Muatan listrik yaiku sifat fisik sing nyebabake partikel ngalami gaya elektromagnetik. Ana ing wujud positif lan negatif. Muatan sing padha nolak, muatan sing beda narik. Dhasar kanggo kabeh kimia lan elektronik.

• 1 coulomb = 6.24×10¹⁸ elektron
• Proton: +1e, Elektron: -1e
• Muatan dilestarekake (ora tau digawe/dirusak)
• Dikuantisasi ing kelipatan e = 1.602×10⁻¹⁹ C

Arus (I) yaiku laju aliran muatan. Q = I × t. 1 ampere = 1 coulomb per detik. Kapasitas baterei ing Ah yaiku muatan, dudu arus. 1 Ah = 3600 C.

• Arus = muatan per wektu (I = Q/t)
• 1 A = 1 C/s (definisi)
• 1 Ah = 3600 C (1 ampere kanggo 1 jam)
• mAh yaiku kapasitas muatan, dudu daya

Baterei nyimpen muatan. Dinilai ing Ah utawa mAh (muatan) utawa Wh (energi). Wh = Ah × Voltase. Baterei telpon: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. Voltase penting kanggo energi, dudu muatan.

• mAh = miliampere-jam (muatan)
• Wh = watt-jam (energi = muatan × voltase)
• mAh luwih dhuwur = wektu mlaku luwih suwe (voltase padha)
• 3000 mAh ≈ 10,800 coulomb

Sadurunge mangerteni muatan kanthi kuantitatif, para ilmuwan njelajah listrik statis lan 'fluida listrik' sing misterius. Panemuan baterei ngidini pangukuran aliran muatan sing terus-terusan kanthi presisi.

• 1600: William Gilbert mbedakake listrik saka magnetisme, nggawe istilah 'listrik'
• 1733: Charles du Fay nemokake rong jinis listrik (positif lan negatif)
• 1745: Botol Leyden ditemokake — kapasitor pisanan, nyimpen muatan sing bisa diukur
• 1785: Coulomb nerbitake hukum kuadrat kuwalik F = k(q₁q₂/r²) kanggo gaya listrik
• 1800: Volta nemokake baterei — ngidini aliran muatan sing terus-terusan lan bisa diukur
• 1833: Faraday nemokake hukum elektrolisis — nggandhengake muatan karo kimia (konstanta Faraday)

Coulomb ngalami evolusi saka definisi praktis adhedhasar standar elektrokimia dadi definisi modern sing gegandhengan karo ampere lan detik.

• 1881: Coulomb praktis pisanan ditetepake liwat standar pelapisan perak
• 1893: Pameran Donya Chicago nggawe standar coulomb kanggo panggunaan internasional
• 1948: CGPM netepake coulomb minangka 1 ampere-detik (1 C = 1 A·s)
• 1960-2018: Ampere ditetepake dening gaya antarane konduktor paralel, nggawe coulomb ora langsung
• Masalah: Definisi ampere adhedhasar gaya angel diwujudake kanthi presisi dhuwur
• 1990-an-2010-an: Metrologi kuantum (efek Josephson, efek Hall kuantum) ngidini ngetung elektron

Ing tanggal 20 Mei 2019, muatan elementer ditetepake kanthi tepat, netepake maneh ampere lan nggawe coulomb bisa direproduksi saka konstanta dhasar.

• Definisi anyar: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C kanthi tepat (ora ana kahanan sing durung mesthi miturut definisi)
• Muatan elementer saiki dadi konstanta sing ditetepake, dudu nilai sing diukur
• 1 coulomb = 6.241509074 × 10¹⁸ muatan elementer (tepat)
• Piranti terowongan elektron tunggal bisa ngetung elektron siji-siji kanggo standar muatan sing presisi
• Segitiga metrologi kuantum: voltase (Josephson), resistansi (Hall kuantum), arus (pompa elektron)
• Asil: Laboratorium apa wae sing duwe peralatan kuantum bisa mujudake coulomb kanthi mandiri

Redefinisi 2019 nuduhake kemajuan luwih saka 135 taun saka standar elektrokimia nganti presisi kuantum, sing ngidini elektronik lan panyimpenan energi generasi sabanjure.

• Teknologi baterei: Pangukuran kapasitas sing luwih akurat kanggo kendaraan listrik, panyimpenan jaringan
• Komputasi kuantum: Kontrol muatan sing presisi ing qubit lan transistor elektron tunggal
• Metrologi: Laboratorium nasional bisa mujudake coulomb kanthi mandiri tanpa artefak referensi
• Kimia: Konstanta Faraday saiki tepat, nambahake petungan elektrokimia
• Elektronik konsumen: Standar sing luwih apik kanggo rating kapasitas baterei lan protokol pangisian daya cepet

• Jalan pintas mAh menyang C: Tikelake kanthi 3.6 → 1000 mAh = 3600 C kanthi tepat
• Ah menyang C: Tikelake kanthi 3600 → 1 Ah = 3600 C (1 ampere kanggo 1 jam)
• Cepet mAh menyang Wh (3.7V): Dibagi karo ~270 → 3000 mAh ≈ 11 Wh
• Wh menyang mAh (3.7V): Tikelake kanthi ~270 → 11 Wh ≈ 2970 mAh
• Muatan elementer: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (dibulatake saka 1.602)
• Konstanta Faraday: F ≈ 96,500 C/mol (dibulatake saka 96,485)

Ngerteni rating baterei nyegah kebingungan antarane muatan (mAh), voltase (V), lan energi (Wh). Aturan-aturan iki ngirit wektu lan dhuwit.

• mAh ngukur MUATAN, dudu daya utawa energi — yaiku sepira akehe elektron sing bisa sampeyan obahake
• Kanggo entuk energi: Wh = mAh × V ÷ 1000 (voltase penting banget!)
• mAh sing padha ing voltase sing beda = energi sing beda (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
• Bank daya: Ngarep-arep kapasitas sing bisa digunakake 70-80% (rugi konversi voltase)
• Wektu mlaku = Kapasitas ÷ Arus: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 jam (ideal, tambahake wates 20%)
• Li-ion khas: 3.7V nominal, 4.2V kebak, 3.0V kosong (jangkoan sing bisa digunakake ~80%)

• Muatan saka arus: Q = I × t (coulomb = ampere × detik)
• Wektu mlaku: t = Q / I (jam = ampere-jam / ampere)
• Energi saka muatan: E = Q × V (watt-jam = ampere-jam × volt)
• Diatur kanggo efisiensi: Bisa digunakake = Ditingkatake × 0.8 (itung rugi)
• Elektrolisis: Q = n × F (coulomb = mol elektron × konstanta Faraday)
• Energi kapasitor: E = ½CV² (joule = ½ farad × volt²)

• Nggabungake mAh karo mWh — muatan vs. energi (mbutuhake voltase kanggo ngowahi!)
• Nglirwakake voltase nalika mbandhingake baterei — gunakake Wh kanggo mbandhingake energi
• Ngenteni efisiensi bank daya 100% — 20-30% ilang amarga panas lan konversi voltase
• Nggabungake C (coulomb) karo C (tingkat pangosongan) — tegese beda banget!
• Ngira yen mAh = wektu mlaku — kudu ngerti tarikan arus (wektu mlaku = mAh ÷ mA)
• Nganggo Li-ion kanthi jero nganti sangisore 20% — nyepetake umur, kapasitas sing dirating ≠ kapasitas sing bisa digunakake

Coulomb (C) yaiku unit dhasar SI kanggo muatan. Ditetepake saka ampere lan detik: 1 C = 1 A·s. Awalan saka piko nganti kilo nutupi kabeh jangkauan praktis.

• 1 C = 1 A·s (definisi tepat)
• mC, µC, nC kanggo muatan cilik
• pC, fC, aC kanggo karya kuantum/presisi
• kC kanggo sistem industri gedhe

Ampere-jam (Ah) lan miliampere-jam (mAh) yaiku standar kanggo baterei. Praktis amarga langsung gegandhengan karo tarikan arus lan wektu mlaku. 1 Ah = 3600 C.

• mAh — smartphone, tablet, earbud
• Ah — laptop, perkakas listrik, aki mobil
• kAh — kendaraan listrik, UPS industri
• Wh — kapasitas energi (gumantung voltase)

Muatan elementer (e) yaiku unit dhasar ing fisika. Konstanta Faraday ing kimia. Unit CGS (statcoulomb, abcoulomb) ing buku teks lawas.

• e = 1.602×10⁻¹⁹ C (muatan elementer)
• F = 96,485 C (konstanta Faraday)
• 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
• 1 abC = 10 C (EMU)

Kabeh muatan dikuantisasi ing kelipatan muatan elementer e. Sampeyan ora bisa duwe 1,5 elektron. Kuark duwe muatan pecahan (⅓e, ⅔e) nanging ora tau ana dhewe.

• Muatan bebas paling cilik: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
• Elektron: -1e, Proton: +1e
• Kabeh obyek duwe muatan N×e (N wilangan bulat)
• Eksperimen tetes minyak Millikan mbuktekake kuantisasi (1909)

1 mol elektron nggawa muatan 96,485 C. Disebut konstanta Faraday (F). Dhasar kanggo elektrokimia lan kimia baterei.

• F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
• 1 mol e⁻ = 6.022×10²³ elektron
• Digunakake ing petungan elektrolisis
• Nggandhengake muatan karo reaksi kimia

Gaya antar muatan: F = k(q₁q₂/r²). Muatan sing padha nolak, muatan sing beda narik. Gaya dhasar alam. Nerangake kabeh kimia lan elektronik.

• k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
• F ∝ q₁q₂ (produk muatan)
• F ∝ 1/r² (hukum kuadrat kuwalik)
• Nerangake struktur atom, ikatan

Saben piranti sing nganggo baterei duwe rating kapasitas. Smartphone: 2500-5000 mAh. Laptop: 40-100 Wh. Bank daya: 10,000-30,000 mAh.

• iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
• MacBook Pro: ~100 Wh (wates maskapai)
• AirPods: ~500 mAh (digabung)
• Bank daya: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh

Baterei EV dinilai ing kWh (energi), nanging kapasitase yaiku kAh ing voltase paket. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. Gedhe banget dibandhingake telpon!

• Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
• Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
• Ngisi daya EV: 50-350 kW DC cepet
• Ngisi daya omah: ~7 kW (32A @ 220V)

Elektroplating, elektrolisis, bank kapasitor, sistem UPS kabeh kalebu transfer muatan gedhe. UPS industri: kapasitas 100+ kAh. Superkapasitor: farad (C/V).

• Elektroplating: proses 10-1000 Ah
• UPS industri: cadangan 100+ kAh
• Superkapasitor: 3000 F = 3000 C/V
• Sambaran petir: ~15 C khas

Tikelake mAh kanthi 3.6 kanggo entuk coulomb. 1000 mAh = 3600 C.

• 1 mAh = 3.6 C (tepat)
• 1 Ah = 3600 C
• Cepet: mAh × 3.6 → C
• Conto: 3000 mAh = 10,800 C

Dibagi mAh karo ~270 kanggo Wh ing voltase Li-ion 3.7V.

• Wh = mAh × V ÷ 1000
• Ing 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270
• 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
• Voltase penting kanggo energi!

Wektu mlaku (jam) = Baterei (mAh) ÷ Arus (mA). 3000 mAh ing 300 mA = 10 jam.

• Wektu mlaku = Kapasitas ÷ Arus
• 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 jam
• Arus luwih dhuwur = wektu mlaku luwih cendhak
• Rugi efisiensi: ngarep-arep 80-90%

Baterei 3500 mAh. Aplikasi nggunakake 350 mA. Suwene nganti mati?

Wektu mlaku = Kapasitas ÷ Arus = 3500 ÷ 350 = 10 jam (ideal). Nyata: ~8-9 jam (rugi efisiensi).

Bank daya 20,000 mAh. Ngisi daya telpon 3,000 mAh. Sepira akehe pangisian daya penuh?

Itung efisiensi (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 efektif. 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 pangisian daya.

Endapake 1 mol tembaga (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Sepira akehe coulomb?

2 mol e⁻ saben mol Cu. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.

Awakmu duwe ~10²⁸ proton lan jumlah elektron sing padha. Yen sampeyan kelangan 0.01% elektron, sampeyan bakal ngrasakake tolakan 10⁹ newton—cukup kanggo ngrusak bangunan!

Sambaran petir: mung ~15 C muatan, nanging 1 milyar volt! Energi = Q×V, dadi 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. Iku 4.2 MWh—bisa nyuplai daya kanggo omahmu nganti pirang-pirang wulan!

Demo sains klasik mbangun muatan nganti mayuta-yuta volt. Muatan total? Mung ~10 µC. Ngagetake nanging aman—arus cilik. Voltase ≠ bahaya, arus mateni.

Aki mobil: 60 Ah = 216,000 C, dirilis sajrone pirang-pirang jam. Superkapasitor: 3000 F = 3000 C/V, dirilis sajrone sawetara detik. Kepadatan energi vs. kepadatan daya.

1909: Millikan ngukur muatan elementer kanthi ngamati tetesan minyak sing duwe muatan sing tiba. Dheweke nemokake e = 1.592×10⁻¹⁹ C (modern: 1.602). Menang Hadiah Nobel 1923.

Kuantisasi muatan elektron pancen presisi, digunakake kanggo netepake standar resistansi. Akurasi: 1 bagean ing 10⁹. Konstanta dhasar netepake kabeh unit wiwit 2019.

mAh ngukur muatan (sepira akehe elektron). Wh ngukur energi (muatan × voltase). mAh sing padha ing voltase sing beda = energi sing beda. Gunakake Wh kanggo mbandhingake baterei ing macem-macem voltase. Wh = mAh × V ÷ 1000.

Kapasitas sing dirating yaiku nominal, dudu sing bisa digunakake. Li-ion: kosong saka 4.2V (kebak) dadi 3.0V (kosong), nanging mandheg ing 20% njaga umur. Rugi konversi, panas, lan tuwa nyuda kapasitas efektif. Ngarep-arep 80-90% saka sing dirating.

Ora mung rasio kapasitas. Bank daya 20,000 mAh: ~70-80% efisien (konversi voltase, panas). Efektif: 16,000 mAh. Kanggo telpon 3,000 mAh: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 pangisian daya. Ing donya nyata: 4-5.

Muatan elementer (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) yaiku muatan siji proton utawa elektron. Kabeh muatan dikuantisasi ing kelipatan e. Dhasar kanggo mekanika kuantum, netepake konstanta struktur alus. Wiwit 2019, e tepat miturut definisi.

Ya! Muatan negatif tegese keluwihan elektron, positif tegese kekurangan. Muatan total bersifat aljabar (bisa mbatalake). Elektron: -e. Proton: +e. Obyek: biasane cedhak netral (padha + lan -). Muatan sing padha nolak, muatan sing beda narik.

Li-ion: reaksi kimia alon-alon ngrusak bahan elektroda. Saben siklus pangisian daya nyebabake owah-owahan cilik sing ora bisa dibalekake. Pangosongan jero (<20%), suhu dhuwur, pangisian daya cepet nyepetake tuwa. Baterei modern: 500-1000 siklus nganti kapasitas 80%.