[工学]无线能量的传输

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1、无线能量传输组员：刘兴业师威浩彭涛李超任想EnergyWirelessTransfer目录无线能量传输背景/论文整合师威浩无线能量传输原理/ppt整合刘兴业无线能量传输原理任想无线能量传输前景彭涛无线能量传输问题整合李超无线能量传输背景主讲人：师威浩电线充斥在我们的生活当中，错综复杂的连接方式给我们带来很大的不便。无线电力传输背景长距离的输电线路占用了大量的空间，金属。能否省去？？早在了19世纪30年代迈克尔·法拉第就发现，磁场变化后将在电线周围产生电流，这就为无线传输电能提供了理论可能！1913年，既是航海家又是网球选手的法国人罗兰-加洛斯就提出能否从地面为空中飞行器提供动力。这是人们当

2、时美好的遐想，试图摆脱电线的思考。2007年美国麻省理工学院的研究人员在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。2008年在Intern公司技术峰会上，研究人员声称此项技术可以运用到笔记本电脑上，借此摆脱了电线的束缚！如果这项技术得以应用，我们的生活将会发生巨大的变化：我们不再需要电线、插座，手机充电比打开蓝牙还要简单，只要你处于一定得区域内，手机就一直可以被充电；同样笔记本电脑也不用担心电池没电了。甚至，可能没有电网这个概念，我们不需要电线了。这极大的鼓舞着人们去进行研究无线传输能量的具体方法。无线能量传输原理主讲人：刘兴业任想电磁能量在空间

3、的传播电磁波的产生在空间的传播性质空间传播规律电磁波所载能量电磁波的产生电流可以产生磁场，而变化的磁场同样可以产生电场，这就形成的电磁场。变化的电、磁场间存在耦合，以波的形式存在于空间，这就是电磁波。电磁波虽然看不见，摸不着，但是他无时无刻不存在于我们的周围，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。空间的传播电磁波的传播过程就是能量传播的过程高频时电磁波可以在自由空间内传递空间传播规律假设自由空间为无缘空间，媒质是各向同性、线性和均匀。可以得到电磁波动方程环境在无限大的均匀理想介质中，电磁波电场强度和磁场强度随时间做正弦变化1、相速等于波速；2、场量的幅值与x、f无关。能量流动问题与分析电

4、场能量储存在电场中，磁场能量储存在磁场中，电磁场为电、磁场的耦合，既有电场能量又有磁场能量。能量流动问题与分析坡印亭定理坡印亭定理给出了电磁能流和电磁场量之间的一般关系，反映了电磁能量符合自然界物质运动过程中能量守恒和转化定律。电磁能流密度S=E*H它表示在单位时间内通过垂直于能量传播方向的单位面积的电磁能量。电磁能量的发射与接收无限能量传输的中枢结构：天线天线是一种专门的电磁波辐射器。天线的发射参数天线的辐射功率辐射功率：在远区单位时间内通过球面的电磁能量的平均值。在远区单位时间内通过球面的电磁能量的平均值称为天线的辐射功率。在球面，单位面积上通过的功率密度就是坡印亭矢量S，则∴经过面积

5、dS的功率将代入得以单元偶极子天线为例，有其中为流经的电流，为单元偶极子的长度所以，可得辐射功率：天线辐射电阻将辐射功率视为一个电阻吸收的功率，并使流过电阻的电流等于天线上的电流的有效值，则称这个电阻为天线的辐射电阻。可得单元偶极子的辐射电阻：表征了天线辐射电磁能量的能力，其值越大，辐射能力越强。天线的方向性函数对于任何天线，在空间的电场公式均可写成表示天线方向性的相位特性。表示天线方向性的振幅特性称为天线的方向性函数，表达了天线的方向性特性。其不仅决定了场的大小也决定了场的相位。天线的方向性函数D天线的方向性系数D用来表示天线集中辐射能量的特性。其物理意义为：天线的方向性使某方向的辐射功

6、率密度比之均匀辐射时的倍数。对于天线方向性的求解为求方向性，我们可以将研究的天线与理想的，辐射功率相等的点源做比较。对点源来说，其没有方向性，即通过无穷小单位面的功率为所以辐射功率为为天线所在媒质的特性阻抗。所以可得在方向，∴可得所以在最大辐射方向上有天线的接收接收：天线导体在空间电磁场的作用下产生感应电动势，并在导体表面激励起感应电流，在天线的输入端产生电压并在接收机回路中产生电流。其过程是发射天线的逆过程。有效接收面积有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标。接收天线在最佳状态下所接收的功率可以看成是被具有面积为有效接受面积的口面所截获的垂直入射波功率密度的总和无线能量传输

7、问题整合主讲人：李超电磁波输电遇到的困难电磁波的衰减电磁波反射接收天线的面积电磁污染电磁波的衰减从接收面积考虑我们可以看到能量以1/r^2衰减.0接收天线的面积接收天线的面积需要很大电磁波的衰减在介质中的衰减电磁波的衰减低损耗介质代入数值后的衰减曲线电磁波有反射对理想导体的入射（全反射）所以电磁波在输电的空间中有障碍物严重影响其输电效率，尤其是具有导电性的障碍物基本是可以完全反射电磁波，导致接收端接收不到能量。电磁污染电