Come funzionano i pad di ricarica wireless?

1a parte: La ricarica senza fili o induttiva funziona sul principio della legge di Faraday dell'induzione che afferma che un flusso magnetico che cambia può indurre una forza elettromotrice (EMF) in una bobina. L'EMF non è una forza ma un potenziale misurato in volt tra le due estremità aperte della bobina. Il potenziale crea un campo elettrico che guida la corrente in qualsiasi circuito collegato alla fonte del CEM o, nel nostro caso, alle estremità della bobina.

La legge di Faraday:

è la forza elettromotrice del CEM

è il flusso magnetico.

è il numero di giri

Il CEM è proporzionale al numero di giri della bobina moltiplicato per il tasso di variazione del flusso magnetico effettivo generato dalla fonte magnetica. Nel nostro caso la fonte di flusso sarà la stazione di ricarica. L'accoppiamento reciproco viene ignorato e si presume che la stazione di ricarica sia molto vicina al dispositivo, il che significa una minima perdita di flusso.

La legge di Faraday dell'induzione può anche essere compresa con la seguente figura. Il movimento relativo tra la bobina e il magnete cambia l'intensità del campo magnetico sull'area o flusso magnetico. Questo flusso variabile nel tempo induce una tensione nella bobina. Il CEM totale è la tensione indotta in ogni giro moltiplicata per il numero totale di giri nella bobina per una bobina strettamente avvolta.

Il meccanismo di cui sopra può essere usato per caricare una batteria con una tensione inferiore al CEM. Per esempio, per un caricatore da 5 volt, 0,7 A che carica una batteria Li-ion da 3,7 volt 1650 mAh, cioè, la batteria ad una tensione di 3,7 volt può produrre 1,65 A per circa un'ora (o 6,11 Wh), ci vorrà circa 1 ora e 45 minuti per caricare completamente la batteria da zero. Altri fattori come l'età della batteria e la temperatura determinano anche il tempo di ricarica.

Come mostrato nella figura qui sotto, il campo elettromagnetico può essere rettificato e utilizzato per caricare una batteria
, proprio come un adattatore AC.

Seconda parte: La stazione di ricarica, come mostrato sopra, funziona sul principio di Ampère's legge circuitale utilizzando il quale si può determinare il campo magnetico associato ad una corrente. Controllando la grandezza della corrente e la direzione del flusso si possono produrre fluttuazioni magnetiche di grandezza e frequenza desiderate. Nella figura seguente l'oscillatore è sintonizzato in modo che il tasso di variazione del flusso magnetico corrisponda alla frequenza di risonanza della bobina ricevente per il massimo trasferimento di potenza.

Entrambe le leggi fanno parte delle equazioni di Maxwell dell'elettromagnetismo classico.