續改變方向的電流，會在線圈周圍產生變化的磁場，這個變化的磁場，就是充電器與裝置之間那道「看不見的橋」。

手機、耳機盒或其他裝置裡則有一組接收線圈（receiver coil）。當變化的磁場穿過這組線圈時，就會在線圈上感應出電壓。這背後的原理，就是電磁感應（electromagnetic induction）：變化的磁場能在導線迴路中產生電壓。裝置接著把這股感應出來的電，轉成電池能使用、受控制的直流電。

所以無線充電並不是真的像小型閃電那樣，把電射穿一片空無一物的空間。它是在很短的距離內做磁耦合。日常生活中一個很好的類比是電動牙刷的充電座：充電座和牙刷之間沒有裸露的金屬接點，但兩邊的線圈仍然可以隔著一小段縫隙傳送能量。

對位很重要。如果兩組線圈對中且靠近，充電器磁場就會有更多穿過接收線圈；如果手機擺歪、放太遠，或中間隔著一層厚殼，能耦合過去的能量就會變少。這通常代表充電變慢，也有更多能量以熱的形式浪費掉。像 MagSafe 這類磁吸系統，就是靠磁力把線圈拉到比較好的位置，藉此改善這件事。

現代的無線充電器還必須跟裝置「說話」。無線電力聯盟（Wireless Power Consortium）說明，Qi 充電需要控制訊號，這樣手機才能告訴充電座何時開始供電、如何調整功率，以及電池充飽後何時停止。少了這個回饋，充電板就會浪費能量，甚至在裝置不需要電時仍持續驅動線圈。

這也是為什麼無線充電用起來會比一條線更挑剔。充電板本身還是得從牆上牽一條電源線，手機要放在對的位置，發熱又會讓充電速度變慢。Apple 指出，在某些地區的使用者通知中會提到，無線充電有時比有線充電更耗電，而 iPhone 或 MagSafe 充電器在充電時也可能會稍微變熱。

簡短版：無線充電靠變化的磁場，把能量從一組線圈送到另一組線圈。它方便的地方在於，你只要把裝置放上充電板，不必去插接頭。代價是，距離、對位、發熱與充電器和裝置之間的溝通，都比單純一條線來得更重要。

參考資料

1. How Qi Works – Wireless Power Consortium（Qi 是怎麼運作的－無線電力聯盟）
2. Coupling Factor – Wireless Power Consortium（耦合係數－無線電力聯盟）
3. Faraday’s Law – OpenStax University Physics Volume 2（法拉第定律－OpenStax 大學物理學第 2 卷）
4. How to use your MagSafe Charger with iPhone – Apple Support（如何在 iPhone 上使用 MagSafe 充電器－Apple 支援）
5. Wireless charging solutions – Infineon（無線充電解決方案－英飛凌）

延伸閱讀

• 為什麼無線充電時手機會變熱？
• 無線充電對電池是不是比有線充電更傷？
• Qi 無線充電標準是什麼？
• 為什麼 MagSafe 充電器要用磁鐵？
• 無線充電有沒有可能做到整個房間都能充？