大学物理实验 磁耦合谐振式无线电能传输规律及参数优化的探索

《磁耦合谐振式无线电能传输规律及参数优化的探索》 该实验报告主要针对大学物理实验，尤其是磁耦合谐振式无线电能传输的原理、操作步骤、数据分析以及参数优化进行了深入研究。该实验在华南理工大学（SCUT）进行，旨在让学生掌握数字示波器的使用，理解电路参数对输出功率的影响，并探究磁耦合谐振无线能传输的效率与线圈间距离的关系。 实验原理基于磁耦合谐振的概念，当发射线圈和接收线圈的谐振频率一致且相位同步时，二者之间的耦合程度会增强，从而实现能量高效传输。发射端和接收端的线圈由电感L和补偿电容C组成，形成并联谐振电路。由于实验中设定的谐振频率约为50kHz，远低于分布电容的影响范围，因此忽略了分布电容Cp的影响。 实验过程中，首先正确连接了函数信号发生器、稳压电源和无线电能传输实验仪器。然后，调整发射线圈和接收线圈的位置，使其保持平行且轴线重合，确保最佳的磁场耦合。电源电压被设置为8V，以维持稳定的能量源。 数据处理部分展示了当发射线圈与接收线圈距离改变时，负载电压峰峰值、输入功率、输出功率以及传输效率的变化趋势。随着距离增加，负载电压、输入功率和输出功率均呈现下降趋势，同时传输效率显著降低。这表明距离是影响无线能传输效率的关键因素。 通过绘制曲线图，可以直观地观察到这些变量随距离的变化规律，为参数优化提供依据。例如，通过调整发射线圈和接收线圈的尺寸、电感值或补偿电容，可能可以改善传输效率，减少能量损失，尤其是在较长距离下。 实验的结论强调了距离对无线能传输效率的直接影响，同时也提示了未来优化方向。在实际应用中，如无线充电设备的设计，需要考虑如何在保持有效传输距离的同时，提高传输效率，降低能量损耗。 该实验不仅提供了关于磁耦合谐振式无线电能传输的基础理论知识，还通过实践操作让学生深入了解了无线能传输的实测性能，并启发了对参数优化的思考。通过这样的实验，学生能够更好地理解和应用物理学原理，为未来在相关领域的工作或研究打下坚实基础。