Convertidor de Càrrega Elèctrica
Càrrega Elèctrica — D'Electrons a Bateries
Domina les unitats de càrrega elèctrica en física, química i electrònica. Des de coulombs fins a la capacitat de la bateria, abastant 40 ordres de magnitud — des d'electrons individuals fins a bancs de bateries industrials. Explora la redefinició del SI de 2019 que va fer que la càrrega elemental fos exacta, i comprèn què signifiquen realment les classificacions de les bateries.
Fonaments de la Càrrega Elèctrica
Què és la Càrrega?
La càrrega elèctrica és la propietat física que fa que les partícules experimentin la força electromagnètica. Existeix en positiva i negativa. Les càrregues iguals es repel·leixen, les oposades s'atrauen. Fonamental per a tota la química i l'electrònica.
- 1 coulomb = 6.24×10¹⁸ electrons
- Protó: +1e, Electró: -1e
- La càrrega es conserva (mai es crea ni es destrueix)
- Quantitzada en múltiples de e = 1.602×10⁻¹⁹ C
Corrent vs Càrrega
El corrent (I) és la taxa de flux de càrrega. Q = I × t. 1 ampere = 1 coulomb per segon. La capacitat de la bateria en Ah és càrrega, no corrent. 1 Ah = 3600 C.
- Corrent = càrrega per temps (I = Q/t)
- 1 A = 1 C/s (definició)
- 1 Ah = 3600 C (1 ampere durant 1 hora)
- mAh és capacitat de càrrega, no potència
Capacitat de la Bateria
Les bateries emmagatzemen càrrega. Es classifiquen en Ah o mAh (càrrega) o Wh (energia). Wh = Ah × Voltatge. Bateria de telèfon: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. El voltatge importa per a l'energia, no per a la càrrega.
- mAh = mil·liampere-hora (càrrega)
- Wh = watt-hora (energia = càrrega × voltatge)
- Més mAh = més temps de funcionament (mateix voltatge)
- 3000 mAh ≈ 10,800 coulombs
- 1 coulomb = càrrega de 6.24×10¹⁸ electrons
- Corrent (A) = càrrega (C) per segon: I = Q/t
- 1 Ah = 3600 C (1 ampere fluint durant 1 hora)
- La càrrega es conserva i està quantitzada en múltiples de e
Evolució Històrica del Mesurament de la Càrrega
Ciència Elèctrica Primerenca (1600-1830)
Abans d'entendre la càrrega quantitativament, els científics van explorar l'electricitat estàtica i el misteriós 'fluid elèctric'. La invenció de les bateries va permetre el mesurament precís del flux de càrrega continu.
- 1600: William Gilbert distingeix l'electricitat del magnetisme, encunya el terme 'elèctric'
- 1733: Charles du Fay descobreix dos tipus d'electricitat (positiva i negativa)
- 1745: S'inventa l'ampolla de Leyden — primer condensador, emmagatzema càrrega mesurable
- 1785: Coulomb publica la llei de l'invers del quadrat F = k(q₁q₂/r²) per a la força elèctrica
- 1800: Volta inventa la bateria — permet un flux de càrrega continu i mesurable
- 1833: Faraday descobreix les lleis de l'electròlisi — vincula la càrrega amb la química (constant de Faraday)
Evolució del Coulomb (1881-2019)
El coulomb va evolucionar des de definicions pràctiques basades en estàndards electroquímics fins a la definició moderna lligada a l'ampere i el segon.
- 1881: Primer coulomb pràctic definit mitjançant l'estàndard de galvanoplàstia de plata
- 1893: L'Exposició Universal de Chicago estandarditza el coulomb per a ús internacional
- 1948: La CGPM defineix el coulomb com 1 ampere-segon (1 C = 1 A·s)
- 1960-2018: L'ampere es defineix per la força entre conductors paral·lels, fent el coulomb indirecte
- Problema: La definició de l'ampere basada en la força era difícil de realitzar amb alta precisió
- Dècades de 1990-2010: La metrologia quàntica (efecte Josephson, efecte Hall quàntic) permet comptar electrons
Revolució del SI de 2019 — Càrrega Elemental Fixada
El 20 de maig de 2019, la càrrega elemental es va fixar exactament, redefinint l'ampere i fent que el coulomb fos reproduïble a partir de constants fonamentals.
- Nova definició: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C exactament (incertesa zero per definició)
- La càrrega elemental és ara una constant definida, no un valor mesurat
- 1 coulomb = 6.241509074 × 10¹⁸ càrregues elementals (exacte)
- Els dispositius de túnel d'un sol electró poden comptar electrons un per un per a estàndards de càrrega precisos
- Triangle de metrologia quàntica: voltatge (Josephson), resistència (Hall quàntic), corrent (bomba d'electrons)
- Resultat: Qualsevol laboratori amb equipament quàntic pot realitzar el coulomb de manera independent
Per Què Això Importa Avui
La redefinició de 2019 representa més de 135 anys de progrés des dels estàndards electroquímics fins a la precisió quàntica, permetent l'electrònica i l'emmagatzematge d'energia de nova generació.
- Tecnologia de bateries: Mesures de capacitat més precises per a vehicles elèctrics, emmagatzematge a la xarxa
- Computació quàntica: Control precís de la càrrega en qubits i transistors d'un sol electró
- Metrologia: Els laboratoris nacionals poden realitzar el coulomb de manera independent sense artefactes de referència
- Química: La constant de Faraday ara és exacta, millora els càlculs d'electroquímica
- Electrònica de consum: Millors estàndards per a les classificacions de capacitat de les bateries i els protocols de càrrega ràpida
Ajudes de Memòria i Trucs de Conversió Ràpida
Càlcul Mental Fàcil
- Drecera de mAh a C: Multiplica per 3.6 → 1000 mAh = 3600 C exactament
- Ah a C: Multiplica per 3600 → 1 Ah = 3600 C (1 ampere durant 1 hora)
- Ràpid de mAh a Wh (3.7V): Divideix per ~270 → 3000 mAh ≈ 11 Wh
- Wh a mAh (3.7V): Multiplica per ~270 → 11 Wh ≈ 2970 mAh
- Càrrega elemental: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (arrodonit de 1.602)
- Constant de Faraday: F ≈ 96,500 C/mol (arrodonit de 96,485)
Ajudes de Memòria per a la Capacitat de la Bateria
Entendre les classificacions de les bateries evita la confusió entre càrrega (mAh), voltatge (V) i energia (Wh). Aquestes regles estalvien temps i diners.
- mAh mesura CÀRREGA, no potència ni energia — és quants electrons pots moure
- Per obtenir energia: Wh = mAh × V ÷ 1000 (el voltatge és crític!)
- Mateix mAh a diferents voltatges = diferent energia (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
- Bateries externes (Power banks): Espera una capacitat útil del 70-80% (pèrdues de conversió de voltatge)
- Temps de funcionament = Capacitat ÷ Corrent: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 hores (ideal, afegeix un marge del 20%)
- Típic de Li-ion: 3.7V nominal, 4.2V ple, 3.0V buit (rang útil ~80%)
Fórmules Pràctiques
- Càrrega a partir del corrent: Q = I × t (coulombs = amperes × segons)
- Temps de funcionament: t = Q / I (hores = amperes-hora / amperes)
- Energia a partir de la càrrega: E = Q × V (watts-hora = amperes-hora × volts)
- Ajustat per eficiència: Útil = Nominal × 0.8 (tingues en compte les pèrdues)
- Electròlisi: Q = n × F (coulombs = mols d'electrons × constant de Faraday)
- Energia del condensador: E = ½CV² (joules = ½ farads × volts²)
Errors Comuns a Evitar
- Confondre mAh amb mWh — càrrega vs energia (necessites el voltatge per convertir!)
- Ignorar el voltatge en comparar bateries — utilitza Wh per a la comparació d'energia
- Esperar una eficiència del 100% en bateries externes — es perd un 20-30% en calor i conversió de voltatge
- Barrejar C (coulombs) amb C (taxa de descàrrega) — significats totalment diferents!
- Suposar que mAh = temps de funcionament — cal saber el consum de corrent (temps de funcionament = mAh ÷ mA)
- Descarregar profundament les bateries de Li-ion per sota del 20% — escurça la vida útil, capacitat nominal ≠ capacitat útil
Escala de Càrrega: D'Electrons Individuals a Emmagatzematge a la Xarxa
| Escala / Càrrega | Unitats Representatives | Aplicacions Comunes | Exemples del Món Real |
|---|---|---|---|
| 1.602 × 10⁻¹⁹ C | Càrrega elemental (e) | Un sol electró/protó, física quàntica | Quàntum de càrrega fonamental |
| ~10⁻¹⁸ C | Attocoulomb (aC) | Sistemes quàntics de pocs electrons, túnel d'un sol electró | ≈ 6 electrons |
| ~10⁻¹² C | Picocoulomb (pC) | Sensors de precisió, punts quàntics, mesures de corrent ultra baix | ≈ 6 milions d'electrons |
| ~10⁻⁹ C | Nanocoulomb (nC) | Senyals de sensors petits, electrònica de precisió | ≈ 6 mil milions d'electrons |
| ~10⁻⁶ C | Microcoulomb (µC) | Electricitat estàtica, condensadors petits | Una descàrrega estàtica que pots sentir (~1 µC) |
| ~10⁻³ C | Mil·licoulomb (mC) | Condensadors de flaix de càmera, petits experiments de laboratori | Descàrrega d'un condensador de flaix |
| 1 C | Coulomb (C) | Unitat base del SI, esdeveniments elèctrics moderats | ≈ 6.24 × 10¹⁸ electrons |
| ~15 C | Coulombs (C) | Llamps, grans bancs de condensadors | Un llamp típic |
| ~10³ C | Quilocoulomb (kC) | Petites bateries de consum, càrrega de telèfons intel·ligents | Bateria de telèfon de 3000 mAh ≈ 10.8 kC |
| ~10⁵ C | Centenars de kC | Bateries de portàtils, constant de Faraday | 1 Faraday = 96,485 C (1 mol d'e⁻) |
| ~10⁶ C | Megacoulomb (MC) | Bateries de cotxe, grans sistemes SAI industrials | Bateria de cotxe de 60 Ah ≈ 216 kC |
| ~10⁹ C | Gigacoulomb (GC) | Bateries de vehicles elèctrics, emmagatzematge a la xarxa | Bateria d'un Tesla Model 3 ≈ 770 kC |
Explicació dels Sistemes d'Unitats
Unitats SI — Coulomb
El coulomb (C) és la unitat base del SI per a la càrrega. Es defineix a partir de l'ampere i el segon: 1 C = 1 A·s. Els prefixos des de pico fins a quilo cobreixen tots els rangs pràctics.
- 1 C = 1 A·s (definició exacta)
- mC, µC, nC per a càrregues petites
- pC, fC, aC per a treballs quàntics/de precisió
- kC per a grans sistemes industrials
Unitats de Capacitat de Bateria
L'ampere-hora (Ah) i el mil·liampere-hora (mAh) són estàndards per a les bateries. Són pràctics perquè es relacionen directament amb el consum de corrent i el temps de funcionament. 1 Ah = 3600 C.
- mAh — telèfons intel·ligents, tauletes, auriculars
- Ah — portàtils, eines elèctriques, bateries de cotxe
- kAh — vehicles elèctrics, SAI industrials
- Wh — capacitat energètica (dependent del voltatge)
Científiques i Antigues
La càrrega elemental (e) és la unitat fonamental en física. La constant de Faraday en química. Les unitats CGS (statcoulomb, abcoulomb) en llibres de text antics.
- e = 1.602×10⁻¹⁹ C (càrrega elemental)
- F = 96,485 C (constant de Faraday)
- 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
- 1 abC = 10 C (EMU)
La Física de la Càrrega
Quantització de la Càrrega
Tota la càrrega està quantitzada en múltiples de la càrrega elemental e. No es pot tenir 1.5 electrons. Els quarks tenen càrrega fraccionària (⅓e, ⅔e) però mai existeixen sols.
- Càrrega lliure més petita: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
- Electró: -1e, Protó: +1e
- Tots els objectes tenen una càrrega de N×e (N enter)
- L'experiment de la gota d'oli de Millikan va provar la quantització (1909)
Constant de Faraday
1 mol d'electrons transporta 96,485 C de càrrega. S'anomena la constant de Faraday (F). Fonamental per a l'electroquímica i la química de les bateries.
- F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
- 1 mol d'e⁻ = 6.022×10²³ electrons
- S'utilitza en càlculs d'electròlisi
- Relaciona la càrrega amb les reaccions químiques
Llei de Coulomb
Força entre càrregues: F = k(q₁q₂/r²). Les càrregues iguals es repel·leixen, les oposades s'atrauen. Força fonamental de la natura. Explica tota la química i l'electrònica.
- k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
- F ∝ q₁q₂ (producte de les càrregues)
- F ∝ 1/r² (llei de l'invers del quadrat)
- Explica l'estructura atòmica, els enllaços
Punts de Referència de Càrrega
| Context | Càrrega | Notes |
|---|---|---|
| Un sol electró | 1.602×10⁻¹⁹ C | Càrrega elemental (e) |
| 1 picocoulomb | 10⁻¹² C | ≈ 6 milions d'electrons |
| 1 nanocoulomb | 10⁻⁹ C | ≈ 6 mil milions d'electrons |
| Descàrrega estàtica | ~1 µC | Suficient per sentir-la |
| Pila AAA (600 mAh) | 2,160 C | @ 1.5V = 0.9 Wh |
| Bateria de telèfon intel·ligent | ~11,000 C | 3000 mAh típic |
| Bateria de cotxe (60 Ah) | 216,000 C | @ 12V = 720 Wh |
| Llamp | ~15 C | Però 1 mil milions de volts! |
| Bateria de Tesla (214 Ah) | 770,400 C | @ 350V = 75 kWh |
| 1 Faraday (1 mol d'e⁻) | 96,485 C | Estàndard de química |
Comparació de la Capacitat de les Bateries
| Dispositiu | Capacitat (mAh) | Voltatge | Energia (Wh) |
|---|---|---|---|
| AirPods (un) | 93 mAh | 3.7V | 0.34 Wh |
| Apple Watch | 300 mAh | 3.85V | 1.2 Wh |
| iPhone 15 | 3,349 mAh | 3.85V | 12.9 Wh |
| iPad Pro 12.9" | 10,758 mAh | 3.77V | 40.6 Wh |
| MacBook Pro 16" | 25,641 mAh | ~3.9V | 100 Wh |
| Bateria externa 20K | 20,000 mAh | 3.7V | 74 Wh |
| Tesla Model 3 LR | 214,000 Ah | 350V | 75,000 Wh |
Aplicacions al Món Real
Electrònica de Consum
Cada dispositiu alimentat per bateria té una classificació de capacitat. Telèfons intel·ligents: 2500-5000 mAh. Portàtils: 40-100 Wh. Bateries externes: 10,000-30,000 mAh.
- iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
- MacBook Pro: ~100 Wh (límit d'aerolínia)
- AirPods: ~500 mAh (combinat)
- Bateria externa: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh
Vehicles Elèctrics
Les bateries dels VE es classifiquen en kWh (energia), però la capacitat és kAh al voltatge del paquet. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. Massiu en comparació amb els telèfons!
- Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
- Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
- Càrrega de VE: 50-350 kW DC ràpida
- Càrrega a casa: ~7 kW (32A @ 220V)
Industrial i de Laboratori
La galvanoplàstia, l'electròlisi, els bancs de condensadors, els sistemes SAI impliquen grans transferències de càrrega. SAI industrial: capacitat de més de 100 kAh. Supercondensadors: farads (C/V).
- Galvanoplàstia: processos de 10-1000 Ah
- SAI industrial: més de 100 kAh de reserva
- Supercondensador: 3000 F = 3000 C/V
- Llamp: ~15 C típic
Càlculs Ràpids de Conversió
mAh ↔ Coulombs
Multiplica els mAh per 3.6 per obtenir coulombs. 1000 mAh = 3600 C.
- 1 mAh = 3.6 C (exacte)
- 1 Ah = 3600 C
- Ràpid: mAh × 3.6 → C
- Exemple: 3000 mAh = 10,800 C
mAh ↔ Wh (a 3.7V)
Divideix els mAh per ~270 per obtenir Wh a un voltatge de Li-ion de 3.7V.
- Wh = mAh × V ÷ 1000
- A 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270
- 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
- El voltatge importa per a l'energia!
Estimació del Temps de Funcionament
Temps de funcionament (h) = Bateria (mAh) ÷ Corrent (mA). 3000 mAh a 300 mA = 10 hores.
- Temps de funcionament = Capacitat ÷ Corrent
- 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 h
- Més corrent = menys temps de funcionament
- Pèrdues d'eficiència: espera un 80-90%
Com Funcionen les Conversions
- Pas 1: Converteix la font → coulombs utilitzant el factor toBase
- Pas 2: Converteix coulombs → destinació utilitzant el factor toBase de la destinació
- Alternativa: Utilitza un factor directe (mAh → Ah: divideix per 1000)
- Comprovació de sentit comú: 1 Ah = 3600 C, 1 mAh = 3.6 C
- Per a l'energia: Wh = Ah × Voltatge (dependent del voltatge!)
Referència de Conversions Comunes
| Des de | A | Multiplica per | Exemple |
|---|---|---|---|
| C | mAh | 0.2778 | 3600 C = 1000 mAh |
| mAh | C | 3.6 | 1000 mAh = 3600 C |
| Ah | C | 3600 | 1 Ah = 3600 C |
| C | Ah | 0.0002778 | 3600 C = 1 Ah |
| mAh | Ah | 0.001 | 3000 mAh = 3 Ah |
| Ah | mAh | 1000 | 2 Ah = 2000 mAh |
| mAh | Wh (3.7V) | 0.0037 | 3000 mAh ≈ 11.1 Wh |
| Wh (3.7V) | mAh | 270.27 | 11 Wh ≈ 2973 mAh |
| C | electrons | 6.242×10¹⁸ | 1 C ≈ 6.24×10¹⁸ e |
| electrons | C | 1.602×10⁻¹⁹ | 1 e = 1.602×10⁻¹⁹ C |
Exemples Ràpids
Problemes Resolts
Temps de Funcionament de la Bateria del Telèfon
Bateria de 3500 mAh. Una aplicació consumeix 350 mA. Quant de temps fins que s'esgoti?
Temps de funcionament = Capacitat ÷ Corrent = 3500 ÷ 350 = 10 hores (ideal). Real: ~8-9h (pèrdues d'eficiència).
Càrregues amb una Bateria Externa
Bateria externa de 20,000 mAh. Carrega un telèfon de 3,000 mAh. Quantes càrregues completes?
Tingues en compte l'eficiència (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 efectius. 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 càrregues.
Problema d'Electròlisi
Diposita 1 mol de coure (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Quants coulombs?
2 mols d'e⁻ per mol de Cu. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.
Errors Comuns a Evitar
- **mAh NO és potència**: mAh mesura càrrega, no potència. Potència = mAh × Voltatge ÷ temps.
- **Wh necessita voltatge**: No es pot convertir mAh → Wh sense saber el voltatge. 3.7V és típic per a Li-ion.
- **Pèrdues d'eficiència**: El temps de funcionament real és el 80-90% del calculat. Calor, caiguda de voltatge, resistència interna.
- **El voltatge importa**: 3000 mAh @ 12V ≠ 3000 mAh @ 3.7V en energia (36 Wh vs 11 Wh).
- **Corrent vs capacitat**: Una bateria de 5000 mAh no pot lliurar 5000 mA durant 1 hora—la taxa màxima de descàrrega ho limita.
- **No descarreguis profundament**: Les bateries de Li-ion es degraden per sota del ~20%. La capacitat nominal no és la capacitat útil.
Fets Fascinants sobre la Càrrega
Ets Elèctricament Neutre
El teu cos té ~10²⁸ protons i un nombre igual d'electrons. Si perdessis el 0.01% dels electrons, sentiries 10⁹ newtons de repulsió—suficient per aixafar edificis!
La Paradoxa del Llamp
Un llamp: només ~15 C de càrrega, però 1 mil milions de volts! Energia = Q×V, així que 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. Això són 4.2 MWh—podria alimentar casa teva durant mesos!
Generador de Van de Graaff
La clàssica demostració científica acumula càrrega fins a milions de volts. Càrrega total? Només ~10 µC. Xocant però segur—baix corrent. Voltatge ≠ perill, el corrent mata.
Condensador vs Bateria
Bateria de cotxe: 60 Ah = 216,000 C, s'allibera durant hores. Supercondensador: 3000 F = 3000 C/V, s'allibera en segons. Densitat d'energia vs densitat de potència.
La Gota d'Oli de Millikan
1909: Millikan va mesurar la càrrega elemental observant la caiguda de gotes d'oli carregades. Va trobar e = 1.592×10⁻¹⁹ C (modern: 1.602). Va guanyar el Premi Nobel el 1923.
Efecte Hall Quàntic
La quantització de la càrrega de l'electró és tan precisa que s'utilitza per definir l'estàndard de resistència. Precisió: 1 part en 10⁹. Les constants fonamentals defineixen totes les unitats des de 2019.
Consells Professionals
- **Ràpid de mAh a C**: Multiplica per 3.6. 1000 mAh = 3600 C exactament.
- **Wh a partir de mAh**: Multiplica pel voltatge, divideix per 1000. A 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270.
- **Temps de funcionament de la bateria**: Divideix la capacitat (mAh) pel consum de corrent (mA). Afegeix un marge del 20% per pèrdues.
- **Realitat de les bateries externes**: Espera una capacitat útil del 70-80% a causa de les pèrdues de conversió de voltatge.
- **Compara bateries**: Utilitza Wh per a la comparació d'energia (té en compte el voltatge). mAh enganya a diferents voltatges.
- **Conservació de la càrrega**: La càrrega total mai canvia. Si 1 C surt, 1 C torna (eventualment).
- **Notació científica automàtica**: Valors < 1 µC o > 1 GC es mostren en notació científica per a la llegibilitat.
Referència Completa d'Unitats
Unitats SI
| Nom de la Unitat | Símbol | Equivalent en Coulombs | Notes d'Ús |
|---|---|---|---|
| coulomb | C | 1 C (base) | Unitat base del SI; 1 C = 1 A·s = 6.24×10¹⁸ electrons. |
| quilocoulomb | kC | 1.000 kC | Grans càrregues industrials; sistemes SAI, galvanoplàstia. |
| mil·licoulomb | mC | 1.0000 mC | Petits experiments de laboratori; descàrrega de condensadors. |
| microcoulomb | µC | 1.0000 µC | Electrònica de precisió; electricitat estàtica (1 µC ≈ descàrrega que es pot sentir). |
| nanocoulomb | nC | 1.000e-9 C | Senyals de sensors petits; mesures de precisió. |
| picocoulomb | pC | 1.000e-12 C | Instrumentació de precisió; ≈ 6 milions d'electrons. |
| femtocoulomb | fC | 1.000e-15 C | Transistors d'un sol electró; punts quàntics; ultra-precisió. |
| attocoulomb | aC | 1.000e-18 C | Sistemes quàntics de pocs electrons; ≈ 6 electrons. |
Capacitat de la Bateria
| Nom de la Unitat | Símbol | Equivalent en Coulombs | Notes d'Ús |
|---|---|---|---|
| quiloampere-hora | kAh | 3.60e+0 C | Bancs de bateries industrials; càrrega de flotes de VE; emmagatzematge a la xarxa. |
| ampere-hora | Ah | 3.600 kC | Unitat de bateria estàndard; bateries de cotxe (60 Ah), portàtils (5 Ah). |
| mil·liampere-hora | mAh | 3.6000 C | Estàndard de consum; telèfons (3000 mAh), tauletes, auriculars. |
| ampere-minut | A·min | 60.0000 C | Descàrrega de curta durada; rarament utilitzat. |
| ampere-segon | A·s | 1 C (base) | El mateix que coulomb (1 A·s = 1 C); teòric. |
| watt-hour (@ 3.7V Li-ion) | Wh | 972.9730 C | Amperes-hora i unitats relacionades; estàndard per a les classificacions de bateries i potència. |
| milliwatt-hour (@ 3.7V Li-ion) | mWh | 972.9730 mC | Amperes-hora i unitats relacionades; estàndard per a les classificacions de bateries i potència. |
Llegat i Científic
| Nom de la Unitat | Símbol | Equivalent en Coulombs | Notes d'Ús |
|---|---|---|---|
| abcoulomb (EMU) | abC | 10.0000 C | Unitat CGS-EMU = 10 C; obsoleta, apareix en textos antics d'EM. |
| statcoulomb (ESU) | statC | 3.336e-10 C | Unitat CGS-ESU ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C; unitat d'electrostàtica obsoleta. |
| faraday | F | 96.485 kC | 1 mol d'electrons = 96,485 C; estàndard d'electroquímica. |
| càrrega elemental | e | 1.602e-19 C | Unitat fonamental e = 1.602×10⁻¹⁹ C; càrrega de protó/electró. |
Preguntes Freqüents
Quina és la diferència entre mAh i Wh?
mAh mesura la càrrega (quants electrons). Wh mesura l'energia (càrrega × voltatge). El mateix mAh a diferents voltatges = diferent energia. Utilitza Wh per comparar bateries a diferents voltatges. Wh = mAh × V ÷ 1000.
Per què no puc obtenir la capacitat nominal de la meva bateria?
La capacitat nominal no és la capacitat útil. Li-ion: es descarrega de 4.2V (ple) a 3.0V (buit), però aturar-se al 20% preserva la vida útil. Les pèrdues de conversió, la calor i l'envelliment redueixen la capacitat efectiva. Espera un 80-90% de la nominal.
Quantes vegades pot una bateria externa carregar el meu telèfon?
No és simplement una relació de capacitats. Bateria externa de 20,000 mAh: ~70-80% d'eficiència (conversió de voltatge, calor). Efectiva: 16,000 mAh. Per a un telèfon de 3,000 mAh: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 càrregues. Al món real: 4-5.
Què és la càrrega elemental i per què és important?
La càrrega elemental (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) és la càrrega d'un protó o electró. Tota la càrrega està quantitzada en múltiples de e. Fonamental per a la mecànica quàntica, defineix la constant de l'estructura fina. Des de 2019, e és exacta per definició.
Es pot tenir càrrega negativa?
Sí! Càrrega negativa significa un excés d'electrons, positiva significa un dèficit. La càrrega total és algebraica (es pot cancel·lar). Electrons: -e. Protons: +e. Objectes: típicament gairebé neutres (iguals + i -). Les càrregues iguals es repel·leixen, les oposades s'atrauen.
Per què les bateries perden capacitat amb el temps?
Li-ion: les reaccions químiques degraden lentament els materials dels elèctrodes. Cada cicle de càrrega causa petits canvis irreversibles. La descàrrega profunda (<20%), l'alta temperatura i la càrrega ràpida acceleren l'envelliment. Bateries modernes: 500-1000 cicles fins al 80% de la capacitat.
Directori Complet d'Eines
Totes les 71 eines disponibles a UNITS