மின் கட்டண மாற்றி
மின்னூட்டம் — எலக்ட்ரான்கள் முதல் பேட்டரிகள் வரை
இயற்பியல், வேதியியல், மற்றும் மின்னணுவியலில் மின்னூட்ட அலகுகளைப் பற்றி முழுமையாக அறியுங்கள். கூலூம்கள் முதல் பேட்டரி திறன் வரை 40 மடங்கு அளவு வரிசைகளில் — ஒற்றை எலக்ட்ரான்கள் முதல் தொழில்துறை பேட்டரி வங்கிகள் வரை. அடிப்படை மின்னூட்டத்தை துல்லியமாக்கிய 2019 SI மறுவரையறையை ஆராய்ந்து, பேட்டரி மதிப்பீடுகள் உண்மையில் என்ன அர்த்தம் என்பதைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள்.
மின்னூட்டத்தின் அடிப்படைகள்
மின்னூட்டம் என்றால் என்ன?
மின்னூட்டம் என்பது துகள்கள் மின்காந்த விசையை அனுபவிக்கக் காரணமான இயற்பியல் பண்பு. நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறையாக வருகிறது. ஒத்த மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன, எதிர் மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன. அனைத்து வேதியியல் மற்றும் மின்னணுவியலுக்கும் அடிப்படை.
- 1 கூலூம் = 6.24×10¹⁸ எலக்ட்ரான்கள்
- புரோட்டான்: +1e, எலக்ட்ரான்: -1e
- மின்னூட்டம் பாதுகாக்கப்படுகிறது (ஒருபோதும் உருவாக்கப்படுவதில்லை/அழிக்கப்படுவதில்லை)
- e = 1.602×10⁻¹⁹ C இன் மடங்குகளில் அளவிடப்படுகிறது
மின்னோட்டம் எதிராக மின்னூட்டம்
மின்னோட்டம் (I) என்பது மின்னூட்டத்தின் பாய்வு விகிதம். Q = I × t. 1 ஆம்பியர் = வினாடிக்கு 1 கூலூம். Ah இல் உள்ள பேட்டரி திறன் மின்னூட்டம், மின்னோட்டம் அல்ல. 1 Ah = 3600 C.
- மின்னோட்டம் = நேரத்திற்கு மின்னூட்டம் (I = Q/t)
- 1 A = 1 C/s (வரையறை)
- 1 Ah = 3600 C (1 மணிநேரத்திற்கு 1 ஆம்பியர்)
- mAh என்பது மின்னூட்டத் திறன், ஆற்றல் அல்ல
பேட்டரி திறன்
பேட்டரிகள் மின்னூட்டத்தைச் சேமிக்கின்றன. Ah அல்லது mAh (மின்னூட்டம்) அல்லது Wh (ஆற்றல்) இல் மதிப்பிடப்படுகின்றன. Wh = Ah × மின்னழுத்தம். தொலைபேசி பேட்டரி: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. ஆற்றலுக்கு மின்னழுத்தம் முக்கியம், மின்னூட்டத்திற்கு அல்ல.
- mAh = மில்லிஆம்பியர்-மணிநேரம் (மின்னூட்டம்)
- Wh = வாட்-மணிநேரம் (ஆற்றல் = மின்னூட்டம் × மின்னழுத்தம்)
- அதிக mAh = நீண்ட இயக்க நேரம் (அதே மின்னழுத்தம்)
- 3000 mAh ≈ 10,800 கூலூம்கள்
- 1 கூலூம் = 6.24×10¹⁸ எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டம்
- மின்னோட்டம் (A) = வினாடிக்கு மின்னூட்டம் (C): I = Q/t
- 1 Ah = 3600 C (1 மணிநேரம் பாயும் 1 ஆம்பியர்)
- மின்னூட்டம் பாதுகாக்கப்படுகிறது மற்றும் e இன் மடங்குகளில் அளவிடப்படுகிறது
மின்னூட்ட அளவீட்டின் வரலாற்றுப் பரிணாமம்
ஆரம்பகால மின்சார அறிவியல் (1600-1830)
மின்னூட்டத்தை அளவுரீதியாகப் புரிந்துகொள்வதற்கு முன்பு, விஞ்ஞானிகள் நிலையான மின்சாரம் மற்றும் மர்மமான 'மின்சாரப் பாய்மத்தை' ஆராய்ந்தனர். பேட்டரிகளின் கண்டுபிடிப்பு தொடர்ச்சியான மின்னூட்ட ஓட்டத்தின் துல்லியமான அளவீட்டைச் சாத்தியமாக்கியது.
- 1600: வில்லியம் கில்பர்ட் மின்சாரத்தை காந்தவியலில் இருந்து வேறுபடுத்தினார், 'மின்சாரம்' என்ற சொல்லை உருவாக்கினார்
- 1733: சார்லஸ் டு ஃபே இரண்டு வகையான மின்சாரத்தைக் கண்டுபிடித்தார் (நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை)
- 1745: லைடன் ஜார் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது — முதல் மின்தேக்கி, அளவிடக்கூடிய மின்னூட்டத்தைச் சேமிக்கிறது
- 1785: கூலூம் மின்விசைக்கான தலைகீழ் இருபடி விதியை வெளியிட்டார் F = k(q₁q₂/r²)
- 1800: வோல்டா பேட்டரியைக் கண்டுபிடித்தார் — தொடர்ச்சியான, அளவிடக்கூடிய மின்னூட்ட ஓட்டத்தைச் சாத்தியமாக்கினார்
- 1833: ஃபாரடே மின்னாற்பகுப்பு விதிகளைக் கண்டுபிடித்தார் — மின்னூட்டத்தை வேதியியலுடன் இணைத்தார் (ஃபாரடே மாறிலி)
கூலூமின் பரிணாமம் (1881-2019)
கூலூம் மின்வேதியியல் தரநிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட நடைமுறை வரையறைகளிலிருந்து ஆம்பியர் மற்றும் வினாடியுடன் இணைக்கப்பட்ட நவீன வரையறைக்கு வளர்ந்தது.
- 1881: முதல் நடைமுறை கூலூம் வெள்ளி மின்முலாம் பூசுதல் தரநிலை மூலம் வரையறுக்கப்பட்டது
- 1893: சிகாகோ உலகக் கண்காட்சி சர்வதேச பயன்பாட்டிற்காக கூலூமைத் தரப்படுத்தியது
- 1948: CGPM கூலூமை 1 ஆம்பியர்-வினாடி (1 C = 1 A·s) என வரையறுத்தது
- 1960-2018: ஆம்பியர் இணை கடத்திகளுக்கு இடையிலான விசையால் வரையறுக்கப்பட்டது, இது கூலூமை மறைமுகமாக்கியது
- சிக்கல்: ஆம்பியரின் விசை அடிப்படையிலான வரையறையை அதிகத் துல்லியத்துடன் உணர்ந்து கொள்வது கடினமாக இருந்தது
- 1990கள்-2010கள்: குவாண்டம் அளவியல் (ஜோசப்சன் விளைவு, குவாண்டம் ஹால் விளைவு) எலக்ட்ரான்களை எண்ணுவதை சாத்தியமாக்கியது
2019 SI புரட்சி — அடிப்படை மின்னூட்டம் சரிசெய்யப்பட்டது
மே 20, 2019 அன்று, அடிப்படை மின்னூட்டம் துல்லியமாக சரிசெய்யப்பட்டது, ஆம்பியரை மறுவரையறை செய்து, கூலூமை அடிப்படை மாறிலிகளிலிருந்து மீண்டும் உருவாக்கக்கூடியதாக மாற்றியது.
- புதிய வரையறை: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C துல்லியமாக (வரையறையின்படி பூஜ்ஜிய நிச்சயமற்ற தன்மை)
- அடிப்படை மின்னூட்டம் இப்போது ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மாறிலி, அளவிடப்பட்ட மதிப்பு அல்ல
- 1 கூலூம் = 6.241509074 × 10¹⁸ அடிப்படை மின்னூட்டங்கள் (துல்லியமாக)
- ஒற்றை-எலக்ட்ரான் சுரங்கப்பாதை சாதனங்கள் துல்லியமான மின்னூட்டத் தரநிலைகளுக்காக எலக்ட்ரான்களை ஒவ்வொன்றாக எண்ண முடியும்
- குவாண்டம் அளவியல் முக்கோணம்: மின்னழுத்தம் (ஜோசப்சன்), மின்தடை (குவாண்டம் ஹால்), மின்னோட்டம் (எலக்ட்ரான் பம்ப்)
- முடிவு: குவாண்டம் உபகரணங்களைக் கொண்ட எந்த ஆய்வகமும் கூலூமைத் தன்னிச்சையாக உணர முடியும்
இன்று இது ஏன் முக்கியம்
2019 மறுவரையறை மின்வேதியியல் தரநிலைகளிலிருந்து குவாண்டம் துல்லியம் வரை 135+ ஆண்டுகால முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது, இது அடுத்த தலைமுறை மின்னணுவியல் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பைச் சாத்தியமாக்குகிறது.
- பேட்டரி தொழில்நுட்பம்: மின்சார வாகனங்கள், கட்டமைப்பு சேமிப்புக்கான மிகவும் துல்லியமான திறன் அளவீடுகள்
- குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்: க்யூபிட்கள் மற்றும் ஒற்றை-எலக்ட்ரான் டிரான்சிஸ்டர்களில் துல்லியமான மின்னூட்டக் கட்டுப்பாடு
- அளவியல்: தேசிய ஆய்வகங்கள் குறிப்பு கலைப்பொருட்கள் இல்லாமல் கூலூமைத் தன்னிச்சையாக உணர முடியும்
- வேதியியல்: ஃபாரடே மாறிலி இப்போது துல்லியமானது, மின்வேதியியல் கணக்கீடுகளை மேம்படுத்துகிறது
- நுகர்வோர் மின்னணுவியல்: பேட்டரி திறன் மதிப்பீடுகள் மற்றும் வேகமான சார்ஜிங் நெறிமுறைகளுக்கான சிறந்த தரநிலைகள்
நினைவு உதவிகள் மற்றும் விரைவான மாற்றுத் தந்திரங்கள்
எளிதான மனக் கணக்கு
- mAh லிருந்து C குறுக்குவழி: 3.6 ஆல் பெருக்கவும் → 1000 mAh = 3600 C துல்லியமாக
- Ah லிருந்து C: 3600 ஆல் பெருக்கவும் → 1 Ah = 3600 C (1 மணிநேரத்திற்கு 1 ஆம்பியர்)
- விரைவான mAh லிருந்து Wh (3.7V): ~270 ஆல் வகுக்கவும் → 3000 mAh ≈ 11 Wh
- Wh லிருந்து mAh (3.7V): ~270 ஆல் பெருக்கவும் → 11 Wh ≈ 2970 mAh
- அடிப்படை மின்னூட்டம்: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (1.602 இலிருந்து முழுமையாக்கப்பட்டது)
- ஃபாரடே மாறிலி: F ≈ 96,500 C/mol (96,485 இலிருந்து முழுமையாக்கப்பட்டது)
பேட்டரி திறன் நினைவு உதவிகள்
பேட்டரி மதிப்பீடுகளைப் புரிந்துகொள்வது மின்னூட்டம் (mAh), மின்னழுத்தம் (V) மற்றும் ஆற்றல் (Wh) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான குழப்பத்தைத் தடுக்கிறது. இந்த விதிகள் நேரத்தையும் பணத்தையும் மிச்சப்படுத்துகின்றன.
- mAh மின்னூட்டத்தை அளவிடுகிறது, ஆற்றல் அல்லது சக்தியை அல்ல — இது நீங்கள் எத்தனை எலக்ட்ரான்களை நகர்த்த முடியும் என்பது
- ஆற்றலைப் பெற: Wh = mAh × V ÷ 1000 (மின்னழுத்தம் மிக முக்கியம்!)
- வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் ஒரே mAh = வெவ்வேறு ஆற்றல் (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
- பவர் பேங்க்கள்: 70-80% பயன்படுத்தக்கூடிய திறனை எதிர்பார்க்கலாம் (மின்னழுத்த மாற்ற இழப்புகள்)
- இயக்க நேரம் = திறன் ÷ மின்னோட்டம்: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 மணிநேரம் (சிறந்தது, 20% விளிம்பைச் சேர்க்கவும்)
- Li-ion பொதுவானது: 3.7V பெயரளவு, 4.2V முழு, 3.0V காலி (பயன்படுத்தக்கூடிய வரம்பு ~80%)
நடைமுறை சூத்திரங்கள்
- மின்னோட்டத்திலிருந்து மின்னூட்டம்: Q = I × t (கூலூம்கள் = ஆம்பியர்கள் × வினாடிகள்)
- இயக்க நேரம்: t = Q / I (மணிநேரங்கள் = ஆம்பியர்-மணிநேரங்கள் / ஆம்பியர்கள்)
- மின்னூட்டத்திலிருந்து ஆற்றல்: E = Q × V (வாட்-மணிநேரங்கள் = ஆம்பியர்-மணிநேரங்கள் × வோல்ட்கள்)
- செயல்திறன் சரிசெய்யப்பட்டது: பயன்படுத்தக்கூடியது = மதிப்பிடப்பட்டது × 0.8 (இழப்புகளைக் கணக்கில் கொள்ளுங்கள்)
- மின்னாற்பகுப்பு: Q = n × F (கூலூம்கள் = எலக்ட்ரான்களின் மோல்கள் × ஃபாரடே மாறிலி)
- மின்தேக்கி ஆற்றல்: E = ½CV² (ஜூல்கள் = ½ ஃபாரட்கள் × வோல்ட்கள்²)
தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்
- mAh ஐ mWh உடன் குழப்புவது — மின்னூட்டம் எதிராக ஆற்றல் (மாற்ற மின்னழுத்தம் தேவை!)
- பேட்டரிகளை ஒப்பிடும்போது மின்னழுத்தத்தைப் புறக்கணிப்பது — ஆற்றல் ஒப்பீட்டிற்கு Wh ஐப் பயன்படுத்தவும்
- 100% பவர் பேங்க் செயல்திறனை எதிர்பார்ப்பது — 20-30% வெப்பம் மற்றும் மின்னழுத்த மாற்றத்தில் இழக்கப்படுகிறது
- C (கூலூம்கள்) ஐ C (வெளியேற்ற விகிதம்) உடன் கலப்பது — முற்றிலும் மாறுபட்ட அர்த்தங்கள்!
- mAh = இயக்க நேரம் என்று கருதுவது — மின்னோட்ட இழுப்பை அறிய வேண்டும் (இயக்க நேரம் = mAh ÷ mA)
- Li-ion ஐ 20% க்கு கீழே ஆழமாக வெளியேற்றுவது — ஆயுட்காலத்தைக் குறைக்கிறது, மதிப்பிடப்பட்ட திறன் ≠ பயன்படுத்தக்கூடிய திறன்
மின்னூட்ட அளவு: ஒற்றை எலக்ட்ரான்கள் முதல் கட்டமைப்பு சேமிப்பு வரை
| அளவு / மின்னூட்டம் | பிரதிநிதித்துவ அலகுகள் | பொதுவான பயன்பாடுகள் | நிஜ உலக எடுத்துக்காட்டுகள் |
|---|---|---|---|
| 1.602 × 10⁻¹⁹ C | அடிப்படை மின்னூட்டம் (e) | ஒற்றை எலக்ட்ரான்/புரோட்டான், குவாண்டம் இயற்பியல் | அடிப்படை மின்னூட்ட குவாண்டம் |
| ~10⁻¹⁸ C | அட்டோகூலூம் (aC) | சில-எலக்ட்ரான் குவாண்டம் அமைப்புகள், ஒற்றை-எலக்ட்ரான் சுரங்கப்பாதை | ≈ 6 எலக்ட்ரான்கள் |
| ~10⁻¹² C | பிகோகூலூம் (pC) | துல்லியமான உணரிகள், குவாண்டம் புள்ளிகள், மிகக் குறைந்த மின்னோட்ட அளவீடுகள் | ≈ 6 மில்லியன் எலக்ட்ரான்கள் |
| ~10⁻⁹ C | நானோகூலூம் (nC) | சிறிய உணரி சமிக்ஞைகள், துல்லியமான மின்னணுவியல் | ≈ 6 பில்லியன் எலக்ட்ரான்கள் |
| ~10⁻⁶ C | மைக்ரோகூலூம் (µC) | நிலையான மின்சாரம், சிறிய மின்தேக்கிகள் | நீங்கள் உணரக்கூடிய நிலையான அதிர்ச்சி (~1 µC) |
| ~10⁻³ C | மில்லிகூலூம் (mC) | கேமரா ஃப்ளாஷ் மின்தேக்கிகள், சிறிய ஆய்வக சோதனைகள் | ஃப்ளாஷ் மின்தேக்கி வெளியேற்றம் |
| 1 C | கூலூம் (C) | SI அடிப்படை அலகு, மிதமான மின்சார நிகழ்வுகள் | ≈ 6.24 × 10¹⁸ எலக்ட்ரான்கள் |
| ~15 C | கூலூம்கள் (C) | மின்னல் தாக்குதல்கள், பெரிய மின்தேக்கி வங்கிகள் | வழக்கமான மின்னல் |
| ~10³ C | கிலோகூலூம் (kC) | சிறிய நுகர்வோர் பேட்டரிகள், ஸ்மார்ட்போன் சார்ஜிங் | 3000 mAh தொலைபேசி பேட்டரி ≈ 10.8 kC |
| ~10⁵ C | நூற்றுக்கணக்கான kC | மடிக்கணினி பேட்டரிகள், ஃபாரடே மாறிலி | 1 ஃபாரடே = 96,485 C (1 மோல் e⁻) |
| ~10⁶ C | மெகாகூலூம் (MC) | கார் பேட்டரிகள், பெரிய தொழில்துறை UPS அமைப்புகள் | 60 Ah கார் பேட்டரி ≈ 216 kC |
| ~10⁹ C | ஜிகாகூலூம் (GC) | மின்சார வாகன பேட்டரிகள், கட்டமைப்பு சேமிப்பு | Tesla Model 3 பேட்டரி ≈ 770 kC |
அலகு அமைப்புகள் விளக்கப்பட்டுள்ளன
SI அலகுகள் — கூலூம்
கூலூம் (C) என்பது மின்னூட்டத்திற்கான SI அடிப்படை அலகு. ஆம்பியர் மற்றும் வினாடியிலிருந்து வரையறுக்கப்படுகிறது: 1 C = 1 A·s. பிகோ முதல் கிலோ வரையிலான முன்னொட்டுகள் அனைத்து நடைமுறை வரம்புகளையும் உள்ளடக்குகின்றன.
- 1 C = 1 A·s (துல்லியமான வரையறை)
- சிறிய மின்னூட்டங்களுக்கு mC, µC, nC
- குவாண்டம்/துல்லியமான வேலைக்கு pC, fC, aC
- பெரிய தொழில்துறை அமைப்புகளுக்கு kC
பேட்டரி திறன் அலகுகள்
ஆம்பியர்-மணிநேரம் (Ah) மற்றும் மில்லிஆம்பியர்-மணிநேரம் (mAh) ஆகியவை பேட்டரிகளுக்கான தரநிலையாகும். அவை மின்னோட்ட இழுத்தல் மற்றும் இயக்க நேரத்துடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையவை என்பதால் நடைமுறைக்குரியவை. 1 Ah = 3600 C.
- mAh — ஸ்மார்ட்போன்கள், டேப்லெட்டுகள், இயர்பட்கள்
- Ah — மடிக்கணினிகள், ஆற்றல் கருவிகள், கார் பேட்டரிகள்
- kAh — மின்சார வாகனங்கள், தொழில்துறை UPS
- Wh — ஆற்றல் திறன் (மின்னழுத்தம் சார்ந்தது)
அறிவியல் மற்றும் பாரம்பரியம்
அடிப்படை மின்னூட்டம் (e) என்பது இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படை அலகு. வேதியியலில் ஃபாரடே மாறிலி. பழைய பாடப்புத்தகங்களில் CGS அலகுகள் (ஸ்டேட்கூலூம், அப்கூலூம்).
- e = 1.602×10⁻¹⁹ C (அடிப்படை மின்னூட்டம்)
- F = 96,485 C (ஃபாரடே மாறிலி)
- 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
- 1 abC = 10 C (EMU)
மின்னூட்டத்தின் இயற்பியல்
மின்னூட்ட குவாண்டமாக்கல்
அனைத்து மின்னூட்டங்களும் அடிப்படை மின்னூட்டம் e இன் மடங்குகளில் அளவிடப்படுகின்றன. நீங்கள் 1.5 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்க முடியாது. குவார்க்குகள் பகுதி மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன (⅓e, ⅔e) ஆனால் ஒருபோதும் தனியாக இருப்பதில்லை.
- சிறிய இலவச மின்னூட்டம்: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
- எலக்ட்ரான்: -1e, புரோட்டான்: +1e
- அனைத்து பொருட்களும் N×e மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன (N முழு எண்)
- மில்லிகனின் எண்ணெய் துளி சோதனை குவாண்டமாக்கலை நிரூபித்தது (1909)
ஃபாரடேயின் மாறிலி
1 மோல் எலக்ட்ரான்கள் 96,485 C மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன. இது ஃபாரடே மாறிலி (F) என்று அழைக்கப்படுகிறது. மின்வேதியியல் மற்றும் பேட்டரி வேதியியலுக்கு அடிப்படை.
- F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
- 1 மோல் e⁻ = 6.022×10²³ எலக்ட்ரான்கள்
- மின்னாற்பகுப்பு கணக்கீடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது
- மின்னூட்டத்தை வேதியியல் எதிர்வினைகளுடன் தொடர்புபடுத்துகிறது
கூலூமின் விதி
மின்னூட்டங்களுக்கு இடையிலான விசை: F = k(q₁q₂/r²). ஒத்த மின்னூட்டங்கள் விலக்குகின்றன, எதிர் மின்னூட்டங்கள் ஈர்க்கின்றன. இயற்கையின் அடிப்படை விசை. அனைத்து வேதியியல் மற்றும் மின்னணுவியலை விளக்குகிறது.
- k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
- F ∝ q₁q₂ (மின்னூட்டங்களின் பெருக்கல்)
- F ∝ 1/r² (தலைகீழ் இருபடி விதி)
- அணு அமைப்பு, பிணைப்பை விளக்குகிறது
மின்னூட்ட அளவுகோல்கள்
| சூழல் | மின்னூட்டம் | குறிப்புகள் |
|---|---|---|
| ஒற்றை எலக்ட்ரான் | 1.602×10⁻¹⁹ C | அடிப்படை மின்னூட்டம் (e) |
| 1 பிகோகூலூம் | 10⁻¹² C | ≈ 6 மில்லியன் எலக்ட்ரான்கள் |
| 1 நானோகூலூம் | 10⁻⁹ C | ≈ 6 பில்லியன் எலக்ட்ரான்கள் |
| நிலையான அதிர்ச்சி | ~1 µC | உணரப் போதுமானது |
| AAA பேட்டரி (600 mAh) | 2,160 C | @ 1.5V = 0.9 Wh |
| ஸ்மார்ட்போன் பேட்டரி | ~11,000 C | 3000 mAh வழக்கமானது |
| கார் பேட்டரி (60 Ah) | 216,000 C | @ 12V = 720 Wh |
| மின்னல் | ~15 C | ஆனால் 1 பில்லியன் வோல்ட்கள்! |
| Tesla பேட்டரி (214 Ah) | 770,400 C | @ 350V = 75 kWh |
| 1 ஃபாரடே (1 மோல் e⁻) | 96,485 C | வேதியியல் தரநிலை |
பேட்டரி திறன் ஒப்பீடு
| சாதனம் | திறன் (mAh) | மின்னழுத்தம் | ஆற்றல் (Wh) |
|---|---|---|---|
| AirPods (ஒன்று) | 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 |
| பவர் பேங்க் 20K | 20,000 mAh | 3.7V | 74 Wh |
| Tesla Model 3 LR | 214,000 Ah | 350V | 75,000 Wh |
நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள்
நுகர்வோர் மின்னணுவியல்
ஒவ்வொரு பேட்டரி மூலம் இயக்கப்படும் சாதனத்திற்கும் ஒரு திறன் மதிப்பீடு உள்ளது. ஸ்மார்ட்போன்கள்: 2500-5000 mAh. மடிக்கணினிகள்: 40-100 Wh. பவர் பேங்க்கள்: 10,000-30,000 mAh.
- iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
- MacBook Pro: ~100 Wh (விமான நிறுவன வரம்பு)
- AirPods: ~500 mAh (இணைந்தது)
- பவர் பேங்க்: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh
மின்சார வாகனங்கள்
EV பேட்டரிகள் kWh (ஆற்றல்) இல் மதிப்பிடப்படுகின்றன, ஆனால் திறன் பேக் மின்னழுத்தத்தில் kAh இல் உள்ளது. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. தொலைபேசிகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகப்பெரியது!
- Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
- Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
- EV சார்ஜிங்: 50-350 kW DC வேகமானது
- வீட்டு சார்ஜிங்: ~7 kW (32A @ 220V)
தொழில்துறை மற்றும் ஆய்வகம்
மின்முலாம் பூசுதல், மின்னாற்பகுப்பு, மின்தேக்கி வங்கிகள், UPS அமைப்புகள் அனைத்தும் பெரிய மின்னூட்டப் பரிமாற்றங்களை உள்ளடக்கியது. தொழில்துறை UPS: 100+ kAh திறன். சூப்பர் மின்தேக்கிகள்: ஃபாரட்கள் (C/V).
- மின்முலாம் பூசுதல்: 10-1000 Ah செயல்முறைகள்
- தொழில்துறை UPS: 100+ kAh காப்புப்பிரதி
- சூப்பர் மின்தேக்கி: 3000 F = 3000 C/V
- மின்னல்: ~15 C வழக்கமானது
விரைவான மாற்று கணிதம்
mAh ↔ கூலூம்கள்
mAh ஐ 3.6 ஆல் பெருக்கி கூலூம்களைப் பெறுங்கள். 1000 mAh = 3600 C.
- 1 mAh = 3.6 C (துல்லியமாக)
- 1 Ah = 3600 C
- விரைவானது: mAh × 3.6 → C
- எடுத்துக்காட்டு: 3000 mAh = 10,800 C
mAh ↔ Wh (3.7V இல்)
3.7V Li-ion மின்னழுத்தத்தில் Wh க்கு mAh ஐ ~270 ஆல் வகுக்கவும்.
- Wh = mAh × V ÷ 1000
- 3.7V இல்: Wh ≈ mAh ÷ 270
- 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
- ஆற்றலுக்கு மின்னழுத்தம் முக்கியம்!
இயக்க நேர மதிப்பீடு
இயக்க நேரம் (h) = பேட்டரி (mAh) ÷ மின்னோட்டம் (mA). 300 mA இல் 3000 mAh = 10 மணிநேரம்.
- இயக்க நேரம் = திறன் ÷ மின்னோட்டம்
- 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 h
- அதிக மின்னோட்டம் = குறுகிய இயக்க நேரம்
- செயல்திறன் இழப்புகள்: 80-90% ஐ எதிர்பார்க்கவும்
மாற்றங்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன
- படி 1: மூலத்தை → கூலூம்களுக்கு toBase காரணியைப் பயன்படுத்தி மாற்றவும்
- படி 2: கூலூம்களை → இலக்கிற்கு இலக்கின் toBase காரணியைப் பயன்படுத்தி மாற்றவும்
- மாற்று: நேரடிக் காரணியைப் பயன்படுத்தவும் (mAh → Ah: 1000 ஆல் வகுக்கவும்)
- சரியானதா எனச் சரிபார்க்க: 1 Ah = 3600 C, 1 mAh = 3.6 C
- ஆற்றலுக்கு: Wh = Ah × மின்னழுத்தம் (மின்னழுத்தம் சார்ந்தது!)
பொதுவான மாற்று குறிப்பு
| இருந்து | க்கு | பெருக்க வேண்டியது | எடுத்துக்காட்டு |
|---|---|---|---|
| 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 | எலக்ட்ரான்கள் | 6.242×10¹⁸ | 1 C ≈ 6.24×10¹⁸ e |
| எலக்ட்ரான்கள் | C | 1.602×10⁻¹⁹ | 1 e = 1.602×10⁻¹⁹ C |
விரைவான எடுத்துக்காட்டுகள்
தீர்க்கப்பட்ட சிக்கல்கள்
தொலைபேசி பேட்டரி இயக்க நேரம்
3500 mAh பேட்டரி. ஆப் 350 mA ஐப் பயன்படுத்துகிறது. எவ்வளவு நேரம் நீடிக்கும்?
இயக்க நேரம் = திறன் ÷ மின்னோட்டம் = 3500 ÷ 350 = 10 மணிநேரம் (சிறந்தது). நிஜம்: ~8-9 மணிநேரம் (செயல்திறன் இழப்புகள்).
பவர் பேங்க் சார்ஜ்கள்
20,000 mAh பவர் பேங்க். 3,000 mAh தொலைபேசியை சார்ஜ் செய்யவும். எத்தனை முழு சார்ஜ்கள்?
செயல்திறனைக் கணக்கிடுங்கள் (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 செயல்திறன். 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 சார்ஜ்கள்.
மின்னாற்பகுப்புச் சிக்கல்
1 மோல் தாமிரத்தை (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu) படிய வைக்கவும். எத்தனை கூலூம்கள்?
மோல் Cu க்கு 2 மோல் e⁻. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.
தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்
- **mAh ஆற்றல் அல்ல**: mAh மின்னூட்டத்தை அளவிடுகிறது, ஆற்றலை அல்ல. ஆற்றல் = mAh × மின்னழுத்தம் ÷ நேரம்.
- **Wh க்கு மின்னழுத்தம் தேவை**: மின்னழுத்தத்தை அறியாமல் mAh → Wh க்கு மாற்ற முடியாது. 3.7V Li-ion க்கு பொதுவானது.
- **செயல்திறன் இழப்புகள்**: உண்மையான இயக்க நேரம் கணக்கிடப்பட்டதிலிருந்து 80-90% ஆகும். வெப்பம், மின்னழுத்த வீழ்ச்சி, உள் எதிர்ப்பு.
- **மின்னழுத்தம் முக்கியம்**: 3000 mAh @ 12V ≠ 3000 mAh @ 3.7V ஆற்றலில் (36 Wh எதிராக 11 Wh).
- **மின்னோட்டம் எதிராக திறன்**: 5000 mAh பேட்டரி 1 மணிநேரத்திற்கு 5000 mA ஐ வழங்க முடியாது—அதிகபட்ச வெளியேற்ற விகிதம் கட்டுப்படுத்துகிறது.
- **ஆழமாக வெளியேற்ற வேண்டாம்**: Li-ion ~20% க்கு கீழே சிதைகிறது. மதிப்பிடப்பட்ட திறன் பெயரளவு, பயன்படுத்தக்கூடியது அல்ல.
மின்னூட்டம் பற்றிய சுவாரஸ்யமான உண்மைகள்
நீங்கள் மின் நடுநிலையானவர்
உங்கள் உடலில் ~10²⁸ புரோட்டான்கள் மற்றும் சம எண்ணிக்கையிலான எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. உங்கள் எலக்ட்ரான்களில் 0.01% ஐ நீங்கள் இழந்தால், நீங்கள் 10⁹ நியூட்டன் விலக்கு விசையை உணர்வீர்கள்—கட்டிடங்களை நசுக்கப் போதுமானது!
மின்னலின் முரண்பாடு
ஒரு மின்னல்: ~15 C மின்னூட்டம் மட்டுமே, ஆனால் 1 பில்லியன் வோல்ட்கள்! ஆற்றல் = Q×V, எனவே 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. அது 4.2 MWh—உங்கள் வீட்டிற்கு மாதக்கணக்கில் ஆற்றல் அளிக்க முடியும்!
வான் டி கிராஃப் ஜெனரேட்டர்
கிளாசிக் அறிவியல் டெமோ மில்லியன் கணக்கான வோல்ட்களுக்கு மின்னூட்டத்தை உருவாக்குகிறது. மொத்த மின்னூட்டம்? வெறும் ~10 µC. அதிர்ச்சியூட்டும் ஆனால் பாதுகாப்பானது—குறைந்த மின்னோட்டம். மின்னழுத்தம் ≠ ஆபத்து, மின்னோட்டம் கொல்லும்.
மின்தேக்கி எதிராக பேட்டரி
கார் பேட்டரி: 60 Ah = 216,000 C, மணிநேரங்களில் வெளியேற்றுகிறது. சூப்பர் மின்தேக்கி: 3000 F = 3000 C/V, வினாடிகளில் வெளியேற்றுகிறது. ஆற்றல் அடர்த்தி எதிராக சக்தி அடர்த்தி.
மில்லிகனின் எண்ணெய் துளி
1909: மில்லிகன் மின்னூட்டப்பட்ட எண்ணெய் துளிகள் விழுவதைப் பார்த்து அடிப்படை மின்னூட்டத்தை அளந்தார். அவர் e = 1.592×10⁻¹⁹ C (நவீன: 1.602) என்று கண்டறிந்தார். 1923 நோபல் பரிசை வென்றார்.
குவாண்டம் ஹால் விளைவு
எலக்ட்ரான் மின்னூட்ட குவாண்டமாக்கல் மிகவும் துல்லியமானது, இது மின்தடைத் தரத்தை வரையறுக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. துல்லியம்: 10⁹ இல் 1 பகுதி. 2019 முதல் அனைத்து அலகுகளையும் அடிப்படை மாறிலிகள் வரையறுக்கின்றன.
நிபுணர் குறிப்புகள்
- **விரைவான mAh லிருந்து C**: 3.6 ஆல் பெருக்கவும். 1000 mAh = 3600 C துல்லியமாக.
- **mAh இலிருந்து Wh**: மின்னழுத்தத்தால் பெருக்கி, 1000 ஆல் வகுக்கவும். 3.7V இல்: Wh ≈ mAh ÷ 270.
- **பேட்டரி இயக்க நேரம்**: திறனை (mAh) மின்னோட்ட இழுப்பால் (mA) வகுக்கவும். இழப்புகளுக்கு 20% விளிம்பைச் சேர்க்கவும்.
- **பவர் பேங்க் யதார்த்தம்**: மின்னழுத்த மாற்ற இழப்புகள் காரணமாக 70-80% பயன்படுத்தக்கூடிய திறனை எதிர்பார்க்கவும்.
- **பேட்டரிகளை ஒப்பிடவும்**: ஆற்றல் ஒப்பீட்டிற்கு Wh ஐப் பயன்படுத்தவும் (மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கில் கொள்கிறது). வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் mAh தவறாக வழிநடத்துகிறது.
- **மின்னூட்டப் பாதுகாப்பு**: மொத்த மின்னூட்டம் ஒருபோதும் மாறாது. 1 C வெளியே பாய்ந்தால், 1 C திரும்பிப் பாயும் (இறுதியில்).
- **தானியங்கி அறிவியல் குறியீடு**: 1 µC க்கும் குறைவான அல்லது 1 GC க்கும் அதிகமான மதிப்புகள் வாசிப்பு வசதிக்காக அறிவியல் குறியீடாகக் காட்டப்படும்.
முழுமையான அலகுகள் குறிப்பு
எஸ்ஐ அலகுகள்
| அலகு பெயர் | சின்னம் | கூலூம் சமம் | பயன்பாட்டுக் குறிப்புகள் |
|---|---|---|---|
| கூலம் | C | 1 C (base) | SI அடிப்படை அலகு; 1 C = 1 A·s = 6.24×10¹⁸ எலக்ட்ரான்கள். |
| கிலோகூலம் | kC | 1.000 kC | பெரிய தொழில்துறை மின்னூட்டங்கள்; UPS அமைப்புகள், மின்முலாம் பூசுதல். |
| மில்லிகூலம் | mC | 1.0000 mC | சிறிய ஆய்வக சோதனைகள்; மின்தேக்கி வெளியேற்றம். |
| மைக்ரோகூலம் | µC | 1.0000 µC | துல்லியமான மின்னணுவியல்; நிலையான மின்சாரம் (1 µC ≈ உணரப்பட்ட அதிர்ச்சி). |
| நானோகூலம் | nC | 1.000e-9 C | சிறிய உணரி சமிக்ஞைகள்; துல்லியமான அளவீடுகள். |
| பிகோகூலம் | pC | 1.000e-12 C | துல்லியமான கருவி; ≈ 6 மில்லியன் எலக்ட்ரான்கள். |
| ஃபெம்டோகூலம் | fC | 1.000e-15 C | ஒற்றை-எலக்ட்ரான் டிரான்சிஸ்டர்கள்; குவாண்டம் புள்ளிகள்; மிகத் துல்லியம். |
| அட்டோகூலம் | aC | 1.000e-18 C | சில-எலக்ட்ரான் குவாண்டம் அமைப்புகள்; ≈ 6 எலக்ட்ரான்கள். |
பேட்டரி திறன்
| அலகு பெயர் | சின்னம் | கூலூம் சமம் | பயன்பாட்டுக் குறிப்புகள் |
|---|---|---|---|
| கிலோஆம்பியர்-மணி | kAh | 3.60e+0 C | தொழில்துறை பேட்டரி வங்கிகள்; EV கடற்படை சார்ஜிங்; கட்டமைப்பு சேமிப்பு. |
| ஆம்பியர்-மணி | Ah | 3.600 kC | நிலையான பேட்டரி அலகு; கார் பேட்டரிகள் (60 Ah), மடிக்கணினிகள் (5 Ah). |
| மில்லிஆம்பியர்-மணி | mAh | 3.6000 C | நுகர்வோர் தரநிலை; தொலைபேசிகள் (3000 mAh), டேப்லெட்டுகள், இயர்பட்கள். |
| ஆம்பியர்-நிமிடம் | A·min | 60.0000 C | குறுகிய கால வெளியேற்றம்; அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது. |
| ஆம்பியர்-வினாடி | A·s | 1 C (base) | கூலூம் போலவே (1 A·s = 1 C); கோட்பாட்டு ரீதியாக. |
| watt-hour (@ 3.7V Li-ion) | Wh | 972.9730 C | ஆம்பியர்-மணிநேரங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய அலகுகள்; பேட்டரி மற்றும் ஆற்றல் மதிப்பீடுகளுக்கான தரநிலை. |
| milliwatt-hour (@ 3.7V Li-ion) | mWh | 972.9730 mC | ஆம்பியர்-மணிநேரங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய அலகுகள்; பேட்டரி மற்றும் ஆற்றல் மதிப்பீடுகளுக்கான தரநிலை. |
மரபு மற்றும் அறிவியல்
| அலகு பெயர் | சின்னம் | கூலூம் சமம் | பயன்பாட்டுக் குறிப்புகள் |
|---|---|---|---|
| அப்கூலம் (EMU) | abC | 10.0000 C | CGS-EMU அலகு = 10 C; காலாவதியானது, பழைய EM நூல்களில் தோன்றுகிறது. |
| ஸ்டேட்கூலம் (ESU) | statC | 3.336e-10 C | CGS-ESU அலகு ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C; காலாவதியான மின்னியல் அலகு. |
| ஃபாரடே | F | 96.485 kC | 1 மோல் எலக்ட்ரான்கள் = 96,485 C; மின்வேதியியல் தரநிலை. |
| அடிப்படை கட்டணம் | e | 1.602e-19 C | அடிப்படை அலகு e = 1.602×10⁻¹⁹ C; புரோட்டான்/எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம். |
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்
mAh மற்றும் Wh க்கு என்ன வித்தியாசம்?
mAh மின்னூட்டத்தை அளவிடுகிறது (எத்தனை எலக்ட்ரான்கள்). Wh ஆற்றலை அளவிடுகிறது (மின்னூட்டம் × மின்னழுத்தம்). வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் ஒரே mAh = வெவ்வேறு ஆற்றல். வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் உள்ள பேட்டரிகளை ஒப்பிட Wh ஐப் பயன்படுத்தவும். Wh = mAh × V ÷ 1000.
எனது பேட்டரியிலிருந்து மதிப்பிடப்பட்ட திறனை ஏன் பெற முடியவில்லை?
மதிப்பிடப்பட்ட திறன் பெயரளவு, பயன்படுத்தக்கூடியது அல்ல. Li-ion: 4.2V (முழு) இலிருந்து 3.0V (காலி) வரை வெளியேற்றுகிறது, ஆனால் 20% இல் நிறுத்துவது ஆயுட்காலத்தைப் பாதுகாக்கிறது. மாற்ற இழப்புகள், வெப்பம் மற்றும் வயதானது செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. மதிப்பிடப்பட்டதிலிருந்து 80-90% ஐ எதிர்பார்க்கவும்.
ஒரு பவர் பேங்க் எனது தொலைபேசியை எத்தனை முறை சார்ஜ் செய்ய முடியும்?
திறன் விகிதம் மட்டுமல்ல. 20,000 mAh பவர் பேங்க்: ~70-80% செயல்திறன் (மின்னழுத்த மாற்றம், வெப்பம்). செயல்திறன்: 16,000 mAh. 3,000 mAh தொலைபேசிக்கு: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 சார்ஜ்கள். நிஜ உலகில்: 4-5.
அடிப்படை மின்னூட்டம் என்றால் என்ன, அது ஏன் முக்கியம்?
அடிப்படை மின்னூட்டம் (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) என்பது ஒரு புரோட்டான் அல்லது எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டம். அனைத்து மின்னூட்டங்களும் e இன் மடங்குகளில் அளவிடப்படுகின்றன. குவாண்டம் இயக்கவியலுக்கு அடிப்படை, நுண்ணிய கட்டமைப்பு மாறிலியை வரையறுக்கிறது. 2019 முதல், e வரையறையின்படி துல்லியமானது.
உங்களுக்கு எதிர்மறை மின்னூட்டம் இருக்க முடியுமா?
ஆம்! எதிர்மறை மின்னூட்டம் என்பது எலக்ட்ரான்களின் அதிகப்படியைக் குறிக்கிறது, நேர்மறை என்பது பற்றாக்குறையைக் குறிக்கிறது. மொத்த மின்னூட்டம் இயற்கணிதமானது (ரத்து செய்யப்படலாம்). எலக்ட்ரான்கள்: -e. புரோட்டான்கள்: +e. பொருட்கள்: பொதுவாக நடுநிலைக்கு அருகில் இருக்கும் (சமமான + மற்றும் -). ஒத்த மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன, எதிர் மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன.
பேட்டரிகள் காலப்போக்கில் ஏன் திறனை இழக்கின்றன?
Li-ion: வேதியியல் எதிர்வினைகள் மெதுவாக மின்முனைப் பொருட்களைச் சிதைக்கின்றன. ஒவ்வொரு சார்ஜ் சுழற்சியும் சிறிய மீளமுடியாத மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகிறது. ஆழமான வெளியேற்றம் (<20%), அதிக வெப்பநிலை, வேகமான சார்ஜிங் ஆகியவை வயதானதை துரிதப்படுத்துகின்றன. நவீன பேட்டரிகள்: 80% திறனுக்கு 500-1000 சுழற்சிகள்.
முழுமையான கருவி அடைவு
UNITS-ல் கிடைக்கும் அனைத்து 71 கருவிகளும்