Elektrilaengu Teisendaja
Elektrilaeng — Elektronidest Akudeni
Õppige selgeks elektrilaengu ühikud füüsikas, keemias ja elektroonikas. Alates kulonitest kuni aku mahtuvuseni, mis ulatub üle 40 suurusjärgu — üksikutest elektronidest kuni tööstuslike akupankadeni. Uurige 2019. aasta SI ümberdefineerimist, mis muutis elementaarlaengu täpseks, ja mõistke, mida aku nimiväärtused tegelikult tähendavad.
Elektrilaengu Alused
Mis on Laeng?
Elektrilaeng on füüsikaline omadus, mis paneb osakesed kogema elektromagnetilist jõudu. Esineb positiivse ja negatiivsena. Samanimelised laengud tõukuvad, erinimelised tõmbuvad. Fundamentaalne kogu keemia ja elektroonika jaoks.
- 1 kulon = 6.24×10¹⁸ elektroni
- Prooton: +1e, Elektron: -1e
- Laeng on jääv (ei teki ega kao kunagi)
- Kvantifitseeritud e = 1.602×10⁻¹⁹ C kordsetena
Vool vs Laeng
Vool (I) on laengu voolukiirus. Q = I × t. 1 amper = 1 kulon sekundis. Aku mahtuvus Ah-des on laeng, mitte vool. 1 Ah = 3600 C.
- Vool = laeng ajaühikus (I = Q/t)
- 1 A = 1 C/s (definitsioon)
- 1 Ah = 3600 C (1 amper 1 tund)
- mAh on laengu mahtuvus, mitte võimsus
Aku Mahtuvus
Akud salvestavad laengut. Hinnatud Ah-des või mAh-des (laeng) või Wh-des (energia). Wh = Ah × Pinge. Telefoni aku: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. Pinge on oluline energia, mitte laengu jaoks.
- mAh = milliampertund (laeng)
- Wh = vatt-tund (energia = laeng × pinge)
- Suurem mAh = pikem tööaeg (sama pinge)
- 3000 mAh ≈ 10,800 kulonit
- 1 kulon = 6.24×10¹⁸ elektroni laeng
- Vool (A) = laeng (C) sekundis: I = Q/t
- 1 Ah = 3600 C (1 amper voolab 1 tund)
- Laeng on jääv ja kvantifitseeritud e kordsetena
Laengu Mõõtmise Ajalooline Areng
Varajane Elektriteadus (1600-1830)
Enne laengu kvantitatiivset mõistmist uurisid teadlased staatilist elektrit ja salapärast „elektrilist fluidumit“. Patareide leiutamine võimaldas pideva laenguvoo täpset mõõtmist.
- 1600: William Gilbert eristab elektrit magnetismist, võtab kasutusele termini 'elektriline'
- 1733: Charles du Fay avastab kahte tüüpi elektrit (positiivne ja negatiivne)
- 1745: Leiutatakse Leydeni purk — esimene kondensaator, mis salvestab mõõdetavat laengut
- 1785: Coulomb avaldab pöördruutsõltuvuse seaduse F = k(q₁q₂/r²) elektrijõu kohta
- 1800: Volta leiutab patarei — võimaldab pidevat, mõõdetavat laenguvoogu
- 1833: Faraday avastab elektrolüüsi seadused — seob laengu keemiaga (Faraday konstant)
Kuloni Areng (1881-2019)
Kulon arenes praktilistest definitsioonidest, mis põhinesid elektrokeemilistel standarditel, tänapäevase definitsioonini, mis on seotud ampri ja sekundiga.
- 1881: Esimene praktiline kulon defineeriti hõbedaga galvaniseerimise standardi kaudu
- 1893: Chicago maailmanäitus standardiseerib kuloni rahvusvaheliseks kasutamiseks
- 1948: CGPM defineerib kuloni kui 1 amper-sekundi (1 C = 1 A·s)
- 1960-2018: Amper defineeriti paralleelsete juhtmete vahelise jõu kaudu, mis tegi kuloni kaudseks
- Probleem: Ampri jõul põhinevat definitsiooni oli raske suure täpsusega realiseerida
- 1990.-2010. aastad: Kvantmetroloogia (Josephsoni efekt, kvant-Halli efekt) võimaldab elektronide loendamist
2019. aasta SI Revolutsioon — Elementaarlaeng Fikseeriti
20. mail 2019 fikseeriti elementaarlaeng täpselt, mis defineeris ümber ampri ja muutis kuloni fundamentaalkonstantidest reprodutseeritavaks.
- Uus definitsioon: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C täpselt (definitsiooni järgi nullmääramatus)
- Elementaarlaeng on nüüd defineeritud konstant, mitte mõõdetud väärtus
- 1 kulon = 6.241509074 × 10¹⁸ elementaarlaengut (täpne)
- Ühe elektroni tunneldusseadmed saavad täpsete laengustandardite jaoks elektrone ükshaaval lugeda
- Kvantmetroloogia kolmnurk: pinge (Josephson), takistus (kvant-Hall), vool (elektronpump)
- Tulemus: Iga kvantseadmetega labor saab kulonit iseseisvalt realiseerida
Miks See Tänapäeval Oluline On
2019. aasta ümberdefineerimine esindab enam kui 135 aastat arengut elektrokeemilistest standarditest kvanttäpsuseni, võimaldades järgmise põlvkonna elektroonikat ja energiasalvestust.
- Akutehnoloogia: Täpsemad mahtuvuse mõõtmised elektrisõidukitele, võrgusalvestus
- Kvant-arvutid: Täpne laengu kontroll kvantbittides ja ühe elektroni transistorides
- Metroloogia: Riiklikud laborid saavad kulonit iseseisvalt realiseerida ilma etalonideta
- Keemia: Faraday konstant on nüüd täpne, parandab elektrokeemia arvutusi
- Tarbeelektroonika: Paremad standardid akude mahtuvuse reitingute ja kiirlaadimisprotokollide jaoks
Meeleabid ja Kiired Teisendusnipid
Lihtne Peastarvutamine
- mAh → C otsetee: Korruta 3.6-ga → 1000 mAh = 3600 C täpselt
- Ah → C: Korruta 3600-ga → 1 Ah = 3600 C (1 amper 1 tund)
- Kiire mAh → Wh (3.7V): Jaga ~270-ga → 3000 mAh ≈ 11 Wh
- Wh → mAh (3.7V): Korruta ~270-ga → 11 Wh ≈ 2970 mAh
- Elementaarlaeng: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (ümardatud 1.602-st)
- Faraday konstant: F ≈ 96,500 C/mol (ümardatud 96,485-st)
Aku Mahtuvuse Meeleabid
Aku reitingute mõistmine aitab vältida segadust laengu (mAh), pinge (V) ja energia (Wh) vahel. Need reeglid säästavad aega ja raha.
- mAh mõõdab LAENGUT, mitte võimsust või energiat — see on, mitu elektroni saate liigutada
- Energia saamiseks: Wh = mAh × V ÷ 1000 (pinge on kriitiline!)
- Sama mAh erineva pinge juures = erinev energia (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
- Akupangad: Oodake 70-80% kasutatavat mahtuvust (pinge muundamise kaod)
- Tööaeg = Mahtuvus ÷ Vool: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 tundi (ideaalis, lisage 20% varu)
- Tüüpiline Li-ion: 3.7V nominaalne, 4.2V täis, 3.0V tühi (kasutatav vahemik ~80%)
Praktilised Valemid
- Laeng voolust: Q = I × t (kulonid = amprid × sekundid)
- Tööaeg: t = Q / I (tunnid = ampertunnid / amprid)
- Energia laengust: E = Q × V (vatt-tunnid = ampertunnid × voldid)
- Efektiivsusega korrigeeritud: Kasutatav = Nominaalne × 0.8 (arvestage kadudega)
- Elektrolüüs: Q = n × F (kulonid = moolid elektrone × Faraday konstant)
- Kondensaatori energia: E = ½CV² (džaulid = ½ faradit × voldid²)
Levinud Vead, Mida Vältida
- mAh ja mWh segamini ajamine — laeng vs energia (teisendamiseks on vaja pinget!)
- Pinge eiramine akude võrdlemisel — kasutage energia võrdlemiseks Wh
- 100% akupanga efektiivsuse ootamine — 20-30% kaob soojuse ja pinge muundamise tõttu
- C (kulonid) ja C (tühjenemismäär) segamini ajamine — täiesti erinevad tähendused!
- Eeldamine, et mAh = tööaeg — peate teadma voolutarvet (tööaeg = mAh ÷ mA)
- Li-ion aku süvatühjendamine alla 20% — lühendab eluiga, nominaalne mahtuvus ≠ kasutatav mahtuvus
Laengu Skaala: Üksikutest Elektronidest Võrgusalvestuseni
| Skaala / Laeng | Esinduslikud Ühikud | Levinud Rakendused | Reaalse Maailma Näited |
|---|---|---|---|
| 1.602 × 10⁻¹⁹ C | Elementaarlaeng (e) | Üksik elektron/prooton, kvantfüüsika | Fundamentaalne laengukvant |
| ~10⁻¹⁸ C | Attokulon (aC) | Väheste elektronidega kvantsüsteemid, ühe elektroni tunneldumine | ≈ 6 elektroni |
| ~10⁻¹² C | Pikokulon (pC) | Täppisandurid, kvantpunktid, ülimadala voolu mõõtmised | ≈ 6 miljonit elektroni |
| ~10⁻⁹ C | Nanokulon (nC) | Väikesed andurisignaalid, täppiselektroonika | ≈ 6 miljardit elektroni |
| ~10⁻⁶ C | Mikrokulon (µC) | Staatiline elekter, väikesed kondensaatorid | Staatiline šokk, mida saate tunda (~1 µC) |
| ~10⁻³ C | Millikulon (mC) | Kaamera välklambi kondensaatorid, väikesed laborikatsed | Välklambi kondensaatori tühjenemine |
| 1 C | Kulon (C) | SI põhiühik, mõõdukad elektrilised sündmused | ≈ 6.24 × 10¹⁸ elektroni |
| ~15 C | Kulonid (C) | Välgulöögid, suured kondensaatoripangad | Tüüpiline välgulöök |
| ~10³ C | Kilokulon (kC) | Väikesed tarbeakud, nutitelefoni laadimine | 3000 mAh telefoni aku ≈ 10.8 kC |
| ~10⁵ C | Sajad kC | Sülearvuti akud, Faraday konstant | 1 Faraday = 96,485 C (1 mol e⁻) |
| ~10⁶ C | Megakulon (MC) | Autoakud, suured tööstuslikud UPS-süsteemid | 60 Ah autoaku ≈ 216 kC |
| ~10⁹ C | Gigakulon (GC) | Elektrisõidukite akud, võrgusalvestus | Tesla Model 3 aku ≈ 770 kC |
Ühikusüsteemide Selgitus
SI Ühikud — Kulon
Kulon (C) on SI põhiühik laengu jaoks. Defineeritud ampri ja sekundi kaudu: 1 C = 1 A·s. Eesliited pikost kiloni katavad kõik praktilised vahemikud.
- 1 C = 1 A·s (täpne definitsioon)
- mC, µC, nC väikeste laengute jaoks
- pC, fC, aC kvant-/täppistööde jaoks
- kC suurte tööstussüsteemide jaoks
Aku Mahtuvuse Ühikud
Ampertund (Ah) ja milliampertund (mAh) on akude standardid. Praktilised, sest need on otseselt seotud voolutarbe ja tööajaga. 1 Ah = 3600 C.
- mAh — nutitelefonid, tahvelarvutid, kõrvaklapid
- Ah — sülearvutid, elektritööriistad, autoakud
- kAh — elektrisõidukid, tööstuslikud UPS-id
- Wh — energia mahtuvus (pingest sõltuv)
Teaduslikud ja Vananenud
Elementaarlaeng (e) on füüsika fundamentaalne ühik. Faraday konstant keemias. CGS ühikud (statkulon, abkulon) vanades õpikutes.
- e = 1.602×10⁻¹⁹ C (elementaarlaeng)
- F = 96,485 C (Faraday konstant)
- 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
- 1 abC = 10 C (EMU)
Laengu Füüsika
Laengu Kvantimine
Kogu laeng on kvantifitseeritud elementaarlaengu e kordsetena. Teil ei saa olla 1.5 elektroni. Kvarkidel on murdosa laeng (⅓e, ⅔e), kuid nad ei eksisteeri kunagi üksi.
- Vähim vaba laeng: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
- Elektron: -1e, Prooton: +1e
- Kõigil objektidel on N×e laeng (täisarv N)
- Millikani õlitilga katse tõestas kvantimist (1909)
Faraday Konstant
1 mool elektrone kannab 96,485 C laengut. Seda nimetatakse Faraday konstandiks (F). Fundamentaalne elektrokeemia ja akukeemia jaoks.
- F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
- 1 mol e⁻ = 6.022×10²³ elektroni
- Kasutatakse elektrolüüsi arvutustes
- Seob laengu keemiliste reaktsioonidega
Coulomb'i Seadus
Jõud laengute vahel: F = k(q₁q₂/r²). Samanimelised laengud tõukuvad, erinimelised tõmbuvad. Looduse fundamentaalne jõud. Selgitab kogu keemiat ja elektroonikat.
- k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
- F ∝ q₁q₂ (laengute korrutis)
- F ∝ 1/r² (pöördruutsõltuvuse seadus)
- Selgitab aatomi struktuuri, sidemeid
Laengu Võrdluspunktid
| Kontekst | Laeng | Märkused |
|---|---|---|
| Üksik elektron | 1.602×10⁻¹⁹ C | Elementaarlaeng (e) |
| 1 pikokulon | 10⁻¹² C | ≈ 6 miljonit elektroni |
| 1 nanokulon | 10⁻⁹ C | ≈ 6 miljardit elektroni |
| Staatiline šokk | ~1 µC | Piisav, et tunda |
| AAA patarei (600 mAh) | 2,160 C | @ 1.5V = 0.9 Wh |
| Nutitelefoni aku | ~11,000 C | 3000 mAh tüüpiliselt |
| Autoaku (60 Ah) | 216,000 C | @ 12V = 720 Wh |
| Välgulöök | ~15 C | Aga 1 miljard volti! |
| Tesla aku (214 Ah) | 770,400 C | @ 350V = 75 kWh |
| 1 Faraday (1 mol e⁻) | 96,485 C | Keemia standard |
Aku Mahtuvuse Võrdlus
| Seade | Mahtuvus (mAh) | Pinge | Energia (Wh) |
|---|---|---|---|
| AirPods (üksik) | 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 |
| Akupank 20K | 20,000 mAh | 3.7V | 74 Wh |
| Tesla Model 3 LR | 214,000 Ah | 350V | 75,000 Wh |
Reaalse Maailma Rakendused
Tarbeelektroonika
Igal akutoitega seadmel on mahtuvuse reiting. Nutitelefonid: 2500-5000 mAh. Sülearvutid: 40-100 Wh. Akupangad: 10,000-30,000 mAh.
- iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
- MacBook Pro: ~100 Wh (lennufirma piirang)
- AirPods: ~500 mAh (kombineeritud)
- Akupank: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh
Elektrisõidukid
EV akud on hinnatud kWh-des (energia), kuid mahtuvus on kAh aku pinge juures. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. Võrreldes telefonidega tohutu!
- Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
- Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
- EV laadimine: 50-350 kW DC kiirlaadimine
- Kodune laadimine: ~7 kW (32A @ 220V)
Tööstus ja Labor
Galvaniseerimine, elektrolüüs, kondensaatoripangad, UPS-süsteemid hõlmavad kõik suuri laenguülekandeid. Tööstuslik UPS: 100+ kAh mahtuvus. Superkondensaatorid: faradid (C/V).
- Galvaniseerimine: 10-1000 Ah protsessid
- Tööstuslik UPS: 100+ kAh varu
- Superkondensaator: 3000 F = 3000 C/V
- Välgulöök: ~15 C tüüpiliselt
Kiire Teisendusmatemaatika
mAh ↔ Kulonid
Korruta mAh 3.6-ga, et saada kuloneid. 1000 mAh = 3600 C.
- 1 mAh = 3.6 C (täpne)
- 1 Ah = 3600 C
- Kiirelt: mAh × 3.6 → C
- Näide: 3000 mAh = 10,800 C
mAh ↔ Wh (pingel 3.7V)
Jaga mAh ~270-ga, et saada Wh 3.7V Li-ion pinge juures.
- Wh = mAh × V ÷ 1000
- Pingel 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270
- 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
- Pinge on energia jaoks oluline!
Tööaja Hinnang
Tööaeg (h) = Aku (mAh) ÷ Vool (mA). 3000 mAh 300 mA juures = 10 tundi.
- Tööaeg = Mahtuvus ÷ Vool
- 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 h
- Suurem vool = lühem tööaeg
- Efektiivsuse kaod: oodake 80-90%
Kuidas Teisendused Töötavad
- Samm 1: Teisenda allikas → kulonid, kasutades toBase tegurit
- Samm 2: Teisenda kulonid → siht, kasutades sihi toBase tegurit
- Alternatiiv: Kasuta otsetegurit (mAh → Ah: jaga 1000-ga)
- Terve mõistuse kontroll: 1 Ah = 3600 C, 1 mAh = 3.6 C
- Energia jaoks: Wh = Ah × Pinge (pingest sõltuv!)
Levinud Teisenduste Viide
| Kust | Kuhu | Korruta | Näide |
|---|---|---|---|
| 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 | elektronid | 6.242×10¹⁸ | 1 C ≈ 6.24×10¹⁸ e |
| elektronid | C | 1.602×10⁻¹⁹ | 1 e = 1.602×10⁻¹⁹ C |
Kiired Näited
Lahendatud Probleemid
Telefoni Aku Tööaeg
3500 mAh aku. Rakendus kasutab 350 mA. Kui kaua läheb tühjaks saamiseni?
Tööaeg = Mahtuvus ÷ Vool = 3500 ÷ 350 = 10 tundi (ideaalis). Tegelikult: ~8-9h (efektiivsuse kaod).
Akupanga Laadimised
20,000 mAh akupank. Lae 3,000 mAh telefoni. Mitu täislaadimist?
Arvesta efektiivsust (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 efektiivset. 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 laadimist.
Elektrolüüsi Probleem
Sadesta 1 mool vaske (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Mitu kulonit?
2 mooli e⁻ ühe mooli Cu kohta. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.
Levinud Vead, Mida Vältida
- **mAh EI ole võimsus**: mAh mõõdab laengut, mitte võimsust. Võimsus = mAh × Pinge ÷ aeg.
- **Wh vajab pinget**: Ei saa teisendada mAh → Wh ilma pinget teadmata. 3.7V on tüüpiline Li-ion puhul.
- **Efektiivsuse kaod**: Tegelik tööaeg on 80-90% arvutatust. Soojus, pingelang, sisemine takistus.
- **Pinge on oluline**: 3000 mAh @ 12V ≠ 3000 mAh @ 3.7V energias (36 Wh vs 11 Wh).
- **Vool vs mahtuvus**: 5000 mAh aku ei suuda anda 5000 mA 1 tund — maksimaalne tühjenemismäär piirab.
- **Ära tühjenda sügavalt**: Li-ion laguneb alla ~20%. Nominaalne mahtuvus on nominaalne, mitte kasutatav.
Põnevad Faktid Laengu Kohta
Olete Elektriliselt Neutraalne
Teie kehas on ~10²⁸ prootonit ja sama palju elektrone. Kui kaotaksite 0.01% elektronidest, tunneksite 10⁹ njuutonit tõukejõudu—piisavalt, et purustada hooneid!
Välgu Paradoks
Välgulöök: ainult ~15 C laengut, aga 1 miljard volti! Energia = Q×V, seega 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. See on 4.2 MWh—võiks teie kodu kuude kaupa toita!
Van de Graaffi Generaator
Klassikaline teadusdemo kogub laengut miljonite voltideni. Kogulaeng? Ainult ~10 µC. Šokeeriv, kuid ohutu—madal vool. Pinge ≠ oht, vool tapab.
Kondensaator vs Aku
Autoaku: 60 Ah = 216,000 C, vabaneb tundide jooksul. Superkondensaator: 3000 F = 3000 C/V, vabaneb sekunditega. Energiatihedus vs võimsustihedus.
Millikani Õlitilk
1909: Millikan mõõtis elementaarlaengu, vaadates laetud õlitilkade langemist. Leidis e = 1.592×10⁻¹⁹ C (tänapäevane: 1.602). Võitis 1923. aastal Nobeli preemia.
Kvant-Halli Efekt
Elektroni laengu kvantimine on nii täpne, et seda kasutatakse takistusstandardi defineerimiseks. Täpsus: 1 osa 10⁹-st. Fundamentaalsed konstandid defineerivad kõik ühikud alates 2019. aastast.
Profinõuanded
- **Kiire mAh → C**: Korruta 3.6-ga. 1000 mAh = 3600 C täpselt.
- **Wh mAh-st**: Korruta pingega, jaga 1000-ga. Pingel 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270.
- **Aku tööaeg**: Jaga mahtuvus (mAh) voolutarbega (mA). Lisa 20% varu kadude katteks.
- **Akupanga tegelikkus**: Oodake 70-80% kasutatavat mahtuvust pinge muundamise kadude tõttu.
- **Võrdle akusid**: Kasuta energia võrdlemiseks Wh (arvestab pingega). mAh on erinevate pingete puhul eksitav.
- **Laengu jäävus**: Kogulaeng ei muutu kunagi. Kui 1 C voolab välja, voolab 1 C tagasi (lõpuks).
- **Automaatne teaduslik notatsioon**: Väärtused < 1 µC või > 1 GC kuvatakse loetavuse huvides teaduslikus notatsioonis.
Täielik Ühikute Viide
SI Ühikud
| Ühiku Nimi | Sümbol | Vastavus Kulonites | Kasutusmärkused |
|---|---|---|---|
| kulon | C | 1 C (base) | SI põhiühik; 1 C = 1 A·s = 6.24×10¹⁸ elektroni. |
| kilokulon | kC | 1.000 kC | Suured tööstuslikud laengud; UPS-süsteemid, galvaniseerimine. |
| millikulon | mC | 1.0000 mC | Väikesed laborikatsed; kondensaatori tühjenemine. |
| mikrokulon | µC | 1.0000 µC | Täppiselektroonika; staatiline elekter (1 µC ≈ tuntav šokk). |
| nanokulon | nC | 1.000e-9 C | Väikesed andurisignaalid; täppismõõtmised. |
| pikokulon | pC | 1.000e-12 C | Täppisinstrumentatsioon; ≈ 6 miljonit elektroni. |
| femtokulon | fC | 1.000e-15 C | Ühe elektroni transistorid; kvantpunktid; ülitäpsus. |
| attokulon | aC | 1.000e-18 C | Väheste elektronidega kvantsüsteemid; ≈ 6 elektroni. |
Aku Mahutavus
| Ühiku Nimi | Sümbol | Vastavus Kulonites | Kasutusmärkused |
|---|---|---|---|
| kiloampertund | kAh | 3.60e+0 C | Tööstuslikud akupangad; EV laevastike laadimine; võrgusalvestus. |
| ampertund | Ah | 3.600 kC | Standardne akuühik; autoakud (60 Ah), sülearvutid (5 Ah). |
| milliampertund | mAh | 3.6000 C | Tarbijastandard; telefonid (3000 mAh), tahvelarvutid, kõrvaklapid. |
| amperminut | A·min | 60.0000 C | Lühiajaline tühjenemine; harva kasutatav. |
| ampersekund | A·s | 1 C (base) | Sama mis kulon (1 A·s = 1 C); teoreetiline. |
| watt-hour (@ 3.7V Li-ion) | Wh | 972.9730 C | Ampertunnid ja seotud ühikud; standard akude ja võimsuse reitingute jaoks. |
| milliwatt-hour (@ 3.7V Li-ion) | mWh | 972.9730 mC | Ampertunnid ja seotud ühikud; standard akude ja võimsuse reitingute jaoks. |
Pärand & Teaduslik
| Ühiku Nimi | Sümbol | Vastavus Kulonites | Kasutusmärkused |
|---|---|---|---|
| abkulon (EMU) | abC | 10.0000 C | CGS-EMU ühik = 10 C; vananenud, esineb vanades EM tekstides. |
| statkulon (ESU) | statC | 3.336e-10 C | CGS-ESU ühik ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C; vananenud elektrostaatika ühik. |
| faraday | F | 96.485 kC | 1 mool elektrone = 96,485 C; elektrokeemia standard. |
| elementaarlaeng | e | 1.602e-19 C | Fundamentaalne ühik e = 1.602×10⁻¹⁹ C; prootoni/elektroni laeng. |
Korduma Kippuvad Küsimused
Mis vahe on mAh ja Wh vahel?
mAh mõõdab laengut (mitu elektroni). Wh mõõdab energiat (laeng × pinge). Sama mAh erineva pinge juures = erinev energia. Kasutage Wh-d, et võrrelda akusid erinevate pingete puhul. Wh = mAh × V ÷ 1000.
Miks ma ei saa oma akust nominaalset mahtuvust kätte?
Nominaalne mahtuvus ei ole kasutatav mahtuvus. Li-ion: tühjeneb 4.2V-st (täis) 3.0V-ni (tühi), kuid 20% juures peatumine säilitab eluiga. Muundamiskaod, soojus ja vananemine vähendavad efektiivset mahtuvust. Oodake 80-90% nominaalsest.
Mitu korda saab akupank mu telefoni laadida?
See ei ole lihtsalt mahtuvuste suhe. 20,000 mAh akupank: ~70-80% efektiivne (pinge muundamine, soojus). Efektiivne: 16,000 mAh. 3,000 mAh telefoni jaoks: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 laadimist. Reaalses elus: 4-5.
Mis on elementaarlaeng ja miks see on oluline?
Elementaarlaeng (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) on ühe prootoni või elektroni laeng. Kogu laeng on kvantifitseeritud e kordsetena. Fundamentaalne kvantmehaanika jaoks, defineerib peenstruktuuri konstandi. Alates 2019. aastast on e definitsiooni järgi täpne.
Kas teil võib olla negatiivne laeng?
Jah! Negatiivne laeng tähendab elektronide ülejääki, positiivne puudujääki. Kogulaeng on algebraline (võib tühistuda). Elektronid: -e. Prootonid: +e. Objektid: tavaliselt peaaegu neutraalsed (võrdselt + ja -). Samanimelised laengud tõukuvad, erinimelised tõmbuvad.
Miks akud aja jooksul mahtuvust kaotavad?
Li-ion: keemilised reaktsioonid lagundavad aeglaselt elektroodide materjale. Iga laadimistsükkel põhjustab väikeseid pöördumatuid muutusi. Süvatühjenemine (<20%), kõrge temperatuur, kiirlaadimine kiirendavad vananemist. Kaasaegsed akud: 500-1000 tsüklit kuni 80% mahtuvuseni.
Täielik Tööriistade Kataloog
Kõik 71 tööriista, mis on UNITSis saadaval