Convertitore di Carica Elettrica
Carica Elettrica — Dagli Elettroni alle Batterie
Padroneggia le unità di carica elettrica in fisica, chimica ed elettronica. Dai coulomb alla capacità della batteria, coprendo 40 ordini di grandezza — da singoli elettroni a banchi di batterie industriali. Esplora la ridefinizione SI del 2019 che ha reso esatta la carica elementare e comprendi cosa significano realmente le valutazioni delle batterie.
Fondamenti della Carica Elettrica
Cos'è la Carica?
La carica elettrica è la proprietà fisica che fa sì che le particelle subiscano la forza elettromagnetica. Esiste in forma positiva e negativa. Le cariche dello stesso segno si respingono, quelle opposte si attraggono. Fondamentale per tutta la chimica e l'elettronica.
- 1 coulomb = 6.24×10¹⁸ elettroni
- Protone: +1e, Elettrone: -1e
- La carica si conserva (non viene mai creata né distrutta)
- Quantizzata in multipli di e = 1.602×10⁻¹⁹ C
Corrente vs. Carica
La corrente (I) è la velocità di flusso della carica. Q = I × t. 1 ampere = 1 coulomb al secondo. La capacità della batteria in Ah è una carica, non una corrente. 1 Ah = 3600 C.
- Corrente = carica per tempo (I = Q/t)
- 1 A = 1 C/s (definizione)
- 1 Ah = 3600 C (1 ampere per 1 ora)
- mAh è la capacità di carica, non la potenza
Capacità della Batteria
Le batterie immagazzinano carica. Valutate in Ah o mAh (carica) o Wh (energia). Wh = Ah × Tensione. Batteria di un telefono: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. La tensione è importante per l'energia, non per la carica.
- mAh = milliampere-ora (carica)
- Wh = watt-ora (energia = carica × tensione)
- Maggiore mAh = maggiore autonomia (stessa tensione)
- 3000 mAh ≈ 10,800 coulomb
- 1 coulomb = carica di 6.24×10¹⁸ elettroni
- Corrente (A) = carica (C) al secondo: I = Q/t
- 1 Ah = 3600 C (1 ampere che scorre per 1 ora)
- La carica è conservata e quantizzata in multipli di e
Evoluzione Storica della Misurazione della Carica
Scienza Elettrica Iniziale (1600-1830)
Prima di comprendere quantitativamente la carica, gli scienziati esplorarono l'elettricità statica e il misterioso 'fluido elettrico'. L'invenzione delle batterie permise la misurazione precisa del flusso di carica continuo.
- 1600: William Gilbert distingue l'elettricità dal magnetismo, conia il termine 'elettrico'
- 1733: Charles du Fay scopre due tipi di elettricità (positiva e negativa)
- 1745: Viene inventata la bottiglia di Leida — il primo condensatore, che immagazzina una carica misurabile
- 1785: Coulomb pubblica la legge dell'inverso del quadrato F = k(q₁q₂/r²) per la forza elettrica
- 1800: Volta inventa la batteria — permette un flusso di carica continuo e misurabile
- 1833: Faraday scopre le leggi dell'elettrolisi — collega la carica alla chimica (costante di Faraday)
Evoluzione del Coulomb (1881-2019)
Il coulomb si è evoluto da definizioni pratiche basate su standard elettrochimici alla definizione moderna legata all'ampere e al secondo.
- 1881: Primo coulomb pratico definito tramite lo standard di elettrodeposizione dell'argento
- 1893: L'Esposizione Universale di Chicago standardizza il coulomb per uso internazionale
- 1948: La CGPM definisce il coulomb come 1 ampere-secondo (1 C = 1 A·s)
- 1960-2018: L'ampere era definito dalla forza tra conduttori paralleli, rendendo il coulomb indiretto
- Problema: La definizione dell'ampere basata sulla forza era difficile da realizzare con alta precisione
- Anni '90-'10: La metrologia quantistica (effetto Josephson, effetto Hall quantistico) permette il conteggio degli elettroni
Rivoluzione SI 2019 — Carica Elementare Fissata
Il 20 maggio 2019, la carica elementare è stata fissata esattamente, ridefinendo l'ampere e rendendo il coulomb riproducibile da costanti fondamentali.
- Nuova definizione: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C esattamente (incertezza zero per definizione)
- La carica elementare è ora una costante definita, non un valore misurato
- 1 coulomb = 6.241509074 × 10¹⁸ cariche elementari (esatto)
- I dispositivi a tunnel a singolo elettrone possono contare gli elettroni uno per uno per standard di carica precisi
- Triangolo della metrologia quantistica: tensione (Josephson), resistenza (Hall quantistico), corrente (pompa di elettroni)
- Risultato: Qualsiasi laboratorio con attrezzatura quantistica può realizzare il coulomb in modo indipendente
Perché Questo è Importante Oggi
La ridefinizione del 2019 rappresenta oltre 135 anni di progresso dagli standard elettrochimici alla precisione quantistica, consentendo l'elettronica e lo stoccaggio di energia di nuova generazione.
- Tecnologia delle batterie: Misure di capacità più accurate per veicoli elettrici, stoccaggio di rete
- Calcolo quantistico: Controllo preciso della carica in qubit e transistor a singolo elettrone
- Metrologia: I laboratori nazionali possono realizzare il coulomb in modo indipendente senza artefatti di riferimento
- Chimica: La costante di Faraday è ora esatta, migliorando i calcoli di elettrochimica
- Elettronica di consumo: Standard migliori per le valutazioni di capacità delle batterie e i protocolli di ricarica rapida
Aiuti per la Memoria e Trucchi di Conversione Rapida
Calcolo Mentale Facile
- Scorciatoia da mAh a C: Moltiplica per 3.6 → 1000 mAh = 3600 C esattamente
- Ah a C: Moltiplica per 3600 → 1 Ah = 3600 C (1 ampere per 1 ora)
- Veloce da mAh a Wh (3.7V): Dividi per ~270 → 3000 mAh ≈ 11 Wh
- Wh a mAh (3.7V): Moltiplica per ~270 → 11 Wh ≈ 2970 mAh
- Carica elementare: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (arrotondato da 1.602)
- Costante di Faraday: F ≈ 96,500 C/mol (arrotondato da 96,485)
Aiuti per la Memoria della Capacità della Batteria
Comprendere le valutazioni delle batterie previene la confusione tra carica (mAh), tensione (V) ed energia (Wh). Queste regole risparmiano tempo e denaro.
- mAh misura la CARICA, non la potenza o l'energia — è quanti elettroni puoi muovere
- Per ottenere l'energia: Wh = mAh × V ÷ 1000 (la tensione è fondamentale!)
- Stessa mAh a diverse tensioni = diversa energia (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
- Power bank: Aspettati il 70-80% di capacità utilizzabile (perdite di conversione della tensione)
- Autonomia = Capacità ÷ Corrente: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 ore (ideale, aggiungi un margine del 20%)
- Tipico per Li-ion: 3.7V nominale, 4.2V pieno, 3.0V vuoto (intervallo utilizzabile ~80%)
Formule Pratiche
- Carica dalla corrente: Q = I × t (coulomb = ampere × secondi)
- Autonomia: t = Q / I (ore = ampere-ora / ampere)
- Energia dalla carica: E = Q × V (watt-ora = ampere-ora × volt)
- Regolato per l'efficienza: Utilizzabile = Nominale × 0.8 (considera le perdite)
- Elettrolisi: Q = n × F (coulomb = moli di elettroni × costante di Faraday)
- Energia del condensatore: E = ½CV² (joule = ½ farad × volt²)
Errori Comuni da Evitare
- Confondere mAh con mWh — carica vs. energia (serve la tensione per convertire!)
- Ignorare la tensione quando si confrontano le batterie — usa Wh per il confronto dell'energia
- Aspettarsi un'efficienza del 100% dal power bank — il 20-30% si perde in calore e conversione di tensione
- Confondere C (coulomb) con C (tasso di scarica) — significati totalmente diversi!
- Assumere che mAh = autonomia — devi conoscere l'assorbimento di corrente (autonomia = mAh ÷ mA)
- Scaricare profondamente le batterie Li-ion sotto il 20% — accorcia la durata, capacità nominale ≠ capacità utilizzabile
Scala della Carica: Da Singoli Elettroni allo Stoccaggio di Rete
| Scala / Carica | Unità Rappresentative | Applicazioni Comuni | Esempi del Mondo Reale |
|---|---|---|---|
| 1.602 × 10⁻¹⁹ C | Carica elementare (e) | Singolo elettrone/protone, fisica quantistica | Quanto di carica fondamentale |
| ~10⁻¹⁸ C | Attocoulomb (aC) | Sistemi quantistici a pochi elettroni, tunneling a singolo elettrone | ≈ 6 elettroni |
| ~10⁻¹² C | Picocoulomb (pC) | Sensori di precisione, punti quantici, misurazioni di corrente ultra-bassa | ≈ 6 milioni di elettroni |
| ~10⁻⁹ C | Nanocoulomb (nC) | Piccoli segnali di sensori, elettronica di precisione | ≈ 6 miliardi di elettroni |
| ~10⁻⁶ C | Microcoulomb (µC) | Elettricità statica, piccoli condensatori | Scossa statica che puoi sentire (~1 µC) |
| ~10⁻³ C | Millicoulomb (mC) | Condensatori per flash di fotocamere, piccoli esperimenti di laboratorio | Scarica di un condensatore per flash |
| 1 C | Coulomb (C) | Unità di base SI, eventi elettrici moderati | ≈ 6.24 × 10¹⁸ elettroni |
| ~15 C | Coulomb (C) | Fulmini, grandi banchi di condensatori | Un tipico fulmine |
| ~10³ C | Kilocoulomb (kC) | Piccole batterie di consumo, ricarica di smartphone | Batteria di un telefono da 3000 mAh ≈ 10.8 kC |
| ~10⁵ C | Centinaia di kC | Batterie di laptop, costante di Faraday | 1 Faraday = 96,485 C (1 mole di e⁻) |
| ~10⁶ C | Megacoulomb (MC) | Batterie per auto, grandi sistemi UPS industriali | Batteria per auto da 60 Ah ≈ 216 kC |
| ~10⁹ C | Gigacoulomb (GC) | Batterie per veicoli elettrici, stoccaggio di rete | Batteria di una Tesla Model 3 ≈ 770 kC |
Spiegazione dei Sistemi di Unità
Unità SI — Coulomb
Il coulomb (C) è l'unità di base del SI per la carica. Definito dall'ampere e dal secondo: 1 C = 1 A·s. I prefissi da pico a kilo coprono tutti gli intervalli pratici.
- 1 C = 1 A·s (definizione esatta)
- mC, µC, nC per piccole cariche
- pC, fC, aC per lavori quantistici/di precisione
- kC per grandi sistemi industriali
Unità di Capacità della Batteria
L'ampere-ora (Ah) e il milliampere-ora (mAh) sono standard per le batterie. Pratici perché si relazionano direttamente all'assorbimento di corrente e all'autonomia. 1 Ah = 3600 C.
- mAh — smartphone, tablet, auricolari
- Ah — laptop, utensili elettrici, batterie per auto
- kAh — veicoli elettrici, UPS industriali
- Wh — capacità energetica (dipendente dalla tensione)
Scientifiche e Storiche
La carica elementare (e) è l'unità fondamentale in fisica. La costante di Faraday in chimica. Le unità CGS (statcoulomb, abcoulomb) nei vecchi libri di testo.
- e = 1.602×10⁻¹⁹ C (carica elementare)
- F = 96,485 C (costante di Faraday)
- 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
- 1 abC = 10 C (EMU)
La Fisica della Carica
Quantizzazione della Carica
Tutta la carica è quantizzata in multipli della carica elementare e. Non si possono avere 1.5 elettroni. I quark hanno una carica frazionaria (⅓e, ⅔e) ma non esistono mai da soli.
- Carica libera più piccola: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
- Elettrone: -1e, Protone: +1e
- Tutti gli oggetti hanno una carica di N×e (N intero)
- L'esperimento della goccia d'olio di Millikan ha provato la quantizzazione (1909)
Costante di Faraday
1 mole di elettroni trasporta 96,485 C di carica. Si chiama costante di Faraday (F). Fondamentale per l'elettrochimica e la chimica delle batterie.
- F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
- 1 mole di e⁻ = 6.022×10²³ elettroni
- Utilizzata nei calcoli di elettrolisi
- Relaziona la carica alle reazioni chimiche
Legge di Coulomb
Forza tra cariche: F = k(q₁q₂/r²). Le cariche dello stesso segno si respingono, quelle opposte si attraggono. Forza fondamentale della natura. Spiega tutta la chimica e l'elettronica.
- k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
- F ∝ q₁q₂ (prodotto delle cariche)
- F ∝ 1/r² (legge dell'inverso del quadrato)
- Spiega la struttura atomica, i legami
Punti di Riferimento della Carica
| Contesto | Carica | Note |
|---|---|---|
| Singolo elettrone | 1.602×10⁻¹⁹ C | Carica elementare (e) |
| 1 picocoulomb | 10⁻¹² C | ≈ 6 milioni di elettroni |
| 1 nanocoulomb | 10⁻⁹ C | ≈ 6 miliardi di elettroni |
| Scossa statica | ~1 µC | Sufficiente per sentirla |
| Pila AAA (600 mAh) | 2,160 C | @ 1.5V = 0.9 Wh |
| Batteria di smartphone | ~11,000 C | 3000 mAh tipico |
| Batteria per auto (60 Ah) | 216,000 C | @ 12V = 720 Wh |
| Fulmine | ~15 C | Ma 1 miliardo di volt! |
| Batteria di una Tesla (214 Ah) | 770,400 C | @ 350V = 75 kWh |
| 1 Faraday (1 mole di e⁻) | 96,485 C | Standard di chimica |
Confronto della Capacità delle Batterie
| Dispositivo | Capacità (mAh) | Tensione | Energia (Wh) |
|---|---|---|---|
| AirPods (singolo) | 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 |
| Power Bank 20K | 20,000 mAh | 3.7V | 74 Wh |
| Tesla Model 3 LR | 214,000 Ah | 350V | 75,000 Wh |
Applicazioni nel Mondo Reale
Elettronica di Consumo
Ogni dispositivo a batteria ha una valutazione di capacità. Smartphone: 2500-5000 mAh. Laptop: 40-100 Wh. Power bank: 10,000-30,000 mAh.
- iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
- MacBook Pro: ~100 Wh (limite delle compagnie aeree)
- AirPods: ~500 mAh (combinato)
- Power bank: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh
Veicoli Elettrici
Le batterie dei VE sono valutate in kWh (energia), ma la capacità è in kAh alla tensione del pacco. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. Enorme rispetto ai telefoni!
- Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
- Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
- Ricarica VE: 50-350 kW DC rapida
- Ricarica domestica: ~7 kW (32A @ 220V)
Industriale e di Laboratorio
La galvanostegia, l'elettrolisi, i banchi di condensatori, i sistemi UPS comportano tutti grandi trasferimenti di carica. UPS industriale: capacità di oltre 100 kAh. Supercondensatori: farad (C/V).
- Galvanostegia: processi da 10-1000 Ah
- UPS industriale: oltre 100 kAh di backup
- Supercondensatore: 3000 F = 3000 C/V
- Fulmine: ~15 C tipico
Calcoli Rapidi di Conversione
mAh ↔ Coulomb
Moltiplica i mAh per 3.6 per ottenere i coulomb. 1000 mAh = 3600 C.
- 1 mAh = 3.6 C (esatto)
- 1 Ah = 3600 C
- Veloce: mAh × 3.6 → C
- Esempio: 3000 mAh = 10,800 C
mAh ↔ Wh (a 3.7V)
Dividi i mAh per ~270 per ottenere i Wh a una tensione Li-ion di 3.7V.
- Wh = mAh × V ÷ 1000
- A 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270
- 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
- La tensione è importante per l'energia!
Stima dell'Autonomia
Autonomia (h) = Batteria (mAh) ÷ Corrente (mA). 3000 mAh a 300 mA = 10 ore.
- Autonomia = Capacità ÷ Corrente
- 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 h
- Corrente più alta = autonomia più breve
- Perdite di efficienza: aspettati l'80-90%
Come Funzionano le Conversioni
- Passo 1: Converti la fonte → coulomb usando il fattore toBase
- Passo 2: Converti i coulomb → destinazione usando il fattore toBase della destinazione
- Alternativa: Usa un fattore diretto (mAh → Ah: dividi per 1000)
- Controllo di buon senso: 1 Ah = 3600 C, 1 mAh = 3.6 C
- Per l'energia: Wh = Ah × Tensione (dipendente dalla tensione!)
Riferimento per Conversioni Comuni
| Da | A | Moltiplica Per | Esempio |
|---|---|---|---|
| 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 | elettroni | 6.242×10¹⁸ | 1 C ≈ 6.24×10¹⁸ e |
| elettroni | C | 1.602×10⁻¹⁹ | 1 e = 1.602×10⁻¹⁹ C |
Esempi Rapidi
Problemi Svolti
Autonomia della Batteria del Telefono
Batteria da 3500 mAh. L'app consuma 350 mA. Quanto tempo prima che si scarichi?
Autonomia = Capacità ÷ Corrente = 3500 ÷ 350 = 10 ore (ideale). Reale: ~8-9h (perdite di efficienza).
Ricariche con un Power Bank
Power bank da 20,000 mAh. Ricarica un telefono da 3,000 mAh. Quante ricariche complete?
Considera l'efficienza (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 effettivi. 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 ricariche.
Problema di Elettrolisi
Deposita 1 mole di rame (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Quanti coulomb?
2 moli di e⁻ per mole di Cu. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.
Errori Comuni da Evitare
- **mAh NON è potenza**: mAh misura la carica, non la potenza. Potenza = mAh × Tensione ÷ tempo.
- **Wh necessita della tensione**: Non si può convertire mAh → Wh senza conoscere la tensione. 3.7V è tipico per le batterie Li-ion.
- **Perdite di efficienza**: L'autonomia reale è l'80-90% di quella calcolata. Calore, caduta di tensione, resistenza interna.
- **La tensione è importante**: 3000 mAh @ 12V ≠ 3000 mAh @ 3.7V in energia (36 Wh vs 11 Wh).
- **Corrente vs. capacità**: Una batteria da 5000 mAh non può erogare 5000 mA per 1 ora — il tasso massimo di scarica limita.
- **Non scaricare profondamente**: Le batterie Li-ion si degradano sotto il ~20%. La capacità nominale non è la capacità utilizzabile.
Fatti Affascinanti sulla Carica
Sei Elettricamente Neutro
Il tuo corpo ha ~10²⁸ protoni e un numero uguale di elettroni. Se perdessi lo 0.01% degli elettroni, sentiresti una repulsione di 10⁹ newton — abbastanza da schiacciare edifici!
Il Paradosso del Fulmine
Un fulmine: solo ~15 C di carica, ma 1 miliardo di volt! Energia = Q×V, quindi 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. Sono 4.2 MWh — potrebbero alimentare la tua casa per mesi!
Generatore di Van de Graaff
La classica dimostrazione scientifica accumula carica fino a milioni di volt. Carica totale? Solo ~10 µC. Scioccante ma sicuro — bassa corrente. Tensione ≠ pericolo, la corrente uccide.
Condensatore vs. Batteria
Batteria per auto: 60 Ah = 216,000 C, si scarica in ore. Supercondensatore: 3000 F = 3000 C/V, si scarica in secondi. Densità di energia vs. densità di potenza.
La Goccia d'Olio di Millikan
1909: Millikan misurò la carica elementare osservando la caduta di gocce d'olio cariche. Trovò e = 1.592×10⁻¹⁹ C (moderno: 1.602). Vinse il Premio Nobel nel 1923.
Effetto Hall Quantistico
La quantizzazione della carica dell'elettrone è così precisa da essere usata per definire lo standard di resistenza. Precisione: 1 parte su 10⁹. Le costanti fondamentali definiscono tutte le unità dal 2019.
Consigli da Pro
- **Veloce da mAh a C**: Moltiplica per 3.6. 1000 mAh = 3600 C esattamente.
- **Wh da mAh**: Moltiplica per la tensione, dividi per 1000. A 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270.
- **Autonomia della batteria**: Dividi la capacità (mAh) per l'assorbimento di corrente (mA). Aggiungi un margine del 20% per le perdite.
- **Realtà dei power bank**: Aspettati il 70-80% di capacità utilizzabile a causa delle perdite di conversione della tensione.
- **Confronta le batterie**: Usa Wh per il confronto energetico (tiene conto della tensione). mAh è fuorviante a diverse tensioni.
- **Conservazione della carica**: La carica totale non cambia mai. Se 1 C esce, 1 C ritorna (alla fine).
- **Notazione scientifica automatica**: Valori < 1 µC o > 1 GC vengono visualizzati in notazione scientifica per la leggibilità.
Riferimento Completo delle Unità
Unità SI
| Nome Unità | Simbolo | Equivalente in Coulomb | Note d'Uso |
|---|---|---|---|
| coulomb | C | 1 C (base) | Unità di base del SI; 1 C = 1 A·s = 6.24×10¹⁸ elettroni. |
| kilocoulomb | kC | 1.000 kC | Grandi cariche industriali; sistemi UPS, galvanostegia. |
| millicoulomb | mC | 1.0000 mC | Piccoli esperimenti di laboratorio; scarica di condensatori. |
| microcoulomb | µC | 1.0000 µC | Elettronica di precisione; elettricità statica (1 µC ≈ scossa percepibile). |
| nanocoulomb | nC | 1.000e-9 C | Piccoli segnali di sensori; misurazioni di precisione. |
| picocoulomb | pC | 1.000e-12 C | Strumentazione di precisione; ≈ 6 milioni di elettroni. |
| femtocoulomb | fC | 1.000e-15 C | Transistor a singolo elettrone; punti quantici; ultra-precisione. |
| attocoulomb | aC | 1.000e-18 C | Sistemi quantistici a pochi elettroni; ≈ 6 elettroni. |
Capacità della Batteria
| Nome Unità | Simbolo | Equivalente in Coulomb | Note d'Uso |
|---|---|---|---|
| kiloampere-ora | kAh | 3.60e+0 C | Banchi di batterie industriali; ricarica di flotte di VE; stoccaggio di rete. |
| ampere-ora | Ah | 3.600 kC | Unità di batteria standard; batterie per auto (60 Ah), laptop (5 Ah). |
| milliampere-ora | mAh | 3.6000 C | Standard di consumo; telefoni (3000 mAh), tablet, auricolari. |
| ampere-minuto | A·min | 60.0000 C | Scarica di breve durata; raramente utilizzato. |
| ampere-secondo | A·s | 1 C (base) | Come il coulomb (1 A·s = 1 C); teorico. |
| watt-hour (@ 3.7V Li-ion) | Wh | 972.9730 C | Ampere-ora e unità correlate; standard per le valutazioni di batterie e potenza. |
| milliwatt-hour (@ 3.7V Li-ion) | mWh | 972.9730 mC | Ampere-ora e unità correlate; standard per le valutazioni di batterie e potenza. |
Legacy & Scientifico
| Nome Unità | Simbolo | Equivalente in Coulomb | Note d'Uso |
|---|---|---|---|
| abcoulomb (EMU) | abC | 10.0000 C | Unità CGS-EMU = 10 C; obsoleta, appare in vecchi testi di EM. |
| statcoulomb (ESU) | statC | 3.336e-10 C | Unità CGS-ESU ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C; unità elettrostatica obsoleta. |
| faraday | F | 96.485 kC | 1 mole di elettroni = 96,485 C; standard di elettrochimica. |
| carica elementare | e | 1.602e-19 C | Unità fondamentale e = 1.602×10⁻¹⁹ C; carica di protone/elettrone. |
Domande Frequenti
Qual è la differenza tra mAh e Wh?
mAh misura la carica (quanti elettroni). Wh misura l'energia (carica × tensione). La stessa mAh a diverse tensioni = diversa energia. Usa Wh per confrontare le batterie a diverse tensioni. Wh = mAh × V ÷ 1000.
Perché non riesco a ottenere la capacità nominale dalla mia batteria?
La capacità nominale non è la capacità utilizzabile. Li-ion: si scarica da 4.2V (piena) a 3.0V (vuota), ma fermarsi al 20% preserva la durata. Le perdite di conversione, il calore e l'invecchiamento riducono la capacità effettiva. Aspettati l'80-90% della capacità nominale.
Quante volte un power bank può caricare il mio telefono?
Non è semplicemente un rapporto di capacità. Un power bank da 20,000 mAh: ~70-80% efficiente (conversione di tensione, calore). Effettiva: 16,000 mAh. Per un telefono da 3,000 mAh: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 ricariche. Nel mondo reale: 4-5.
Cos'è la carica elementare e perché è importante?
La carica elementare (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) è la carica di un protone o di un elettrone. Tutta la carica è quantizzata in multipli di e. Fondamentale per la meccanica quantistica, definisce la costante di struttura fine. Dal 2019, e è esatta per definizione.
Si può avere una carica negativa?
Sì! Carica negativa significa un eccesso di elettroni, positiva significa un deficit. La carica totale è algebrica (può annullarsi). Elettroni: -e. Protoni: +e. Oggetti: tipicamente quasi neutri (+ e - uguali). Le cariche dello stesso segno si respingono, quelle opposte si attraggono.
Perché le batterie perdono capacità nel tempo?
Li-ion: le reazioni chimiche degradano lentamente i materiali degli elettrodi. Ogni ciclo di carica causa piccoli cambiamenti irreversibili. La scarica profonda (<20%), l'alta temperatura, la ricarica rapida accelerano l'invecchiamento. Batterie moderne: 500-1000 cicli all'80% della capacità.
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