kako radi bežični punjač tema je koja pokazuje da fizika nije samo skup formula iz udžbenika. Iza uređaja koji svakodnevno koristimo nalaze se električno i magnetno polje, energija, talasi, toplota i osobine materijala. U nastavku je princip rada objašnjen jasno, ali fizički tačno.
Prenos energije bez metalnog kontakta
Bežični punjač ne šalje energiju kroz vazduh kao radio-stanica na veliku udaljenost. U podlozi i telefonu nalaze se dva bliska kalema koji zajedno rade slično transformatoru sa vazdušnim razmakom.
Koji fizički princip omogućava rad uređaja?
Naizmenična struja u primarnom kalemu stvara promenljivo magnetno polje. Magnetni fluks kroz prijemni kalem u telefonu se menja, pa se prema Faradejevom zakonu indukuje napon. Elektronika zatim ispravlja napon i njime kontrolisano puni bateriju.
Faradejev zakon: |ε| = N·|ΔΦ/Δt|; električna snaga: P = U·I; stepen korisnog dejstva: η = Pkorisno/Puloženo · 100%.
Veličine i jedinice:
ε – indukovani napon (V), N – broj namotaja, Φ – magnetni fluks (Wb), P – snaga (W), U – napon (V), I – jačina struje (A).
Kako uređaj radi – korak po korak
- Elektronika punjača pretvara energiju mreže u visokofrekventnu naizmeničnu struju.
- Primarni kalem stvara promenljivo magnetno polje.
- Polje prolazi kroz sekundarni kalem u telefonu i indukuje napon.
- Kontroler usklađuje snagu, ispravlja struju i bezbedno puni bateriju.
Primer iz svakodnevnog života
Ako telefon nije centriran na podlozi, manji deo magnetnog fluksa prolazi kroz prijemni kalem. Punjenje je sporije, a veći deo energije prelazi u toplotu.
Odakle nastaju gubici energije?
Otpor kalemova, vrtložne struje, elektronika i loše poravnanje stvaraju gubitke. Zbog toga su i telefon i podloga često topliji nego pri efikasnom žičnom punjenju.
Najčešća zabluda
Zabluda: Bežični punjač emituje snažno zračenje kroz celu prostoriju.
Objašnjenje: Prenos se odvija u bliskom magnetnom polju između dva kalema udaljena svega nekoliko milimetara. Snaga brzo opada sa rastojanjem.
Bezbedna upotreba
Koristite kompatibilnu i neoštećenu podlogu. Ne stavljajte ključeve, novčiće ili metalne pločice između punjača i telefona jer se mogu zagrejati.
Mali ogled ili provera bez posebne opreme
Pomerajte telefon nekoliko milimetara po podlozi i pratite da li se punjenje prekida ili usporava. Posle deset minuta uporedite temperaturu pri pravilnom i lošijem položaju, bez prekrivanja uređaja.
Povezivanje sa gradivom fizike
Ovo je neposredna primena elektromagnetne indukcije, magnetnog polja električne struje, transformatora, snage i stepena korisnog dejstva.
Pitanja za proveru znanja
- Šta stvara promenljivo magnetno polje u podlozi?
- Zašto je važno poravnanje kalemova?
- U šta se pretvara deo izgubljene energije?
Odgovori
1) Naizmenična struja u primarnom kalemu. 2) Da bi veći magnetni fluks prolazio kroz prijemni kalem. 3) U toplotu.
Česta pitanja
Da li debela maska usporava punjenje?
Može, jer povećava rastojanje kalemova. Metalni delovi dodatno ometaju polje i mogu da se zagrevaju.
Zašto se telefon zagreva?
Zbog električnog otpora, gubitaka u kalemovima i bateriji, kao i neidealnog prenosa energije.
Zaključak
Bežično punjenje je elegantna primena Faradejevog zakona. Praktičnost se plaća nešto većim gubicima, pa su dobro poravnanje i odgovarajuća oprema važni.
Ako želite da fiziku razumete kroz primere, formule i zadatke, pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.