Ang kargang de-kuryente ay ang pisikal na katangian na nagiging sanhi ng mga particle na makaranas ng puwersang elektromagnetiko. May positibo at negatibo. Ang magkatulad na karga ay nagtataboy, ang magkasalungat na karga ay nag-aakit. Pundamental sa lahat ng kimika at elektronika.

• 1 coulomb = 6.24×10¹⁸ na electron
• Proton: +1e, Electron: -1e
• Ang karga ay conserved (hindi kailanman nalilikha/nasisisira)
• Quantized sa mga multiple ng e = 1.602×10⁻¹⁹ C

Ang kuryente (I) ay ang bilis ng daloy ng karga. Q = I × t. Ang 1 ampere = 1 coulomb bawat segundo. Ang kapasidad ng baterya sa Ah ay karga, hindi kuryente. 1 Ah = 3600 C.

• Kuryente = karga bawat oras (I = Q/t)
• 1 A = 1 C/s (depinisyon)
• 1 Ah = 3600 C (1 amp sa loob ng 1 oras)
• Ang mAh ay kapasidad ng karga, hindi power

Ang mga baterya ay nag-iimbak ng karga. Na-rate sa Ah o mAh (karga) o Wh (enerhiya). Wh = Ah × Boltahe. Baterya ng telepono: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh. Mahalaga ang boltahe para sa enerhiya, hindi para sa karga.

• mAh = milliampere-hour (karga)
• Wh = watt-hour (enerhiya = karga × boltahe)
• Mas mataas na mAh = mas mahabang runtime (parehong boltahe)
• 3000 mAh ≈ 10,800 coulombs

Bago maunawaan ang karga sa paraang quantitative, ginalugad ng mga siyentipiko ang static electricity at ang misteryosong 'electric fluid.' Ang pag-imbento ng mga baterya ay nagbigay-daan sa tumpak na pagsukat ng tuluy-tuloy na daloy ng karga.

• 1600: Pinag-iba ni William Gilbert ang kuryente sa magnetismo, nilikha ang terminong 'electric'
• 1733: Natuklasan ni Charles du Fay ang dalawang uri ng kuryente (positibo at negatibo)
• 1745: Naimbento ang Leyden jar — unang capacitor, nag-iimbak ng nasusukat na karga
• 1785: Inilathala ni Coulomb ang inverse-square law F = k(q₁q₂/r²) para sa puwersang de-kuryente
• 1800: Inimbento ni Volta ang baterya — nagbigay-daan sa tuluy-tuloy at nasusukat na daloy ng karga
• 1833: Natuklasan ni Faraday ang mga batas ng electrolysis — iniugnay ang karga sa kimika (Faraday constant)

Ang coulomb ay nag-evolve mula sa mga praktikal na depinisyon na batay sa mga pamantayang electrochemical patungo sa modernong depinisyon na nakatali sa ampere at segundo.

• 1881: Unang praktikal na coulomb na tinukoy sa pamamagitan ng silver electroplating standard
• 1893: Ginawang standard ng Chicago World's Fair ang coulomb para sa internasyonal na paggamit
• 1948: Tinukoy ng CGPM ang coulomb bilang 1 ampere-second (1 C = 1 A·s)
• 1960-2018: Tinukoy ang Ampere sa pamamagitan ng puwersa sa pagitan ng mga parallel na konduktor, na ginagawang hindi direkta ang coulomb
• Problema: Ang depinisyon ng Ampere na batay sa puwersa ay mahirap matamo nang may mataas na katumpakan
• 1990s-2010s: Ang quantum metrology (Josephson effect, quantum Hall effect) ay nagbigay-daan sa pagbilang ng mga electron

Noong Mayo 20, 2019, ang elementary charge ay itinakda nang eksakto, na muling nagbigay-kahulugan sa ampere at ginawang reproducible ang coulomb mula sa mga fundamental constant.

• Bagong depinisyon: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C eksakto (zero uncertainty ayon sa depinisyon)
• Ang elementary charge ay isa nang defined constant, hindi isang sinusukat na halaga
• 1 coulomb = 6.241509074 × 10¹⁸ elementary charges (eksakto)
• Ang mga single-electron tunneling device ay maaaring magbilang ng mga electron isa-isa para sa tumpak na mga pamantayan ng karga
• Quantum metrology triangle: boltahe (Josephson), resistensya (quantum Hall), kuryente (electron pump)
• Resulta: Anumang laboratoryo na may quantum equipment ay maaaring mag-realize ng coulomb nang independent

Ang 2019 redefinition ay kumakatawan sa 135+ taon ng pag-unlad mula sa mga pamantayang electrochemical patungo sa quantum precision, na nagbibigay-daan sa susunod na henerasyon ng elektronika at pag-iimbak ng enerhiya.

• Teknolohiya ng Baterya: Mas tumpak na pagsukat ng kapasidad para sa mga de-kuryenteng sasakyan, grid storage
• Quantum computing: Tumpak na kontrol ng karga sa mga qubit at single-electron transistor
• Metrology: Maaaring i-realize ng mga pambansang laboratoryo ang coulomb nang independent nang walang reference artifacts
• Kimika: Ang Faraday constant ay eksakto na ngayon, nagpapabuti sa mga kalkulasyon sa electrochemistry
• Consumer electronics: Mas mahusay na mga pamantayan para sa mga rating ng kapasidad ng baterya at mga fast charging protocol

• Shortcut sa mAh to C: I-multiply sa 3.6 → 1000 mAh = 3600 C eksakto
• Ah to C: I-multiply sa 3600 → 1 Ah = 3600 C (1 amp sa loob ng 1 oras)
• Mabilis na mAh to Wh (3.7V): Hatiin sa ~270 → 3000 mAh ≈ 11 Wh
• Wh to mAh (3.7V): I-multiply sa ~270 → 11 Wh ≈ 2970 mAh
• Elementary charge: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C (i-round mula sa 1.602)
• Faraday constant: F ≈ 96,500 C/mol (i-round mula sa 96,485)

Ang pag-unawa sa mga rating ng baterya ay pumipigil sa kalituhan sa pagitan ng karga (mAh), boltahe (V), at enerhiya (Wh). Ang mga panuntunang ito ay nakakatipid ng oras at pera.

• Ang mAh ay sumusukat ng KARGA, hindi power o enerhiya — ito ay kung gaano karaming electron ang maaari mong ilipat
• Para makuha ang enerhiya: Wh = mAh × V ÷ 1000 (kritikal ang boltahe!)
• Parehong mAh sa magkaibang boltahe = magkaibang enerhiya (12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh)
• Mga power bank: Asahan ang 70-80% na magagamit na kapasidad (pagkalugi sa conversion ng boltahe)
• Runtime = Kapasidad ÷ Kuryente: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 oras (ideal, magdagdag ng 20% margin)
• Karaniwang Li-ion: 3.7V nominal, 4.2V puno, 3.0V walang laman (saklaw na magagamit ~80%)

• Karga mula sa kuryente: Q = I × t (coulombs = amperes × segundo)
• Runtime: t = Q / I (oras = amp-hours / amps)
• Enerhiya mula sa karga: E = Q × V (watt-hours = amp-hours × volts)
• Inayos para sa kahusayan: Magagamit = Na-rate × 0.8 (isaalang-alang ang mga pagkalugi)
• Electrolysis: Q = n × F (coulombs = moles ng electron × Faraday constant)
• Enerhiya ng capacitor: E = ½CV² (joules = ½ farads × volts²)

• Pagkalito sa mAh at mWh — karga vs enerhiya (kailangan ng boltahe para mag-convert!)
• Pagbabalewala sa boltahe kapag nagkukumpara ng mga baterya — gamitin ang Wh para sa paghahambing ng enerhiya
• Pag-aakala ng 100% kahusayan ng power bank — 20-30% ang nawawala sa init at conversion ng boltahe
• Pagkakamali sa C (coulombs) at C (discharge rate) — ganap na magkaibang kahulugan!
• Pag-aakala na mAh = runtime — kailangang malaman ang kasalukuyang paggamit (runtime = mAh ÷ mA)
• Malalim na pag-discharge ng Li-ion sa ibaba 20% — nagpapaikli ng buhay, rated capacity ≠ usable capacity

Ang Coulomb (C) ay ang base unit ng SI para sa karga. Tinukoy mula sa ampere at segundo: 1 C = 1 A·s. Ang mga prefix mula pico hanggang kilo ay sumasaklaw sa lahat ng praktikal na saklaw.

• 1 C = 1 A·s (eksaktong depinisyon)
• mC, µC, nC para sa maliliit na karga
• pC, fC, aC para sa quantum/precision work
• kC para sa malalaking pang-industriyang sistema

Ang Ampere-hour (Ah) at milliampere-hour (mAh) ay standard para sa mga baterya. Praktikal dahil direkta silang nauugnay sa paggamit ng kuryente at runtime. 1 Ah = 3600 C.

• mAh — mga smartphone, tablet, earbud
• Ah — mga laptop, power tool, baterya ng kotse
• kAh — mga de-kuryenteng sasakyan, pang-industriyang UPS
• Wh — kapasidad ng enerhiya (nakadepende sa boltahe)

Ang elementary charge (e) ay pundamental na yunit sa pisika. Faraday constant sa kimika. Mga yunit ng CGS (statcoulomb, abcoulomb) sa mga lumang aklat.

• e = 1.602×10⁻¹⁹ C (elementary charge)
• F = 96,485 C (Faraday constant)
• 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C (ESU)
• 1 abC = 10 C (EMU)

Lahat ng karga ay quantized sa mga multiple ng elementary charge e. Hindi ka maaaring magkaroon ng 1.5 na electron. Ang mga quark ay may fractional charge (⅓e, ⅔e) ngunit hindi kailanman umiiral nang mag-isa.

• Pinakamaliit na libreng karga: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
• Electron: -1e, Proton: +1e
• Lahat ng bagay ay may N×e na karga (integer N)
• Pinatunayan ng Millikan oil drop ang quantization (1909)

Ang 1 mole ng mga electron ay nagdadala ng 96,485 C ng karga. Tinatawag na Faraday constant (F). Pundamental sa electrochemistry at kimika ng baterya.

• F = 96,485.33212 C/mol (CODATA 2018)
• 1 mole e⁻ = 6.022×10²³ na electron
• Ginagamit sa mga kalkulasyon ng electrolysis
• Nag-uugnay ng karga sa mga reaksyong kemikal

Puwersa sa pagitan ng mga karga: F = k(q₁q₂/r²). Ang magkatulad na karga ay nagtataboy, ang magkasalungat ay nag-aakit. Pundamental na puwersa ng kalikasan. Nagpapaliwanag sa lahat ng kimika at elektronika.

• k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
• F ∝ q₁q₂ (produkto ng mga karga)
• F ∝ 1/r² (inverse square law)
• Nagpapaliwanag sa istraktura ng atom, bonding

Bawat device na pinapagana ng baterya ay may rating ng kapasidad. Mga Smartphone: 2500-5000 mAh. Mga Laptop: 40-100 Wh. Mga Power bank: 10,000-30,000 mAh.

• iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
• MacBook Pro: ~100 Wh (limitasyon sa airline)
• AirPods: ~500 mAh (pinagsama)
• Power bank: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh

Ang mga baterya ng EV ay na-rate sa kWh (enerhiya), ngunit ang kapasidad ay kAh sa boltahe ng pack. Tesla Model 3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah. Napakalaki kumpara sa mga telepono!

• Tesla Model 3: 75 kWh (214 Ah @ 350V)
• Nissan Leaf: 40 kWh (114 Ah @ 350V)
• Pag-charge ng EV: 50-350 kW DC fast
• Pag-charge sa bahay: ~7 kW (32A @ 220V)

Ang electroplating, electrolysis, mga capacitor bank, mga UPS system ay lahat may kinalaman sa malalaking paglilipat ng karga. Pang-industriyang UPS: 100+ kAh na kapasidad. Mga Supercapacitor: farads (C/V).

• Electroplating: 10-1000 Ah na proseso
• Pang-industriyang UPS: 100+ kAh na backup
• Supercapacitor: 3000 F = 3000 C/V
• Tama ng kidlat: ~15 C karaniwan

I-multiply ang mAh sa 3.6 para makuha ang coulombs. 1000 mAh = 3600 C.

• 1 mAh = 3.6 C (eksakto)
• 1 Ah = 3600 C
• Mabilis: mAh × 3.6 → C
• Halimbawa: 3000 mAh = 10,800 C

Hatiin ang mAh sa ~270 para sa Wh sa 3.7V Li-ion voltage.

• Wh = mAh × V ÷ 1000
• Sa 3.7V: Wh ≈ mAh ÷ 270
• 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
• Mahalaga ang boltahe para sa enerhiya!

Runtime (h) = Baterya (mAh) ÷ Kuryente (mA). 3000 mAh sa 300 mA = 10 oras.

• Runtime = Kapasidad ÷ Kuryente
• 3000 mAh ÷ 300 mA = 10 h
• Mas mataas na kuryente = mas maikling runtime
• Pagkalugi sa kahusayan: asahan ang 80-90%

3500 mAh na baterya. Gumagamit ang app ng 350 mA. Gaano katagal bago maubos?

Runtime = Kapasidad ÷ Kuryente = 3500 ÷ 350 = 10 oras (ideal). Tunay: ~8-9 na oras (pagkalugi sa kahusayan).

20,000 mAh na power bank. I-charge ang 3,000 mAh na telepono. Ilang buong charge?

Isaalang-alang ang kahusayan (~80%): 20,000 × 0.8 = 16,000 epektibo. 16,000 ÷ 3,000 = 5.3 na charge.

Magdeposito ng 1 mole ng tanso (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Ilang coulombs?

2 moles e⁻ bawat mole ng Cu. 2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah.

Ang iyong katawan ay may ~10²⁸ na proton at parehong bilang ng electron. Kung mawalan ka ng 0.01% ng mga electron, mararamdaman mo ang 10⁹ newtons ng pagtataboy—sapat na upang durugin ang mga gusali!

Isang tama ng kidlat: mayroon lamang ~15 C ng karga, ngunit 1 bilyong volts! Enerhiya = Q×V, kaya 15 C × 10⁹ V = 15 GJ. Iyon ay 4.2 MWh—kayang paganahin ang iyong bahay sa loob ng maraming buwan!

Ang klasikong demo sa agham ay nagbubuo ng karga hanggang sa milyun-milyong volts. Kabuuang karga? ~10 µC lamang. Nakakagulat ngunit ligtas—mababang kuryente. Ang boltahe ≠ panganib, ang kuryente ang nakamamatay.

Baterya ng kotse: 60 Ah = 216,000 C, naglalabas sa loob ng ilang oras. Supercapacitor: 3000 F = 3000 C/V, naglalabas sa loob ng ilang segundo. Densidad ng enerhiya vs densidad ng power.

1909: Sinukat ni Millikan ang elementary charge sa pamamagitan ng pagmamasid sa pagbagsak ng mga may kargang patak ng langis. Nahanap niya ang e = 1.592×10⁻¹⁹ C (moderno: 1.602). Nanalo ng 1923 Nobel Prize.

Ang quantization ng karga ng electron ay napakatumpak, ginagamit upang tukuyin ang pamantayan ng resistensya. Katumpakan: 1 bahagi sa 10⁹. Ang mga fundamental constant ang nagtatakda ng lahat ng yunit mula noong 2019.

Sinusukat ng mAh ang karga (gaano karaming electron). Sinusukat ng Wh ang enerhiya (karga × boltahe). Ang parehong mAh sa magkaibang boltahe = magkaibang enerhiya. Gamitin ang Wh para paghambingin ang mga baterya sa iba't ibang boltahe. Wh = mAh × V ÷ 1000.

Ang rated capacity ay nominal, hindi magagamit. Li-ion: nag-discharge mula 4.2V (puno) hanggang 3.0V (walang laman), ngunit ang paghinto sa 20% ay nagpapanatili ng buhay. Ang mga pagkalugi sa conversion, init, at pagtanda ay nagbabawas ng epektibong kapasidad. Asahan ang 80-90% ng rated.

Hindi simpleng ratio ng kapasidad. 20,000 mAh na power bank: ~70-80% na mahusay (conversion ng boltahe, init). Epektibo: 16,000 mAh. Para sa 3,000 mAh na telepono: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5 na charge. Sa tunay na mundo: 4-5.

Ang elementary charge (e = 1.602×10⁻¹⁹ C) ay ang karga ng isang proton o electron. Lahat ng karga ay quantized sa mga multiple ng e. Pundamental sa quantum mechanics, nagtatakda ng fine structure constant. Mula noong 2019, ang e ay eksakto ayon sa depinisyon.

Oo! Ang negatibong karga ay nangangahulugang sobra ng mga electron, ang positibo ay nangangahulugang kakulangan. Ang kabuuang karga ay algebraic (maaaring mag-cancel). Mga electron: -e. Mga proton: +e. Mga bagay: karaniwang malapit sa neutral (pantay na + at -). Ang magkatulad na karga ay nagtataboy, ang magkasalungat ay nag-aakit.

Li-ion: ang mga reaksyong kemikal ay dahan-dahang sumisira sa mga materyales ng elektrod. Bawat cycle ng pag-charge ay nagdudulot ng maliliit na hindi maibabalik na pagbabago. Ang malalim na pag-discharge (<20%), mataas na temperatura, mabilis na pag-charge ay nagpapabilis ng pagtanda. Mga modernong baterya: 500-1000 cycle hanggang 80% na kapasidad.