右手螺旋定则(电线的断舍离)

还记得诺兰导演2006年的高分悬疑巨作《致命魔法》吗？还记得片中狼叔被带到荒郊野地体验的那场19世纪末“teamlab沉浸式”灯光秀吗？要不，进入影院模式，让我们来重温一下精彩画面吧。

《致命魔术》来源Youtube

作为伦敦城最厉害的魔术师，狼叔都看不透了，“Where are the wires？”是啊，怎么没有线呢？怎么电灯泡像萝卜一样，插在地里就能汲取营养（通电亮灯）了？这里打败魔法的是科学了。

没看过全片的小伙伴们，对不住，这里小编要剧透一下了，这部电影里一个非常重要的非虚构人物，就是那位鼎鼎大名的发明家特斯拉（Nikola Tesla），这种魔术般的无线供电技术早在100多年前就被他做出雏形。现在网络上层出不穷的无线磁悬浮灯，其实也是利用了相同技术原理实现。

Circle Lamp。

来源帕沃斯大功率无线充电科技

Light Bulb by Jeff Libreman。

来源bea.st/light-bulb

Lavitating Lamp by Hover Lamps。

来源Youtube

话说回来，这个基础原理其实咱们高考每年都考。再跟着小编闭上双眼，回到下午的高中教室，面对那熟悉的考卷，你是否也曾中二般的抬起右手，伸出大拇指，四指握拳，接着考题迎刃而解，在没有“手势解锁”的时代，竟然可以“手势解题”。想起来了没有？

我相信这个手势已经刻在所有理科生DNA里面了，这就是“右手螺旋定则”，又称“安培定则”，用来判断缠绕的线圈通电产生磁力的方向。想必大家都想起来了，起来就是磁与电的相互转化现象，由英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）于1831年发现并定义为电磁感应。

安培定则。来源电工学习网

根据法拉第电磁感应定律，我们用导电金属丝缠绕成一个线圈（初级线圈），接通一定频率的交流电，同样方式我们再缠绕一个线圈（次级线圈），两端接上led灯，形成闭合电路，当次级线圈靠近初级线圈时，通过电磁感应在次级线圈中产生感应电动势，进而产生电流点亮了灯泡。

初级线圈与次级线圈。

来源electronoobs

特斯拉利用这个基础原理，加上他超越时代的想象力和天才般的工程思维，在19世纪末向世人展示了叹为观止的隔空点灯。虽然这种无线供电技术没有在当时广泛使用，但经他改善设计的交流电，安全高效且成本低廉，广为社会采用。

不仅如此，特斯拉对无线电、遥感、X光射线、激光、荧光灯、霓虹灯等技术的探索与应用，都有极大的贡献。

特斯拉一生致力于研究电与磁，希望将电能变为像空气和阳光一般无处不在的“自由清洁能源”，而这一理想由于太过“理想”，受到时代与资源的种种限制，无法落地。

手持无线灯泡的特斯拉。来源Quora

目前，电磁感应无线供电技术被广泛的应用于如手机、电动牙刷等家用电器的充电设备中，但这种需要接触的充电方式并非真正意义上的隔空充电，2021年1月，某公司发布了“Mi Air Charge”，虽然充电功率只能达到5w，也基本实现了在空间内向一定距离范围内的设备稳定供电，技术上与传统的电磁感应有所不同，主要运用了无线电波技术。

小米“Mi Air Charge“

来源TheVerge

美国某公司为电动车定制的无线充电装备，只需将车停在充电板上方，即可给电车充电；以色列某公司研制的动态无线充电技术，在公路下方铺设线圈，从而实现电动车车随开随充电，消除“电量焦虑”，使电能补给更方便、高效。

电动车无线充电。

来源Plugless Power

小编认为，在艺术与娱乐领域，无线供电也有着很多的可能性，比如，交互装置与展品可以不再受到电线的限制，更多有趣的交互方式可以通过这些原理来实现。

日本某公司开发的模型展示台以及小型线圈灯，将灯嵌入在模型手办中，放在展示台上，灯亮起来，模型仿佛有了生命，受到手办制作爱好者广泛喜爱。

X-base小型无线线圈led灯。

来源X-base Japan

小编也利用手边的电磁感应线圈和二向色玻璃做了一个简单的交互装置，将带有线圈的Led灯与二向色玻璃绑定，固定在亚克力管上，就像一支“花”，在壁挂式的花瓶后方加装一级线圈，当把“花”插入瓶中时，灯光通过二向色玻璃映射出的微妙光影就是又虚又实的那一束“光花”。

“光生花” by ChZ。

随着技术的发展，身边越来越多的电子产品脱离了那根牵肠挂肚的线，虽然对于电线的全面断舍离，我们还有比较长的一段路要走，就像包豪斯代表人物密斯·凡·德罗的那句至理名言“less is more”，为了减少一根线，一代代的科学家、工程师与设计师们在这一个世纪的时间里不断的创新与探索，使我们的生活变得更便捷、更美观。原始自然本就没有线，从有线到无线，也算是返璞归真了。

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不代表中科院物理所立场

来源科学艺术研究中心

编辑乐子超人