《無(wú)線能量傳輸》PPT課件

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1、無(wú)線能量傳輸組員：劉興業(yè)師威浩彭濤李超任想EnergyWirelessTransfer目錄無(wú)線能量傳輸背景/論文整合師威浩無(wú)線能量傳輸原理/ppt整合劉興業(yè)無(wú)線能量傳輸原理任想無(wú)線能量傳輸前景彭濤無(wú)線能量傳輸問(wèn)題整合李超無(wú)線能量傳輸背景主講人：師威浩電線充斥在我們的生活當(dāng)中，錯(cuò)綜復(fù)雜的連接方式給我們帶來(lái)很大的不便。無(wú)線電力傳輸背景長(zhǎng)距離的輸電線路占用了大量的空間，金屬。能否省去？？早在了19世紀(jì)30年代邁克爾·法拉第就發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)變化后將在電線周?chē)a(chǎn)生電流，這就為無(wú)線傳輸電能提供了理論可能！1913年，既是航海家又是網(wǎng)球選手的法國(guó)人羅蘭-加洛斯

2、就提出能否從地面為空中飛行器提供動(dòng)力。這是人們當(dāng)時(shí)美好的遐想，試圖擺脫電線的思考。2007年美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員在無(wú)線傳輸電力方面取得了新進(jìn)展，他們用兩米外的一個(gè)電源，“隔地”點(diǎn)亮了一盞60瓦的燈泡。2008年在Intern公司技術(shù)峰會(huì)上，研究人員聲稱此項(xiàng)技術(shù)可以運(yùn)用到筆記本電腦上，借此擺脫了電線的束縛！如果這項(xiàng)技術(shù)得以應(yīng)用，我們的生活將會(huì)發(fā)生巨大的變化：我們不再需要電線、插座，手機(jī)充電比打開(kāi)藍(lán)牙還要簡(jiǎn)單，只要你處于一定得區(qū)域內(nèi)，手機(jī)就一直可以被充電；同樣筆記本電腦也不用擔(dān)心電池沒(méi)電了。甚至，可能沒(méi)有電網(wǎng)這個(gè)概念，我們不需要電線了。這極

3、大的鼓舞著人們?nèi)ミM(jìn)行研究無(wú)線傳輸能量的具體方法。無(wú)線能量傳輸原理主講人：劉興業(yè)任想電磁能量在空間的傳播電磁波的產(chǎn)生在空間的傳播性質(zhì)空間傳播規(guī)律電磁波所載能量電磁波的產(chǎn)生電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)同樣可以產(chǎn)生電場(chǎng)，這就形成的電磁場(chǎng)。變化的電、磁場(chǎng)間存在耦合，以波的形式存在于空間，這就是電磁波。電磁波雖然看不見(jiàn)，摸不著，但是他無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在于我們的周?chē)彩歉哂诮^對(duì)零度的物體，都會(huì)釋出電磁波。空間的傳播電磁波的傳播過(guò)程就是能量傳播的過(guò)程高頻時(shí)電磁波可以在自由空間內(nèi)傳遞空間傳播規(guī)律假設(shè)自由空間為無(wú)緣空間，媒質(zhì)是各向同性、線性和均勻。可以得到電磁

4、波動(dòng)方程環(huán)境在無(wú)限大的均勻理想介質(zhì)中，電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間做正弦變化1、相速等于波速；2、場(chǎng)量的幅值與x、f無(wú)關(guān)。能量流動(dòng)問(wèn)題與分析電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存在電場(chǎng)中，磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，電磁場(chǎng)為電、磁場(chǎng)的耦合，既有電場(chǎng)能量又有磁場(chǎng)能量。能量流動(dòng)問(wèn)題與分析坡印亭定理坡印亭定理給出了電磁能流和電磁場(chǎng)量之間的一般關(guān)系，反映了電磁能量符合自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。電磁能流密度S=E*H它表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于能量傳播方向的單位面積的電磁能量。電磁能量的發(fā)射與接收無(wú)限能量傳輸?shù)闹袠薪Y(jié)構(gòu)：天線天線是一種專(zhuān)門(mén)的電磁波輻射器。天線的發(fā)射參數(shù)

5、天線的輻射功率輻射功率：在遠(yuǎn)區(qū)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)球面的電磁能量的平均值。在遠(yuǎn)區(qū)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)球面的電磁能量的平均值稱為天線的輻射功率。在球面，單位面積上通過(guò)的功率密度就是坡印亭矢量S，則∴經(jīng)過(guò)面積dS的功率將代入得以單元偶極子天線為例，有其中為流經(jīng)的電流，為單元偶極子的長(zhǎng)度所以，可得輻射功率：天線輻射電阻將輻射功率視為一個(gè)電阻吸收的功率，并使流過(guò)電阻的電流等于天線上的電流的有效值，則稱這個(gè)電阻為天線的輻射電阻。可得單元偶極子的輻射電阻：表征了天線輻射電磁能量的能力，其值越大，輻射能力越強(qiáng)。天線的方向性函數(shù)對(duì)于任何天線，在空間的電場(chǎng)公式均可寫(xiě)成表示

6、天線方向性的相位特性。表示天線方向性的振幅特性稱為天線的方向性函數(shù)，表達(dá)了天線的方向性特性。其不僅決定了場(chǎng)的大小也決定了場(chǎng)的相位。天線的方向性函數(shù)D天線的方向性系數(shù)D用來(lái)表示天線集中輻射能量的特性。其物理意義為：天線的方向性使某方向的輻射功率密度比之均勻輻射時(shí)的倍數(shù)。對(duì)于天線方向性的求解為求方向性，我們可以將研究的天線與理想的，輻射功率相等的點(diǎn)源做比較。對(duì)點(diǎn)源來(lái)說(shuō)，其沒(méi)有方向性，即通過(guò)無(wú)窮小單位面的功率為所以輻射功率為為天線所在媒質(zhì)的特性阻抗。所以可得在方向，∴可得所以在最大輻射方向上有天線的接收接收：天線導(dǎo)體在空間電磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

7、勢(shì)，并在導(dǎo)體表面激勵(lì)起感應(yīng)電流，在天線的輸入端產(chǎn)生電壓并在接收機(jī)回路中產(chǎn)生電流。其過(guò)程是發(fā)射天線的逆過(guò)程。有效接收面積有效接收面積是衡量接收天線接收無(wú)線電波能力的重要指標(biāo)。接收天線在最佳狀態(tài)下所接收的功率可以看成是被具有面積為有效接受面積的口面所截獲的垂直入射波功率密度的總和無(wú)線能量傳輸問(wèn)題整合主講人：李超電磁波輸電遇到的困難電磁波的衰減電磁波反射接收天線的面積電磁污染電磁波的衰減從接收面積考慮我們可以看到能量以1/r^2衰減.0接收天線的面積接收天線的面積需要很大電磁波的衰減在介質(zhì)中的衰減電磁波的衰減低損耗介質(zhì)代入數(shù)值后的衰減曲線電磁波有反

8、射對(duì)理想導(dǎo)體的入射（全反射）所以電磁波在輸電的空間中有障礙物嚴(yán)重影響其輸電效率，尤其是具有導(dǎo)電性的障礙物基本是可以完全反射電磁波，導(dǎo)致接收端接收不到能量。電磁污染電