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有关磁共振的方式无线充电的三个疑问

时间:11-28 来源:日经电子 点击:

共鸣与共振在英语里本来就没有区别,没有问的必要。在把Soljacic的"resonance"翻译成日语的时候,笔者猛然意识到共鸣和共振两个选择,着实烦恼了一番。在那时,笔者想起了电路的共鸣,例如LC电路的共鸣。LC电路只要一开始振动,电流(或电压)就只在一个电路中振动,不与任何地方双向交换能量。从力学的角度来说,LC电路等于一个单摆,或是带弹簧的振子。L和C的数值虽然会决定固有频率,但仅凭如此不会出现共鸣。如Soljacic所说,共鸣出现在耦合摆之中。只有相互振动的"对方"存在,而且能量可以双向交换,才能够叫做共鸣。

LC电路也叫做LC共振电路,这恐怕是因为振动是在电波等来自外部的振动介质的频率与固有频率一致时开始的缘故。但是,如果将其置换为力学系统,这不过是1个振子在外部的激励下独自振动罢了。

说句实话,直到最近笔者都不记得当初为何要把resonance翻译成共鸣。原因之一是这两个词在英语中几乎没有区别。LC共振电路在英语里也叫LC resonant circuit。Soljacic也曾经把歌剧演员用声音振碎酒杯的现象叫做共鸣(resonance)效果。也就是说,resonance不只意味着能量双向交换。要是先考虑到这一点,就会觉得共鸣和共振其实是一回事。但回想起采访当时Soljacic对于共鸣的"定义",按照日语中共鸣与共振的区别,选择共鸣还是有根据的。

第三个疑问是在磁共鸣方式的无线供电中,能否在有负载时保证高共鸣(或高Q值)。这是如今技术人员也会提出的疑问。

在第一次采访Soljacic的时候,也就是MIT通过实验进行展示之前,由线圈等部件组成的理论系统中没有复杂。"当理想的共鸣状态加入负载时,能否维持共振、提取能量?"这是前往MIT之前笔者最大的疑问之一。在采访之前笔者就注意到了共鸣方式的无线供电系统与耦合摆的相似性,但却想不到如何才能在不破坏共鸣状态的情况下,从一侧单摆中提取能量。例如,如果用手触碰处在共鸣状态的一只单摆,通常单摆会停摆。笔者向Soljacic提出了这个疑问。

Soljacic:这个问题很好,那也是我们的核心技术。现在可以透露的是,当有负载的时候,系统的参数当然会发生改变,因此需要动态适应。而且,考虑到能量往返于两个线圈之间,从一个线圈向另一个线圈输送的能量需要在最佳时机收获。我们已经开发出了相应的技术,验证实验已经开始。如果(采访)再晚个2~3个月,或许就可以向你展示了。

虽说回答并非都是正面,但与他们在当时就认识到了这一课题相比,共鸣方式的无线供电反而让人感觉所言非虚。而且,采访Soljacic过了大约3个半月,利用实际系统点亮60W灯泡的论文在学术杂志《科学(Science)》公开发表。

笔者与Soljacic之间还有不少提问和有趣的回答,但这次因为篇幅过长就此打住,希望下次有机会能够继续介绍。(记者:野泽哲生,《日经电子》)

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