Por que as baterias são medidas em ampères-hora, mas o uso de eletricidade é medido em kilowatt-hora?

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Eu estava lendo sobre o uso de energia nas baterias e não entendo muito bem por que é medido em unidades diferentes do uso doméstico de eletricidade. Uma ampère-hora não inclui uma medida de volts. Mas meu entendimento é que a bateria tem uma tensão constante (1.5V, 9V, ...), tanto quanto o uso de eletricidade em casa (120V, 220V, ...). Portanto, não vejo por que eles têm unidades diferentes pelas quais são medidos.

Alexis K
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Para sua informação. Parece que sua pergunta aborda o assunto da medição da bateria. Aqui está um artigo recente de visão geral: batteryuniversity.com/learn/article/…
Nick Alexeev

Respostas:

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é uma medida de energia, para a qual os clientes da rede são cobrados e geralmente aparece em sua fatura em números facilmente compreendidos (0-1000, não 0-1 ou números muito grandes; intervalos que, infelizmente, confundem muitas pessoas) .kWh

UMAh

UMAhkWh

1 1kWh1000Wht1 1t2Eu(t)E(t)dt ;  E [V], Eu [UMA], t1 1,2 [h]
tyblu
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Os clientes da rede são cobrados por energia e energia. A "energia de saída" de uma bateria não pode mudar (nem criada nem destruída). Eu acho que você quer dizer "potência de saída". A capacidade de armazenamento de energia de uma bateria secundária (ou seja, recarregável) pode mudar ao longo da vida útil da bateria devido a alterações em sua estrutura (porque o trabalho foi realizado).
Argyle
A energia e a carga de saída de uma bateria mudam, @ Jos, principalmente com relação às mudanças de temperatura e consumo de corrente, mas o número de coulombs necessários para fornecer essa energia é mais constante. Eu não me importaria se você explicasse no bate-papo como alguém poderia ser cobrado apenas pelo poder.
tyblu
Meu mal, seu uso está correto. Eu pensei que era importante fazer a distinção entre poder e energia aqui, mas eles estão diretamente relacionados. A produção de energia varia com a produção de energia porque a energia é parte integrante da energia. O objetivo de uma bateria é armazenar energia e, é claro, sua produção diminuirá à medida que você a usa. Normalmente, a energia não é cobrada sozinha a clientes residenciais (embora parte do que pagamos vá para a infraestrutura), mas é cobrada a grandes clientes como "Cobranças por demanda".
Argyle
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Uma observação sobre a voltagem da bateria: A voltagem nominal da bateria é "nominal". Uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts totalmente carregada começa em torno de 14,4 volts e cai quando você extrai energia dela. A tensão real da bateria depende de vários fatores, não limitados ao estado da carga, idade da bateria, perfil de carga, química, etc., etc. Por exemplo, uma bateria de íon de lítio de 3,7V (nominal) pode iniciar a 4,15 volts e diminuir para ~ 2,7 volts antes de exigir recarga.

Watt-hora (ou kW-H) é um indicador da capacidade de armazenamento de energia da bateria, enquanto amp-horas se refere a quantos amplificadores no mínimo você pode extrair de uma bateria com carga total por uma hora antes que ela não seja mais capaz de fornecer esse nível de fluxo (talvez igual ou acima da tensão nominal?). Eles estão intimamente relacionados, mas não equivalentes. Algumas baterias são projetadas mais para dispositivos de consumo de alta corrente, enquanto outras são projetadas para durar muito tempo para dispositivos de consumo de corrente mais baixa.

Anexado: Agora que olho para a bateria do meu telefone celular, percebo que ela tem todas as três classificações impressas. É uma bateria de íon de lítio cuja tensão nominal é de 3.7V. Sua capacidade de energia está marcada como 4,81 Watt-hora. Sua classificação de carga elétrica é de 1300 milliAmp-Hours. Isso parece indicar que Energia = Tensão * Carga elétrica (pelo menos em termos de capacidade da bateria), embora eu ache que essa equação oculte o fato de que há uma integração de P = VI em andamento e que V é mais como um valor médio que uma constante, o que provavelmente fornece uma boa aproximação.

Argyle
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A voltagem de uma bateria totalmente carregada (que foi deixada sozinha por 24 horas) é bem próxima de 13 V em vez de 14,4 V. 14,4 V é a voltagem que o carregador usa em uma fase de carregamento.
22412 Gunnish
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Isso está errado: "amp-hours se refere a quantos amplificadores no mínimo você pode extrair de uma bateria com carga total por uma hora". Isso não é verdade. Você pode facilmente obter uma bateria de 2000mAH que nunca produzirá 2 amperes, mas provavelmente produzirá 500mA por 4 horas.
rocketsarefast
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Do modo como uma bateria funciona, o total de coulombs que ele pode carregar cai mais diretamente do que a energia total que pode armazenar. A tensão não é constante. Varia de acordo com o estado de carga de um, e a relação entre os dois pode ser bem diferente entre os químicos da bateria. Tudo isso significa que Ah é mais relevante para os fabricantes de baterias do que Wh ou Joules.

É claro que os joules podem ser relevantes para o projeto do circuito, portanto, essas informações estão disponíveis, mas não são incluídas na picada de som de 2 segundos denominada classificação Amp-hour. As folhas de dados da bateria podem ficar bastante complexas. Como na maioria das coisas, há uma série de vantagens e desvantagens e informações completas são mais do que um único número. Se você precisar escolher apenas dois números para caracterizar rapidamente uma bateria, Volts e Amp-hours são tão bons quanto qualquer outro e são para os quais a indústria convergiu.

Olin Lathrop
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O problema com o Ah é que ele depende da carga e, geralmente, não é especificado nas informações curtas localizadas na bateria, nem sempre está disponível no fabricante.
Gunnish
@ Finlandês: Todas as folhas de dados de bateria que eu já vi dão uma idéia do que a bateria pode produzir em uma variedade de condições, com Ah sendo muito comum. Sim, o Ah que uma bateria pode fornecer varia de acordo com o perfil atual, temperatura e outros parâmetros, mas o mesmo acontece com a energia total. Tudo é função de muitos outros parâmetros quando se trata de baterias, mas a carga total de entrega é provavelmente mais constante que outras, como a energia total de entrega.
Olin Lathrop
@ Josh: Não, não é assim tão fácil. A carga total de uma bateria pode entregar não variam com a carga. Boas folhas de dados da bateria mostrarão uma curva do Ah ou o fator de redução do valor nominal da corrente de descarga. Sua bateria de 25 Ah pode ter uma classificação de 25 ° C durante 10 h de descarga (2,5 A). Com 25 A, você pode obter 75% disso, por exemplo. Em temperatura mais baixa, ele diminuirá adicionalmente. Tudo isso varia de maneira diferente entre substâncias químicas da bateria, detalhes da construção e vários outros parâmetros. As baterias são complicadas. Vá olhar para uma folha de dados algum tempo.
precisa saber é o seguinte
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A voltagem das baterias muda ao longo da sua vida útil. A corrente é definida pelo circuito ao qual está conectado.

Como a corrente é um valor conhecido constante e pode ser prevista, e a tensão não, as unidades estão no valor que pode ser previsto.

Seu fornecimento de eletricidade é uma tensão constante e pode ser previsto.

Majenko
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Eu sinto que essa resposta concisa é muito melhor do que a resposta aceita; isso vai direto ao âmago do "por quê?", que é o que o autor da pergunta realmente queria saber.
Ryan V. Bissell
Ele não chega ao cerne do motivo, mas se a resposta estiver dizendo "O número de Coulombs de carga elétrica (segundos-ampère ou 1 / 3,6 mAh) que podem ser armazenados e recuperados de uma bateria é aproximadamente constante sua vida útil, enquanto o número de Joules de energia (J ou 1 / 3.600.000 kWh) que podem ser armazenados e recuperados da mesma bateria varia consideravelmente ao longo de sua vida útil ", então eu concordaria
codeshot
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Um fator ainda não mencionado é que, como as baterias possuem uma certa resistência interna, consumir mais corrente fará com que a tensão caia. Suponha, hipoteticamente, que uma determinada bateria descarregada forneça 12 volts ao fornecer 10mA ou 10 volts ao fornecer 100mA. O consumo de 10mA da bateria por 10 horas o descarregará tanto quanto o consumo de 100mA por uma hora, mas no cenário anterior a bateria teria fornecido 20% mais energia "útil". Ponto principal: uma fração maior da energia de uma bateria será perdida ao tentar drená-la rapidamente do que ao tentar drená-la lentamente.

As linhas de energia também têm um certo nível de resistência, e fatores similares podem ser aplicados, mas a tensão da linha que atinge o medidor de um cliente residencial geralmente não é afetada de maneira significativa pelo uso desse cliente. Uma empresa de energia poderia fornecer um amplificador a 105 volts usando 20% menos energia (por unidade de tempo) do que seria necessário para fornecer um amplificador a 126 volts. Se os clientes fossem cobrados por amp-hora, as empresas de energia teriam um incentivo para fornecer sua energia com a menor voltagem possível. Faturamento por kWh significa que o uso faturável do cliente será proporcional à quantidade de energia que a empresa de energia elétrica deverá gerar para fornecê-lo. Aliás, alguns dispositivos (por exemplo, motores de indução) costumam consumir menos corrente em tensões mais altas (enquanto executam a mesma quantidade de trabalho),

supercat
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Simplesmente um "Amp.Hour" não é uma unidade científica ou SI. Amp.hr é uma classificação que os fabricantes de baterias usam, mas porque um ampre = um Coulomb por segundo, quando multiplicados por uma hora, os dois fatores de tempo se cancelam e o resultado é simplesmente 1 Amp.Hr = 3600 Coulombs de carga, sem fator de tempo envolvido . Então, um pouco de fumaça e espelhos dos fabricantes de baterias. Se você quer realmente saber como a bateria vai funcionar, terá que parecer um pouco mais profundo do que acreditar na palavra do pessoal de vendas ...!

user217664
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A amp-hour é científica, pois tanto o ampère quanto a hora são definidos cientificamente. O amp-hour é muito usado em engenharia. Observe que a pergunta tem uma resposta aceita de sete anos atrás.
Transistor