Induktiounskachplack a Chargeuren ouni Kabel iwwerdroen alle béid Energie. Trotzdeem kann een op der Kachplack kee Smartphone oplueden. Well hir Technik ënnerscheet sech grondsätzlech.

AdobeStock/vizualni

Souwuel d’Induktiounskachplack wéi och déi Chargeuren ouni Kabel notzen zwar elektromagnéitesch Induktioun. Awer d’Technik dohanner ass ënnerschiddlech an net matenee kompatibel.

Mr Science, ech hunn doheem en Induktionsgerät, fir main Handy ouni Kabel opzelueden an eng Induktiounskachplack. Do stellen ech mer d’Fro: Kéint een den Handy op der Kachplack oplueden?

Nee, dat geet net. Eng Induktiounskachplack ass dofir konzipéiert, fir Dëppen ze erwiermen – net fir Handyen opzelueden. Dat funktionéiert just mat engem Chargeur fir Wireless Charging. Souwuel d’Induktiounskachplack wéi och déi Chargeuren ouni Kabel notzen zwar elektromagnéitesch Induktioun. Do suergt e Magnéitfeld, dat séier wiesselt, dofir datt op enger anerer Plaz Stroum fléisst – am Buedem vum Dëppen oder an enger Bobinn am Handy. Awer d’Technik dohanner ass ënnerschiddlech an net matenee kompatibel.

Wéi erhëtzt eng Induktiounskachplack eigentlech en Dëppen?

An der Kachplack fléisst Wiesselstroum duerch eng Bobinn aus Koffer, déi d’Form vun enger Scheif huet. Doduerch entsteet e Magnéitfeld, wat permanent wiesselt. Dëst Feld setzt am Buedem vum Dëppen elektresch Stréim a Beweegung – sougenannt Wierbelstréim. Well d’Metall vum Dëppen dëse Stréim e Widderstand entgéintsetzt, gëtt et waarm. Dat funktionéiert awer nëmme mat engem Dëppen aus gëeegentem Material, dat ka magnetiséiert ginn.

Induktiouns-Kachplack ouni Deckel: Visibel ass d'grouss Koffer-Bobinn mat der Elektronik dorënner; uewen riets: Netzfilter; ënnen riets: Ofkillventilator; ënnen lénks: blo Kondensatoren vum Resonanzkrees; ënnen, ënner dem Aluminium-Kühlkörper: Leeschtungstransistor; uewen lénks: Hëllefsspannungsversuergung; wäissen Knäppchen an der Mëtt: Temperatursensor. Quell: Wdwd via Wikimedia Commons (CC-BY-SA 3.0)

Beispiller vu magnetiséierbarem Material (sougenannt ferromagnéitesch Materialer) si reng Metaller wéi Eisen, Néckel oder Kobalt, awer och Legéierungen. Ferromagnéitescht Material ka vu engem Magnéit ugezu ginn oder selwer zum Magnéit ginn.

Wéi erkennt d’Kachplack, datt en Dëppen op hir steet?

D’Kachplack préift mat ganz kuerze Signaler, ob iwwert der Bobinn e gëeegent Metall ass. Ass de Buedem vum Dëppen aus dem richtege Material, da verännert dat d’Magnéitfeld vun der Bobinn an domadder d’elektresch Proprietéite vum System. Dës Ännerung kann d’Elektronik vun der Kachplack moossen – an erkennt sou, wann ee passend Dëppen op der Plack steet.

Wat geschitt da, wann ech mäi Smartphone op eng Induktiounskachplack leeën?

D’Elektronik vun der Kachplack préift, ob däin Handy en Dëppen ass. Awer well en d’Konditioune vun engem gëeegenten Dëppen net erfëllt, erkennt d’Kachplack en net als Kachgeschier a schalt sech guer net un. Däin Handy sollt also weder erhëtzt nach geluede ginn.

Allerdéngs ginn d’Constructeuren an hire Beschreiwungen un, datt ee grondsätzlech keng Géigestänn op der Kachplack ofleeën däerf, déi do näischt ze sichen hunn.

A wéi funktionéiert Handy oplueden ouni Kabel?

Do hu souwuel de Chargeur wéi de Smartphone eng Bobinn. Wann déi no iwwerenee leien, iwwerdréit d’Magnéitfeld Energie vun der Bobinn vum Chargeur op d’Bobinn vum Smartphone – an den Handy luet.

Dat kléngt méi komplizéiert wéi bei der Kachplack…

Ass et och. Bei der Kachplack geet et duer, wann de Buedem vum Dëppe waarm gëtt. Beim Opluede vum Handy muss Energie dogéint geziilt vun enger Bobinn bei déi aner fléissen. Dat Ganzt muss elektronesch exakt gereegelt sinn, fir datt den Akku sécher luet. (Detka et al., 2022; Rahman et al., 2024).

Wéi kréien d’Constructeuren dat dann an de Grëff?

Andeems si Sender an Empfänger genee openeen ofstëmmen. Fir d’Lueden ouni Kabel vum Handy ginn et technesch Standarde wéi de Qi-Standard. Dee leet fest, wéi d’Bobinnen opgebaut sinn, wéi vill Leeschtung iwwerdroe gëtt a wéi de Chargeur an den Handy matenee kommunizéieren.

Kéint een an Zukunft Apparater vläicht iwwerall ouni Kabel lueden – einfach um Dësch oder soss enzwousch am Zëmmer?

Doru schaffen Ingenieuren tatsächlich. Si entwéckele Systemer, déi elektresch Energie op gréissere Flächen oder souguer iwwer kuerz Distanzen am Raum iwwerdroe kënnen. Zil ass et, Apparater ze lueden, ouni datt si genee op engem Chargeurpunkt musse leien. Nach si sou Systemer technesch opwänneg and dacks wéineg effikass – awer Energieiwwerdroung ouni Kabel ass e spannende Fuerschungsberäich!

Kann een un engem Induktiounsdëppen eng gewéitscht kréien?

Nee. Wann d’Dëppen op der Induktiounskachplack steet, entstinn am Buedem vum Dëppen zwar elektresch Stréim – sougenannte Wierbelstréim. Mee des Wierbelstréim bleiwen awer am Metall vum Buedem vum Dëppen ageschloss. D’Dëppe selwer ass net elektresch mam Stroumnetz verbonnen. Dofir kritt een och keng gewéitscht, wann een d’Dëppe beréiert.

Eng Bobinn ënnert der Kachplack generéiert d’Wierbelstréim duerch e Magnéitfeld. Déi Wierbelstréim produzéieren awer just Hëtzt, well d’Metall am Buedem vum Dëppen hinnen en elektresche Widderstand entgéintsetzt. Doduerch gëtt d’Dëppe waarm an et kann een Iessen dra kachen. (Erken et al., 2024).

 

Firwat funktionéieren nëmme bestëmmten Dëppen op der Induktiounskachplack?

Induktiounskachplacke funktionéieren nëmme mat Dëppen aus ferromagnéiteschem Material – zum Beispill Eisen oder speziellem Induktiounsstool. De Grond: D’Magnéitfeld vun der Kachplack, wat permanent wiesselt, kann nëmmen an esou Materialie staark Wierbelstréim provozéieren.

Dës Wiesselstréim mussen duerch d’Metall fléissen a stoussen dobäi op elektresche Widderstand. Doduerch gëtt am Dëppen – an net an der Plack selwer – en Deel vun der Energie a Wäermt ëmgewandelt. Bei ferromagnéitesche Metaller kënnt e weideren Effekt derbäi: Déi magnéitesch Beräicher am Material riichten sech permanent nei aus. Och dëse Prozess brauch Energie a produzéiert zousätzlech Wäermt. (Erken et al., 2024; Lu et al., 2022).

Dëppen aus Aluminium, Koffer oder Glas reagéieren dofir kaum op d’Magnéitfeld. An hinnen entsti just ganz schwaach Stréim – an dofir ginn se op der Induktiounskachplack net waarm.

Auteur: Hannes Schlender (scienceRELATIONS)
Éditeur: Michèle Weber (FNR)

Infobox

Quellen

Erken, A., & Obdan, A. H. (2024). Induction Coil Design Considerations for High-Frequency Domestic Cooktops. Applied Sciences, 14, 7996. https://doi.org/10.3390/app14177996

Detka, K., & Górecki, K. (2022). Wireless Power Transfer—A Review. Energies, 15, 7236. https://doi.org/10.3390/en15197236

Rahman, M. M., Shanto, M. S. I., Sarker, N., Rani, T., & Paul, L. C. (2024). A comprehensive review of wireless power transfer methods, applications, and challenges. Engineering Reports, 6(10), e12951. https://doi.org/10.1002/eng2.12951

Lu, J., Zhu, G., & Mi, C. C. (2022). Foreign Object Detection in Wireless Power Transfer Systems. IEEE Transactions on Industry Applications, 58(1), 1340–1354. https://doi.org/10.1109/TIA.2021.3057603