文／赫連擁

睡前摸黑找充電線，好不容易摸到接頭，卻怎麼插都插不準，最後還是得開燈確認位置，這大概是許多人熟悉的日常。在無線充電器問世後，事情簡單多了，只要把手機往充電盤上一放，螢幕很快就會亮起充電符號。手機明明沒有插上電線，電究竟是怎麼進去的？答案藏在一個重要物理原理裡：「電磁感應」。

電與磁之間，其實有很深的關係。19世紀初，科學家奧斯特發現，當電流通過導線時，旁邊的指南針磁針會發生偏轉，表示電流可以在周圍產生磁場。後來，科學家又進一步發現，變化中的磁場也能讓導線中產生電。無線充電利用的正是這兩個現象：先利用電流產生磁場，再讓不斷變化的磁場在另一個線圈中產生電。

變換磁場 無線充電

如果拆開無線充電器與手機，可以看到兩邊都藏著一圈圈扁扁的銅線。充電器裡的線圈叫做「發射線圈」，手機裡的線圈叫做「接收線圈」，可以把它們想像成負責傳球與接球的兩個角色。當充電器接上電源後，內部電路會把電轉換成快速改變方向的交流電，再送進發射線圈。交流電不斷改變方向，線圈周圍的磁場也會跟著快速變化。當手機放到充電器上方時，這個變化中的磁場會作用在手機裡的接收線圈，使線圈兩端產生感應電壓。當電路形成閉合回路後，便會產生電流，能量也就從充電器傳進了手機。

接收線圈產生的交流電，還不能直接拿來替電池充電，因此手機內部還有一套電路負責處理。它會先把交流電轉換成適合電池使用的直流電，再調整電壓和電流，最後才送入電池中儲存。從外表看來，只是把手機輕輕放到充電盤上，背後其實經過了產生磁場、傳遞能量、轉換電流等一連串步驟。真正連起充電器和手機的，是不斷變化的磁場。

這也能解釋另一個常見的問題，為什麼手機不能隨便放在充電盤的任何位置？因為發射線圈與接收線圈愈接近、位置愈對準，能量通常愈容易傳過去。如果手機放得太偏，兩個線圈之間的作用就會變弱，充電效率也會下降，有時甚至完全無法充電。為了解決這個問題，有些充電器會在內部放入多組線圈，增加可以充電的範圍；較新的Qi2無線充電系統則會利用磁鐵，協助手機與充電線圈對準，讓位置更加固定。

距離問題 影響充電

目前的手機無線充電，大多需要讓手機盡可能的靠近充電器，因為距離一拉遠，能夠有效傳遞的能量就會明顯減少。研究人員也持續嘗試改善這個限制，希望讓裝置在距離稍遠或位置有所偏移時，依然能接收到電力。

下次把手機放上無線充電盤，看見螢幕亮起充電符號時，可以想像桌面底下正進行著一場看不見的能量接力。兩百多年前科學家開始摸索的電與磁，如今已經藏進每天使用的手機裡，在看似安靜的桌面上，完成一次又一次的能量傳遞。