Ток заряда: Рекомендуемый ток зарядки

Содержание

Способы заряда аккумуляторных батарей

Заряд аккумуляторных батарей производят от источника постоянного тока. Для протекания зарядного тока необходимо, чтобы напряжение зарядного устройства было больше э. д. с. батареи.

Наиболее широко распространены два способа заряда: при постоянном зарядном токе и постоянном напряжении. Реже применяются модифицированный заряд, при котором изменяются ток и напряжение, и ускоренный заряд, представляющий собой заряд большими токами.

При любом способе заряда температура электролита в батареях должна быть не выше 50°С.

Заряд постоянным током

Заряд при стабилизации напряжения постоянного подзаряда (Uпзб) по графику UI производят при ограничении первоначального зарядного тока (Iогр.) зарядных устройств на уровне не более 0,3С10 (если в сопроводительной документации на данный тип элементов не указан меньший ток ограничения).

Величина напряжения постоянного подзаряда (Uпзб) батареи определяется как произведение величины напряжения подзаряда (Uпз), заданного производителем для данного типа аккумуляторов, на их число n в составе батареи.

По мере заряда батареи, когда напряжение заряда достигнет значения Uпзб (момент времени t1), зарядные устройства выйдут из режима ограничения тока. Ток заряда батареи начнет уменьшаться и в конце заряда достигнет величины, равной току содержания.

Длительность заряда таким режимом до полного восстановления емкости батареи — около суток. Данный режим заряда батареи является наиболее щадящим для аккумуляторов, поскольку исключает перезаряд батареи и не требует перестройки выходного напряжения зарядных устройств. Его также применяют при отсутствии у зарядных устройств автоматического переключения установок повышенного напряжения заряда и напряжения постоянного подзаряда батареи.

Заряд АКБ при повышенном напряжении

Заряд при повышенном зарядном напряжении по графику I,U позволяет значительно сократить время ввода батареи в действие, однако требует наличия у зарядных устройств автоматики переключения напряжения с повышенного значения при заряде на значение напряжения постоянного подзаряда.

Перед началом заряда батареи выходное напряжение зарядных устройств устанавливается на уровне (2,35×n) В, где n — число элементов в батарее, а суммарный зарядный ток ограничивают на уровне (0,1 — 0,3)Iогр. По мере заряда батареи, когда напряжение заряда достигнет значения (2,35×n) В, зарядные устройства выйдут из режима ограничения тока и зарядный ток начнет уменьшаться. Для полного заряда батареи повышенным напряжением достаточно 12 часов, после чего зарядные устройства должны быть переведены на установку стабилизации напряжения постоянного подзаряда (Uпзб).

Зарядный ток батареи при этом резко уменьшится, поскольку напряжение поляризации элементов может превышать величину подзарядного напряжения. По мере снижения поляризации элементов зарядный ток увеличивается до величины тока содержания для данной степени заряженности батареи. Заряд считается завершённым, если напряжение элементов не возрастает в течение двух последующих часов.

Как заряжать тяговые аккумуляторы | ЭлектроФорс

Зарядные устройства используют разные технологии и алгоритмы, отличаются мощностью и размерами, но имеют общий принцип работы — аккумуляторы заряжаются потому, что напряжение на выходе с зарядного устройства выше, чем напряжение на клеммах аккумулятора. Разница напряжений заставляет ток течь от источника (зарядного устройства) к нагрузке (аккумуляторной батарее).

Содержание статьи

АКБ стартовые и глубокого разряда

Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Так выглядят ячейки различных свинцово-кислотных аккумуляторов — жидко-кислотного, AGM и гелевого

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала. Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах —  положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

У аккумуляторов глубокого разряда (тяговых) толстые пластины. Именно благодаря толстым пластинам и плотному активному материалу в решетках,  тяговые аккумуляторы и держат заряд на протяжении длительного времени. Чтобы диффузия произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин, тяговые аккумуляторы заряжают в несколько стадий.  Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Кривые изменения тока и напряжения при зарядке тяговых аккумуляторов в три стадии

Первый этап трехступенчатой зарядки – фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Ток заряда во время первого этапа составляет 10 – 100 % от емкости аккумулятора и зависит от типа аккумуляторной батареи. Тяговый аккумулятор воспринимает такой ток до тех пор, пока не достигнет первого контрольного напряжения зарядки и не зарядится до 80% емкости. После этого, его способность усваивать ток резко уменьшается. Это первое контрольное напряжение называется напряжением абсорбции, а следующий этап зарядки – фазой абсорбции.

Для аккумуляторных батарей емкостью 200 Ач и более используйте такие зарядные устройства:

  • Ultra Light
    зарядное устройство

  • 30 Ампер

  • Зарядные профили для Gel, AGM, жидко-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов. Режим блока питания и половинной мощности. Вход для BMS

  • Два выхода &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Каждый выход зарядного устройства способен нести максимальный ток. Суммарный ток не превышает 30 А

  • Pro Combi
    инвертор-зарядное

  • 50 Ампер

  • Специально созданное для катеров и яхт комби устройство. Инвертор — номинальная мощность 1600 ВА, пиковая — 3000 Вт. Зарядное — 50 А

  • Автоматический переключатель источника питания &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Устройство автоматически подключает бортовую сеть к береговой и переключает ее на инвертор. Скорость переключения 20 мс

  • Ultra
    зарядное устройство

  • 60 Ампер

  • Морское зарядное устройство. КПД > 90%. Три выхода. 12 зарядных профилей. Gel, AGM, жидкий-электролит, LiFePO4.

  • Температурный датчик в комплекте &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Устройство уменьшает зарядное напряжение, если температура аккумулятора превышает 20 С

Во время первой стадии аккумулятору за короткое время передается большое количество энергии, этот этап зарядки очень эффективен и приносит тяговому аккумулятору 75-80% его емкости.

Стадия поглощения

Стадия абсорбции протекает при напряжении, достигнутом в конце первого этапа зарядки, а аккумулятор потребляет только то количество тока, которое может усвоить при этом напряжении. Ток непрерывно уменьшается, до тех пор, пока аккумулятор не достигнет состояния полной зарядки.

Зарядка и разряд аккумулятора — это процесс диффузии внутри батареи. Когда аккумулятор быстро, но не глубоко разряжается, диффузия не распространяется вглубь активного материала аккумуляторных пластин и химические реакции протекают только на их поверхности. После неглубокого разряда вторая фаза зарядки может быть короткой или совсем отсутствовать.

Однако при длительном и глубоком разряде требуется продолжительный этап абсорбции.

Стадия абсорбции – это компромисс между высоким напряжением и временем зарядки. Во время нее аккумулятор получает оставшиеся 20-25 процентов энергии и считается заряженным, когда при постоянном напряжении потребляемый ток опускается до 2 процентов емкости.

Поддерживающая зарядка

Третья стадия – это поддерживающая зарядка. После того как потребляемый аккумулятором ток уменьшился до 1-2 процентов от емкости, зарядное устройство понижает напряжение до 13,4 – 13,8 вольт, чтобы не допустить неконтролируемого закипания и вытекания электролита.

Слишком высокое поддерживающее напряжение ведет к ускоренному старению из-за коррозии положительных пластин, а недостаточное не позволяет аккумулятору оставаться полностью заряженным и приводит к сульфатации. Поддерживающее напряжение отличается для тяговых аккумуляторов с жидким электролитом и VRLA аккумуляторов.

Стабилизация

Сульфатация пластин тягового аккумулятора в зависимости от количества циклов заряда-разряда

Фаза стабилизации или выравнивания используется для предотвращения преждевременного старения свинцово-кислотных батарей с жидким электролитом. Это дополнительный, часто пропускаемый этап, который начинается после того как зарядка подойдет к концу. При стабилизации процесс не прекращается, а ток в 4 процента от емкости, продолжает заряжать батарею до тех пор, пока напряжение не повысится до 15,5 -16,2 вольта.

Фаза стабилизации приводит тяговые аккумуляторы к максимальному заряду, контролируемому закипанию электролита и растворению кристаллов сульфата свинца, образовавшихся на поверхности пластин. Стабилизацию батарей с жидким электролитом выполняют каждые 20-50 циклов. Гелевые и AGM батареи стабилизации не подвергают.

Ток и напряжение заряда

Напряжение заряда

Толстые пластины обслуживаемых тяговых аккумуляторов с жидким электролитом допускают повышенное напряжение второй стадии зарядки – 14.8 В. Для AGM, гелевых и необслуживаемых аккумуляторов с жидким электролитом это напряжение — 14.4 – 14,7 В.

Графики заряда аккумулятора с жидким электролитом и гелевого аккумулятора Trojan. Скачать инструкцию по зарядке аккумуляторов Trojan

 

Гелевые аккумуляторы наиболее чувствительны к повышенному напряжению, поэтому их рекомендуется заряжать в диапазоне 13,8 – 14,4 вольта.

Напряжение заряда для тяговых аккумуляторов Trojan и DEKA
Тип аккумулятора С жидким электролитом AGM Гелевые
Марка Trojan SCS 150 DEKA DС 31 Trojan 31-AGM Trojan 31-GEl DEKA 8G31
Напряжение абсорбции, В 14,8 14,8 14,1-14,7 14,1-14,4 13,8-14,6
Поддерживающее напряжение, В 13,2 13,4 13,5 13,5 13,4-13,6

Напряжение заряда отличается для аккумуляторов разных марок, поэтому в первую очередь руководствуйтесь рекомендациями производителей, а не типом тягового аккумулятора

Ток заряда

Зависит от типа аккумуляторов и определяется в процентах от емкости С20. Чем выше ток, тем быстрее зарядка, но тем больше опасность перегреть и разрушить аккумулятор.  Допустимый максимальный ток для разных типов тяговых аккумуляторов:

  • Литиевые аккумуляторы – 100% С20
  • AGM аккумуляторы – 30-50% С20
  • Гелевые – до 30% С20
  • Аккумуляторы с жидким электролитом -10-25% С20,
Ток заряда для тяговых аккумуляторов Trojan и DEKA
Тип аккумулятора С жидким электролитом AGM Гелевые
Марка Trojan SCS 150 DEKA DС 31 Trojan 31-AGM Trojan 31-GEl DEKA 8G31
Ток зарядки % С20 10-13  20 20 10-13 25-30

 Время зарядки аккумулятора

Время зарядки тягового аккумулятора зависит от емкости, которую требуется восстановить, типа аккумулятора и тока зарядки.  Чем меньше разряжен аккумулятор и выше зарядный ток, тем быстрее батарея будет готова к повторной работе.

На катере или в автомобиле заряжайте дополнительный аккумулятор от генератора с помощью DC-DC зарядного устройства:

  • Sterling Power BB1260

    Входное напряжение 11-20 Вольт

  • 12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp

    Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-20 Вольт

  • Максимальный ток 60 А &nbsp&nbsp&nbsp

    Есть режим 50% мощности

  • Быстрая зарядка постоянным током

  • Режимы для GEL(2), AGM(2), LiFePO4, кальциевых и жидко-кислотных аккумуляторов &nbsp&nbsp&nbsp

    9 режимов зарядки. Возможность создать собственный зарядный профиль

  • — &nbsp&nbsp&nbsp

    Класс защиты IP21

  • Sterling Power BB1230

  • 12->12 Вольт

  • Максимальный ток 30 А

  • Быстрая зарядка постоянным током &nbsp&nbsp&nbsp

    Четырехступенчатый зарядный профиль. Постоянный ток, постоянное напряжение, кондиционирование и поддерживающая зарядка

  • Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов

  • Sterling Power BBW1212

  • 12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp

    Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-16 Вольт. Выходного 13-15,1

  • Максимальный ток 28 А &nbsp&nbsp&nbsp

    Максимальный ток, потребляемый устройством. Работает с генератором любой мощности

  • Безопасно для LiFePO4 АКБ

  • Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов

  • Водонепроницаемое &nbsp&nbsp&nbsp

    Класс защиты IP68

На время зарядки влияет продолжительность стадии абсорбции (последние 20% зарядки), которая составляет около четырех часов. Во время абсорбции потребляемый аккумулятором ток не зависит от мощности зарядного устройства, а определяется самим аккумулятором.

Приблизительно время зарядки аккумулятора можно рассчитать по формуле:

T = Co/(Ai-Ab)*eff + Tabs

Т – продолжительность зарядки

Tabs – продолжительность второй стадии зарядки

Ai – ток зарядного устройства

Аb –ток, потребляемый подключенным оборудованием

Co –емкость аккумулятора, которую требуется восстановить

eff – эффективность аккумуляторов. 1,1 для AGM, 1,15 для гелевых и 1,2 для жидко-кислотных

Продолжительность второй стадии зарядки зависит от степени разряда аккумулятора, по- разному определяется разными моделями зарядных устройств и составляет от тридцати минут до восьми часов.

Эффективность аккумулятора

Эффективность аккумуляторов – еще один фактор от которого зависит продолжительность зарядки. При заряде аккумулятору передается больше ампер часов, чем забирается во время разряда. Отношение этих двух величин называется эффективностью зарядки.

Зарядная эффективность тягового аккумулятора близка к 100% до тех пор, пока не начинается газообразование, которое означает, что часть зарядного тока не превращается в химическую энергию, сохраняемую в пластинах, а используется для разложение воды на кислород и водород. Ампер часы, сохраненные в пластинах отдаются во время разряда, а истраченные на разложение воды теряются безвозвратно. Размер потерь и зарядная эффективность аккумулятора зависят от:

  • Типа аккумуляторов. Низкое газовыделение – высокая эффективность
  • Способа зарядки. Если аккумуляторы эксплуатируются в режиме частичного заряда и разрядки и заряжаются до 100% только время от времени, эффективность заряда будет выше, чем если аккумулятор заряжается до 100 процентов после каждого разряда.
  • Тока и напряжения зарядки. Когда аккумуляторы заряжаются высоким током, высоким напряжением и при высокой температуре, газообразование начинается раньше и происходит более интенсивно. Это уменьшает эффективность зарядки.

Средняя эффективность тяговых аккумуляторов с жидким электролитом —  80%, а гелевых и AGM аккумуляторов глубокого разряда> 90%. Это значит, что потери энергии у этих аккумуляторов меньше, время зарядки короче.

Как правильно зарядить тяговый аккумулятор

  • Аккумулятор служит дольше, если разряжать его на 30-50% емкости
  • Разрядка в 70 процентов — это максимальная безопасная величина
  • Не оставляйте аккумуляторы разряженными на продолжительное время
  • Заряжайте аккумуляторы после каждого использования
  • Не устанавливайте старые и новые аккумуляторы в одну батарею

Используйте для тяговых аккумуляторов зарядное устройство с режимом именно для вашего типа аккумулятора. Для разных типов АКБ требуются различные алгоритмы, напряжение и продолжительность зарядки.

При высокой влажности и загрязнении заряжайте тяговые аккумуляторы такими устройствами:

  • Sterling Power PSP1255

  • Напряжение 12 или 24 Вольта

  • 10 Ампер &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    10 Ампер при напряжении 12 Вольт. 5 Ампер при напряжении 24 вольта

  • 2 выхода

  • 1 режим зарядки

  • IP68

  • Sterling Power BBW1212

  • Напряжение 12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Входное напряжение 12 Вольт. Выходное 12, 24 или 36 Вольт. Зависит от модели

  • 28 Ампер &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Максимальный потребляемый ток. Выходной ток зависит от модели устройства

  • 1 выход

  • 8 программ зарядки &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    AGM(2), GEL(2), жидко-кислотные обслуживаемые и необслуживаемые, кальциевые и LiFePO4 аккумуляторы. Всего 8 зарядных профилей

  • IP68

  • Victron IP67 24/12

  • Напряжение 24 Вольта

  • 12 Ампер &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    Регулируемый ток зарядки

  • 1 выход &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

  • 3 программы зарядки &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

    AGM, GEL, жидко-кислотные и LiFePO4 аккумуляторы. Возможность создать собственный зарядный профиль

  • IP67

    Полностью водонепроницаемое

Недозарядка

При регулярной недозарядке на пластинах аккумулятора образуются нерастворимые кристаллы сульфата свинца, которые сильно снижают производительность тяговой батареи. Сульфат свинца повышает сопротивление, из-за этого зарядное устройство неправильно устанавливает напряжения заряда, и еще больше недозаряжает аккумулятор.

Аккумуляторы с сульфатированными пластинами нельзя вернуть к нормальному состоянию, поэтому их приходится заменять, поэтому заряжайте аккумуляторы полностью и проводите выравнивание батарей с жидким электролитом каждые шесть восемь недель.

Перезарядка

Имеет особенно трагичные последствия для гелевых и AGM аккумуляторов. При постоянной перезарядке электролит выкипает и возникает термический разгон, при котором аккумулятор становится все горячее и горячее.

 

ток заряда ибп

В технических характеристиках источника бесперебойного питания указывается ток заряда. Эта максимальная величина тока в амперах, которым заряжается внешняя аккумуляторная батарея или батарейный комплект.

Обращаем Ваше внимание, что в случае последовательного соединения аккумуляторов в блоке, по ним течет одинаковый ток, т.е. ток указанный в характеристиках зарядного устройства ИБП. В случае параллельного соединения, ток разделяется на равные части по количеству аккумуляторов. Еще раз уточним, что как в первом, так и во втором случае, аккумуляторы должны быть одинаковыми по бренду, модели и партии производства.

На что влияет ток заряда ИБП?

  1. Диапазон возможных емкостей, подключаемых к ИБП внешних аккумуляторов. Оптимальным считается ток заряда равный 10% емкости АКБ.
    • Например, батарея емкостью 150 Ah должна заряжаться током до 15 Ампер. С учетом того, что по мере заряда напряжение на АКБ растет, а ток падает, допускается превышение значения тока до 20% емкости. Но частые циклы заряда большим током снижает срок службы AGM аккумулятора. Меньший ток заряда менее опасен для АКБ, однако влечет за собой увеличение скорости заряда АКБ.
  • Скорость заряда аккумуляторов. В условиях, когда отключения электроэнергии частые, необходимо максимально быстро за время пока есть внешнее электропитание, зарядить аккумуляторы, что бы быть готовым к следующему отключению. В таком случае надо выбирать ИБП с максимальным током заряда.

Диапазон емкости, приемлемый для конкретного тока заряда можно условно вычислить по формуле или посмотреть в таблице:

ток заряда ИБПЕмкость минимальная Оптимальная емкость АКБМаксимальная емкость АКБ
ток*5ток*10ток*15
62865100
83875, 100120
1045, 55100150
1255, 65100,120150
1575120, 150150, 200
20100150,200250
25100,120150,200250
30150200,250300

Алгоритмы заряда аккумуляторных батарей | Микропроцессорные Технологии

 

Аккумулятор – это химический источник тока. Его основной особенностью является возможность повторного накопления энергии, то есть осуществления процесса заряда. В системах оперативного постоянного тока (далее – СОПТ) в основном применяются свинцово-кислотные аккумуляторы. Принцип их работы основан на химических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты. 

При подключении к электродам аккумулятора нагрузки начнется процесс разряда. Во время разряда происходит преобразование свинца, диоксида свинца, серной кислоты в свободные электроны, воду и сульфаты свинца. Во время заряда идет обратная реакция сульфаты свинца разрушаются, восстанавливается свинец и серная кислота. 

Алгоритм заряда описывает как нужно заряжать аккумулятор: какие нужно поддерживать напряжения и тока и в течение какого времени. Благодаря алгоритмам заряда и принципам, заложенным в их основу, обеспечивается: 

  • Быстрая скорость заряда
  • Безопасность 
  • Максимальное сохранение ресурса 
  • Замедление старения  

В процессе разряда аккумулятора образовались сульфаты свинца. Чтобы восстановить уровень заряда аккумулятора и его емкость необходимо преобразовать максимально возможное количество сульфатов свинца в свинец на катоде и оксид свинца на катоде. 

При подаче на аккумулятор напряжения большего, чем на нем, начинается процесс заряда. Чем выше поданное напряжение, тем интенсивней будет протекать химическая реакция и тем больший ток будет течь через аккумулятор. 

Если величина поданного напряжения будет недостаточна, то ток протекающий через аккумулятор будет слишком мал и заряд будет протекать очень медленно. Из-за этого не произойдет разрушение сульфатов свинца, образовавшихся при разряде, и емкость аккумулятора не восстановится. 

При повышенном напряжении заряда повышается скорость протекания химических реакций и величина тока и, следовательно, повышению температуры аккумулятора. Ближе к концу заряда процесс электролиза воды начинает преобладать и происходит так называемое закипание электролита аккумулятора из-за выделения кислорода и водорода. Это опасно по следующим причинам: 

  • Существует риск взрыва выделившегося водорода
  • Потеря воды в аккумуляторе приведет к снижению плотности электролита и снижению ресурса аккумулятора  

Поэтому очень важно при заряде аккумулятора поддерживать необходимый уровень тока и напряжения. 

Способ заряда конкретного аккумулятора определяется его производителем. Наиболее распространенными являются следующие методы заряда: U, IU, IUI. 

Рассмотрим каждый из них. 

 


Метод заряда U 


 

Метод U является самым простым методом заряда. Напряжение в режиме заряда от режима подзаряда не отличается. Обычно напряжение подзаряда составляет 2,25 В/элемент. Если батарея состоит из 17 12 В аккумуляторов, то общее напряжение на батарее должно поддерживаться на уровне 230 В. Ток заряда в методе U ограничен на уровне 10-30 % от емкости АБ. 

 

В начале заряда аккумулятор имеет низкое напряжение и потребляет большой ток, поэтому зарядно-подзарядное устройство (далее – ЗПУ) его ограничивает. Далее уровень заряда аккумулятора увеличивается и напряжение растет. Как только напряжение достигает значения уставки ЗПУ начинает стабилизировать напряжение. Аккумулятор продолжает заряжаться постоянным напряжением и потребляемый им ток постепенно снижается. Как только потребляемый аккумулятором ток станет мал, то считают, что аккумулятор заряжен. 

 


Алгоритм заряда аккумуляторов Delta FT 12-50 M


 

Метод IU отличается от метода U повышенным напряжением в режиме заряда. Благодаря этому увеличивается скорость заряда АБ и эффективнее происходит разрушение сульфатов свинца, но важно следовать рекомендациям производителя, чтобы не повредить аккумуляторы. 

 


Метод заряда IU 


Рекомендации по заряду аккумуляторов, изготовленных по технологии AGM


 

В методе IUI добавляется третья дополнительная ступень, которая называется ступенью выравнивания. В этой ступени напряжение на одном аккумуляторе может достигать 15,5 В. Ток ограничен на уровне 2-5 % от емкости АБ. Благодаря этой ступени происходит выравнивание напряжений между аккумуляторами в батарее, а также между элементами в самом аккумуляторе. Так как ступень выравнивания проводится при очень высоком напряжении, то она жестко ограничена по времени. Длительность этой ступени определяет производитель аккумуляторов. Данный метод заряда не подойдет для аккумуляторов, изготовленных по технологии GEL, так как повышение напряжения на них обычно не рекомендуется. 

 


Метод заряда IUI


 

После завершения заряда АБ зарядно-подзарядное устройство переходит в режим подзаряда АБ. В СОПТ АБ работает в буферном режиме, то есть в обычном режиме АБ потребляет небольшой ток и осуществляет питание импульсной нагрузки. При исчезновении питания по стороне переменного тока АБ осуществляет питание нагрузки. Условием завершения заряда АБ является снижение потребляемого тока, либо заряд АБ завершается по истечению времени.  

В зарядно-подзарядном устройстве LAUREL реализованы все вышеперечисленные методы заряда АБ. Поэтому LAUREL может эксплуатироваться с большинством типов современных АБ. 

 



 

 

Что нужно знать о зарядке смартфонов

Мне периодически задают всякие вопросы, касающиеся зарядки смартфонов. Например, «Почему мой айфон заряжается три часа, а One Plus 5, который у мужа, - буквально за час?», «Почему от другого адаптера тот же One Plus 5 заряжается аж четыре часа?», «Почему от порта моего ноутбука смартфон заряжается аж шесть часов, а от порта ноутбука мужа — чуть больше трех часов?», «Есть ли какой-нибудь универсальный адаптер, который заряжал бы все смартфоны одинаково быстро?», «Как вообще узнать, подходит моему смартфону какой-то адаптер или нет?», «С помощью какого адаптера можно быстро зарядить смартфон в машине?» — и так далее.

Ну, вот и давайте разберемся.

Продолжительное время смартфоны заряжались при одном и том же значении напряжения — при 5 вольтах. Максимальная сила тока, от которой также зависит скорость зарядки, была 1 ампер.

Емкость аккумуляторов определяется в миллиампер-часах (мА·ч).

Если адаптер питания выдает честные 5В/1А, то аккумулятор с емкостью в 2000 мА·ч от такого адаптера теоретически должен был заряжаться примерно в течение двух часов (по 1000 мА·ч в час), но на практике ему потребуется часа три - потому что до 50% аккумулятор заряжается на максимальных значениях мощности, а потом полный ток уже не берется, так что оставшиеся 50% процентов он будет заряжаться часа два.

Обычный USB-порт компьютера (USB 2.0) выдает 5 В, но не больше 0,5 А. То есть от него аккумулятор с емкостью в 2000 мА·ч будет заряжаться порядка 5-6 часов.

Однако порты USB 3.0 (они синего цвета) при напряжении 5 В могут выдавать до 0,9 А: от такого порта смартфон может заряжаться почти в два раза быстрее, то есть примерно за три часа.

Как посмотреть, какой ток получает ваш смартфон при использовании того или иного вида зарядки? Для этого существуют специальные устройства, однако это все можно выяснить и с помощью самого смартфона. Для каждого смартфона производитель делает так называемое инженерное меню, которое вызывается строго определенным образом после перезагрузки, — там выдается большое количество самых разнообразных параметров.

Впрочем, есть способы заметно проще: например, программа Ampere (или аналогичная, их немало), которая есть под Android (под iOS раньше была, теперь не обнаруживается, но там есть аналоги). Устанавливаете ее, запускаете — и проверяете, какой ток получает ваш смартфон. Если вы используете адаптер, а ток порядка 0,5 А - значит, что-то не то или с адаптером, или с проводом. (Замечу, что эти программы не всегда корректно определяют ток заряда, но пользоваться ими все-таки можно.)

Например, вот на этом телефоне программа показывает, что смартфон получает 1,8 А (то есть 1800 миллиампер).

В любом случае имеет смысл проверить, какой ток получает ваш смартфон при заряде, даже если вы используете приложенный к смартфону адаптер. (Особенно в случае дешевых китайских телефонов.) И уж обязательно нужно проверять всякие другие адаптеры, которые вы решите использовать, а то в случае всякой дешевки иногда бывает, что там не только нет 1 А, но и даже до 0,5 А адаптер не дотягивает, так что смартфон будет заряжаться очень долго.

Также определенное влияние на скорость зарядки может оказывать используемый кабель. Чем дешевле и чем более низкокачественный кабель, который вы используете, тем ниже ток зарядки, да и напряжение тоже. И бывает так, что адаптер выдает свой честный 1 А, а из-за кабеля на смартфон приходит, например, 0,3 А и напряжение 3,5 В. Поэтому и в этом случае надо тестировать разные кабели и проверять ток зарядки на телефоне.

Для нормальных брендовых смартфонов — Samsung, Sony, HTC, Huawei, Lenovo, ZTE, Xiaomi — обычно можно рассчитывать на комплектные кабели: эти производители барахло в коробку не положат. А с какими-нибудь дешевыми смартфонами малоизвестных производителей все может быть, так что обязательно надо проверять.

Я использую кабели проверенных производителей — RoyalFlag, Fonken (вот, кстати, Fonken на Ali), также беру обычно комплекты разных размеров: чем длиннее кабель, тем больше потерь при зарядке, поэтому если адаптер расположен недалеко от смартфона, то лучше использовать кабель покороче. Но помните, что лучше более длинный кабель от известного производителя, чем короткий от черт знает кого.

Что у нас происходит с айфонами? Айфонам технологии быстрых зарядок до сих пор неизвестны, современные айфоны могут заряжаться при 5В/2А, однако Apple в комплект кладет только одноамперный адаптер, так что время зарядки айфона от своего зарядника — примерно три с половиной часа. Если же для айфона использовать адаптер от айпэда, который выдает 2 А, то айфон будет заряжаться в два раза быстрее. Или же придется отдельно покупать адаптер, который выдает 2 А, — Apple его, как обычно, продает довольно задорого. Это Apple, дети, это Apple.

С андроидными телефонами все заметно интереснее. Для них уже несколько лет как придумали различные технологии быстрой зарядки. Однако с этими технологиями есть определенный разброд и шатание, потому что нет единого стандарта быстрой зарядки, который бы поддерживали все производители. Попытки создания единого стандарта производятся, но одни производители их поддерживают, другие - нет. Кроме того, топовые производители создают свои технологии быстрой зарядки, которые поддерживаются только их устройствами и их адаптерами (иногда еще и только их проводами).

Давайте разберемся, что это такое и как работает. Ну и ответим на вопрос, верны ли слухи о том, что быстрая зарядка заметно быстрее убивает аккумулятор смартфона.

Казалось бы, раз чем больше ток, тем быстрее зарядка — давайте же повышать ток! Но ток до бесконечности повышать не получится - это будет плохо влиять на батарею. Также там есть ограничения порта смартфона.

Считается, что максимальный безопасный ток зарядки аккумулятора связан с его емкостью. Для аккумулятора в 3600 мА·ч максимальная сила тока — 3,6 А (ну, на самом деле допускается слегка побольше — до 5 А). Для аккумулятора в 2200 мА·ч максимальная сила тока — 2,2 А (до 3 А).

Важный фактор, влияющий на скорость заряда, — это выдаваемая адаптером мощность, измеряемая в ваттах. А мощность, как известно из школьного курса физики, — это произведение напряжения на ток. То есть если нам нельзя повышать силу тока, то можно повысить напряжение — мощность будет больше, смартфон будет заряжаться быстрее. (При этом контроллер зарядки стал значительно более сложным.)

Ну и в результате были разработаны технологии, где при зарядке заметно повышались напряжение и, соответственно, мощность.

И если первоначально смартфоны заряжались от мощности в 5 ватт (напряжение 5 В, сила тока 1 А), то теперь они могут получать 15, 20, 25 и даже 55 Вт. Соответственно, адаптер при этом может выдавать 5, 9, 12 и 20 вольт с соответствующим максимально возможным уровнем тока.

Кроме того, режимы быстрой зарядки стали очень интеллектуальными. Если батарея пустая, то примерно до уровня в 50% заряда адаптер выдает максимально возможную мощность и смартфон заряжается очень и очень быстро. При этом адаптер, поддерживающий быструю зарядку, постоянно получает от контроллера зарядки информацию о параметрах процесса и о температуре, которую нежелательно заметно повышать, и в соответствии с этим регулирует свои параметры. Ну и по мере повышения уровня мощность снижается — то есть снижаются напряжение и ток. (Именно поэтому производители часто любят приводить скорость зарядки аккумулятора до 50-70%.)

Такой сложный подход призван смягчить нагрузку на аккумулятор и добиться того, что даже при использовании технологии быстрой зарядки аккумулятор прожил достаточно долго.

Например, компания Meizu, разработавшая технологию Super mCharge, где смартфон получает мощность аж 55 Вт (аккумулятор в 3000 мА·ч заряжается всего за 20 минут — это просто фантастика), утверждает, что даже при постоянном использовании такой зарядки емкость аккумулятора упадет не более чем на 20% за 800 циклов. Что такое 800 циклов? Это больше двух лет работы при ежедневной зарядке.

Но давайте уже о стандартах быстрой зарядки. Эти стандарты разрабатывают как производители чипсетов, так и производители смартфонов.

Один из самых распространенных стандартов — это технология Quick Charge от производителя чипсетов Qualcom. Она сейчас уже имеет третью версию.

Первая версия Quick Charge 1.0 — до 10 Вт (5В/2А).

Quick Charge 2.0 — до 18 Вт (5 В, 9 В, 12 В — соответственно 2 A, 2 A, 1,67 A).

Ну и нынешний Quick Charge 3.0 до 18 Вт (от 20 В до 3,6 В, от 4,6 А до 2,5 А).

И там поддерживается эта умная технология обмена информацией с аккумулятором и, соответственно, подстраивания адаптера под наиболее быстрый, но безопасный режим зарядки.

Готовится Quick Charge 4 и 4+ — там уже заявлено до 28 Вт.

Что это означает для покупателей смартфонов? Определенные производители смартфонов поддерживают технологию Quick Charge и в характеристиках пишут, какую именно. Например, Samsung Galaxy S8 поддерживает Quick Charge 2.0 (ожидалось, что будет поддерживать 3.0 - нет, только 2.0). Samsung при этом заряжается на 9В/1,6А, за час с нуля доходит до 75-80%, а полную зарядку его аккумулятор с 3000 мА·ч получает всего за один час тридцать семь минут — это довольно быстро.

Родной адаптер Samsung выдает такие параметры, но если вы будете использовать адаптер известного производителя, который (в смысле, адаптер) также поддерживает Quick Charge 2.0 — никакой разницы с родным адаптером не будет, Samsung будет заряжаться также быстро.

Более того, если вы хотите и в автомобиле получить такую же быструю зарядку, то вам просто нужно приобрести автомобильный адаптер, поддерживающий Quick Charge 2.0.

Вот у меня Samsung от автомобильного адаптера потребляет аж 12 Вт!

Так что если вам важны скорость зарядки и универсальность (возможность использовать разные адаптеры), то имеет смысл искать смартфон с поддержкой технологии Quick Charge.

Компания Mediatek, выпускающая чипсеты, стоящие во многих смартфонах (особенно бюджетных), также разработала свою технологию. Она называется Pump Express, и там уже тоже есть третье поколение. Интересная особенность Pump Express 3.0 - прямая зарядка аккумулятора смартфона через порт USB-C, минуя встроенный контроллер (на самом деле у Quick Charge 3.0 используется что-то похожее). И они обещают зарядку аккумулятора современного смартфона до 70% всего за 20 минут.

Но при этом производители смартфонов не очень любят поддерживать технологии разработчиков чипсетов (по многим причинам, в которые сейчас вдаваться не будем), и они разрабатывают собственные технологии, которые требуют использования их фирменного адаптера и в некоторых случаях — их фирменных проводов.

У Samsung это Adaptive Fast Charging, которая поддерживается начиная с серий Galaxy S6 и Note 4. Там 15 Вт при напряжении 9 В — за полчаса аккумулятор в 3000 мА·ч заряжается до 50%.

У Huawei — Super Charge, где выдается до 22,5 Вт при 5 В и 5 А. Тот же Huawei Mate 10 Pro до 75% заряжается за 45 минут. Но автомобильный адаптер для таких же скоростей придется использовать их фирменный или же заряжать обычным — там будет мощность 10 Вт (5В/2А).

У OnePlus — Dash Charge (до 25 Вт, при этом требуется использовать фирменный адаптер и фирменный провод).

У Meizu — технология Super mCharge, которая выдает невероятную мощность в 55 Вт. И тут тоже, конечно, строго нужно использовать фирменный адаптер и фирменный провод.

Теперь вопрос: что будет, если заряжать не поддерживающие стандарт Quick Charge смартфоны от адаптеров (в том числе автомобильных), поддерживающих этот стандарт? Да ничего плохого не будет, просто смартфоны от таких адаптеров будут заряжаться на 5В/2А (в некоторых случаях — на 3 А), так что скорость зарядки все равно будет достаточно быстрая: аккумуляторы в 3000 мА·ч будут заряжаться где-то за полтора-два часа.

Ну и последний вопрос: какие именно адаптеры покупать, чтобы было удобно, надежно, быстро и безопасно? Ответ простой: проверенных производителей и не брать всякую дешевку.

Один из самых известных производителей, адаптеры которого хвалят практически все ИТ-журналисты и тестировщики, - сингапурская компания Aukey. Я сам использую практически только их адаптеры. Вот их официальный сайт, вот их магазин на Aliexpress. Рекомендую у них взять что-то вроде модельки PA-T14 — два порта Quick Charge 2.0 и один порт Quick Charge 3.0. Я таких несколько штук и купил: два использую дома, один — для разъездов. Если мало портов — у них есть и пятипортовик, да и вообще что угодно.

Также я взял их же автомобильный адаптер с поддержкой Quick Charge 3.0 — на фото выше он Samsung Galaxy S8+ заряжает с мощностью в 12 Вт, так что все четко. (Galaxy S8+ поддерживает только Quick Charge 2.0, но там обратная совместимость, а адаптер с QC 3.0 я взял просто на будущее.)

Также хвалят адаптеры CRDC (я не очень понял, чем они отличаются от Aukey, — выглядят одинаково), адаптеры Fonken (я пару брал потестировать — пока очень доволен), Anker, UGreen, ну и еще минимум с десяток наименований похожего качества и уровня цен.

Еще раз повторю, тут главное — брать проверенных производителей, а не какие-то непонятно чьи адаптеры из серии «зато дешево». Не надо экономить на адаптерах зарядки, тем более что разница по цене фирменных адаптеров со всякими «нонеймами» - достаточно небольшая.

Да, еще хотел показать табличку, сделанную специалистами компании Anandtech. Они вживую протестировали скорость зарядки различных смартфонов на их фирменных зарядках и проводах. Получилась вот такая табличка. Кстати, тут не учитывалась емкость аккумуляторов, а она очень разная, поэтому iPhone SE со своим крохотульным аккумулятором на 1624 мА·ч выбился на третье место. Но вообще айфоны с большими экранами со скоростью зарядки - на последних местах. При этом не сказать, что у них батарея живет дольше, чем у конкурентов. Скорее наоборот: я айфонам супруги три раза аккумуляторы менял.

Ну, вроде все, что хотел, изложил. Если будут вопросы — задавайте в комментариях.

P. S. Наверняка будут спрашивать, что за устройство, с помощью которого я измеряю реальные напряжение и ток, которые подаются на смартфон. Таких устройств вообще немало выпускают, я покупал несколько дешевых — все очень кривые и часто просто не работают. Посмотрел, что используют тестировщики, — в результате купил дорогое, но реально классное и надежное устройство Power-Z KM001 (на Ali оно стоит аж €60, однако я до этого купил три разных плохо работающих устройства по €20 - лучше бы сразу данное купил). Оно, кроме всего прочего, умеет измерять полный профиль зарядки (как изменяются параметры в зависимости от набранной емкости), и эти данные с устройства можно снимать с помощью специального приложения. Обычным пользователям эта штука, конечно, не нужна, хватит программы на смартфоне и банального замера скорости заряда по времени. Это только для тех, кто любит четко знать, что происходит.

Как узнать, эффективны ли ваши зарядные устройства

Недавно Лайфхакер рассказывал, как найти проблемы в зарядке ваших гаджетов с помощью USB-тестера. Представляем вашему вниманию ещё один способ, для которого не понадобится никакого дополнительного оборудования.

Современные смартфоны и телефоны сами обеспечивают свою зарядку, контролируя уровень зарядного напряжения, ток заряда, напряжение батареи и её температуру. Все эти данные телефон знает и может показать своему владельцу в сервисном режиме. Его ещё называют инженерным, заводским или тестовым.

Внимание! Если вы не уверены в своих действиях, пожалуйста, не вводите свой телефон в сервисный режим. Ходят слухи, что кто-то каким-то образом умудрился испортить при этом свой аппарат.

А для тех, кто уверен и не боится, продолжаем.

Для чистоты эксперимента переводим свой телефон в «самолётный» режим (чтобы его потребление от зарядки не плавало в зависимости от силы GSM-сигналов, Wi-Fi и Bluetooth). Отключаем GPS-приёмник, отключаем авторегулировку яркости экрана.

Переводим телефон в сервисный режим. Для моего Lenovo это комбинация ####1111#, набранная в звонилке; для телефона Samsung подходит комбинация *#0228#. Я думаю, вы легко найдёте эту комбинацию для своего аппарата в интернете. Кстати, я наталкивался на комбинацию типа *777#, на которую многие жаловались: выполнив этот USSD-запрос, обладатели смартфонов получили от оператора сотовой связи какой-то дико дорогой набор ненужных опций. Наверное, это была разводка сайта с сервисными кодами, не знаю. В любом случае включённый «самолётный» режим обезопасит вас от этого. Кроме того, имейте в виду, что сервисные коды для телефонов начинаются обычно с *# (да, должна присутствовать решётка) и не требуют нажатия кнопки вызова.

Итак, мы вошли в сервисный режим. Структура сервисного меню уникальна для каждого производителя аппаратов. В моём Lenovo я выбрал пункт Item Test → BatteryChargingActivity, в Samsung просто появились какие-то параметры, и я пару раз пролистал вниз до появления нужных значений.

Для проверки зарядок мы будем контролировать силу тока. Она может быть обозначена как Charging Current, измеряется в mA (миллиамперах) и при неподключённой зарядке имеет значение «ноль».

Собираем интересующие нас зарядные устройства. Лучше, если их будет побольше и у них будут съёмные кабели, тогда качество анализа будет лучше.

Я взял несколько зарядок с выходом USB и, соответственно, несколько кабелей вида USB → microUSB. Подключив их в различных сочетаниях к своему аппарату, для каждого сочетания определил минимальный и максимальный ток зарядки (он немного плавает во времени) и записал их в таблицу.

Ток заряда в различных комбинациях зарядок и кабелей в миллиамперах (минимальное и максимальное значения)
Кабель 1 Кабель 2 Кабель 3
Зарядка 1 820…970 820…970 130…340
Зарядка 2 −150…0 −130…0 0
Зарядка 3.1 820…970 900…970 130…280
Зарядка 3.2 820…970 820…900 280…410
Зарядка 4 820…970 820…970 430…490
Зарядка 5 411…485 411…485 −73…+58

»
Заодно посчитаем, на сколько процентов плавает ток при зарядке. Запишем результаты во вторую таблицу.

Изменение тока в процессе зарядки в процентах
Кабель 1 Кабель 2 Кабель 3
Зарядка 1 15 15 62
Зарядка 2
Зарядка 3.1 15 7 54
Зарядка 3.2 15 9 32
Зарядка 4 15 15 12
Зарядка 5 15 15

»

По результатам измерений можно сделать следующие выводы:
  • Отображаемый ток измеряется не точно, а с каким-то шагом. Соответственно, не стоит обращать пристального внимания на точные значения измеренного тока.
  • Мой телефон при зарядке потребляет около 1 000 мА (это видно на кабелях № 1 и 2 в сочетании с зарядками № 1, 3 и 4 — значения токов похожи между собой и максимальны из всех измерений). Об этом свидетельствует и максимальный ток, написанный на «родной» зарядке, — 1 000 мА.
  • Кабели № 1 и 2 одинаково хорошо передают заряжающее напряжение.
  • Кабель № 3 имеет высокое сопротивление, поэтому ток заряда гораздо меньше положенного. Его использовать для зарядки можно только в безвыходной ситуации. При включённых модулях GSM, Wi-Fi, Bluetooth он вряд ли сможет даже поддерживать уровень заряда батареи.
  • Зарядка № 2 (заявлена как одноамперная) даёт отрицательный ток, то есть текущий в другом направлении. Она вместо заряда разряжает гаджет. Кстати, телефон Samsung не показал отрицательный ток, а только ноль.
  • Зарядка № 4 — от iPad, заявлена как дающая 2 400 мА, обладает наиболее высокой мощностью (это видно на «высокоомном» кабеле № 3). Зарядка № 3 (заявлена как трёхамперная) — сдвоенная, оба разъёма одинаково хорошо заряжают телефон, но при подключении к ней более мощной нагрузки (например, планшета) больший ток отдаст по второму порту. Если грубо прикинуть соотношение максимальных токов на её разъёмах, полученных на плохом кабеле (280 и 410 мА), первый разъём способен выдать 1 200 мА, а второй — 1 800 мА. Это косвенно подтверждается максимальной просадкой тока (во второй таблице): чем мощнее зарядка, тем меньше просадка.
  • Зарядка № 5 (автомобильная, в прикуриватель) даёт недостаточный для заряда ток (по сравнению с зарядками № 1, 3 и 4). Действительно, при поездке на юг со смартфоном в режиме навигатора за 16 часов дороги она смогла только поддерживать процент заряда на одном значении.

Чтобы немного реабилитировать кабель № 3, скажем, что при его работе на менее требовательную нагрузку он и мешает меньше: при зарядке телефона Samsung вместо требуемых 453 мА он передаёт 354 мА, что уже можно и потерпеть.

Вот что получилось по итогам теста моих зарядок. У вас результаты будут немного другими, но общий смысл, я думаю, вы уловили: находим максимальный ток из всех комбинаций, определяем удачные кабели и зарядки и отдельно анализируем комбинации, дающие меньший ток.

Удачи в измерениях!

Каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы?

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 26-07-2021

Каждый из нас так или иначе в профессиональной или бытовой деятельности эксплуатирует литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи. Некоторое время назад это касалось только портативной техники, будь то условные фонарики, телефоны, смартфоны, ноутбуки и электроинструменты. Сейчас же технология Li-Ion активно используется и в электротранспорте: электросамокаты, электровелосипеды и даже электромобили работают на основе стандартных цилиндрических литий-ионных аккумуляторных батарей 18650 или других типоразмеров, собранных в массивные аккумуляторы.

В большинстве своем техника, использующая Li-Ion аккумуляторы, поставляется с комплектным зарядным устройством, которое выдает оптимальные характеристики для зарядки батареи конкретного устройства. В остальных случаях, особенно когда имеем дело с созданными вручную сборками, требуется самостоятельно подумать о заряде аккумулятора.

Чаще всего пользователи интересуются, каким током заряжать литий-ионные аккумуляторы, однако это не единственный нюанс, который надо учитывать при заряде. Эти нюансы мы и постараемся рассмотреть.

Правила эксплуатации Li-Ion аккумуляторов

Ток заряда аккумулятора — это, на самом деле, последнее, о чем следует позаботиться. Пользователи “убивают” свои аккумуляторы по множеству других причин, помимо неправильного тока заряда. Рассмотрим основные принципы, которые нужно соблюдать, чтобы литиевая аккумуляторная батарея прослужила дольше.

  • Не допускайте сильный разряд аккумулятора. Литиевые аккумуляторы эксплуатируются в диапазоне напряжений от 3,2 до 4,2В. Напряжением полного разряда считается 2,5В. Допускать такого значения нельзя даже близко: сильный разряд будет иметь последствия для емкости, но если допустить разряд ниже 2,5В вследствие, скажем, бесхозного хранения — аккумулятор с высокой долей вероятности безвозвратно выйдет из строя. Поэтому после эксплуатации устройства всегда ставьте аккумуляторы на зарядку, а в случае длительного хранения контролируйте напряжение.
  • Соблюдайте температурный режим. Срок службы любого аккумулятора, даже свинцово-кислотного, в значительной мере зависит от температуры хранения и эксплуатации. При использовании аккумулятора не допускайте его перегрева. Оптимальная температура — 25 градусов выше нуля. Если же мы говорим о хранении, то, как и в случае со свинцово-кислотными АКБ, лучше всего подобрать прохладное место. Но будьте внимательны: заряжать холодный аккумулятор нельзя. Если он побывал на морозе, ему следует согреться до комнатной температуры естественным образом, после чего можно начинать заряд. Иначе Вы рискуете повредить аккумулятор резким перепадом температур.
  • Для сборок обязателен контроллер BMS. Немного “мозгов” аккумулятору на основе множества элементов не повредит. Контроллер не только ограничит ток заряда/разряда, но и осуществит балансировку ячеек. Для свинцовых АКБ, используемых в сборках, рекомендуется применять специальные балансировочные устройства. Для литиевых АКБ эту задачу выполняет контроллер, безопасно заряжая на 100% все ячейки вне зависимости от разности их изначального заряда и износа.

В общем-то, описанные выше правила актуальны практически для любых типов аккумуляторов, разница заключается в конкретных цифрах (напряжение, температура). Теперь перейдем непосредственно к процессу заряда.

Правильный заряд Li-Ion аккумуляторов

При покупке нового аккумулятора нередко возникает вопрос, как заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. В этом плане мнения расходятся из-за огромного количества заблуждений касательно правил эксплуатации Li-Ion, многие из которых (заблуждения) пришли от других технологий. В идеале можно просто следовать рекомендациям производителя. Чаще всего они выглядят так: первые пару циклов нужно полностью разрядить (ни в коем случае не до 2,5В, скорее до 3,2-3,5В) и зарядить АКБ на 100%. Фактически никаких правил придерживаться не нужно: можно просто начать использовать аккумулятор и естественным образом его заряжать, когда в процессе эксплуатации он разрядится.

Ограничений, сколько заряжать литий-ионную батарею, нет. Главное — это параметры заряда, а не его длительность. В процессе напряжение аккумулятора не должно подняться выше 4,2В — это будет считаться перезарядом, который значительно снижает ресурс аккумулятора и может его попросту испортить.

Ток заряда может быть довольно большим по отношению к емкости. Если свинцовую АКБ нужно заряжать током на уровне 0,1С, то Li-Ion допускает заряд током 1С. То есть элемент на 2,5Ач может заряжаться током 2,5А. В процессе заряда аккумулятор будет нагреваться. В случае изначально высокой температуры внешней среды, ток заряда лучше уменьшить, чтобы снизить нагрев. Для достижения требуемого тока допускается даже напряжение заряда до 5В. Главное — чтобы при достижении элементом 4,2В снизить выходное напряжение зарядника и осуществить финальный балансировочный заряд малыми токами. В принципе, комплектные зарядные устройства смартфонов и работают на 5В.

Что же использовать для зарядки литий-ионного аккумулятора? Конечно же, простой и даже кустарный блок питания, выдающий корректное напряжение на выходе, зарядит Ваш аккумулятор. Однако риск повредить АКБ или значительно снизить срок ее службы нарушением правил заряда куда выше, чем при эксплуатации специальных качественных зарядных устройств. И хотя наличие контроллера BMS делает заряд даже кустарным прибором более безопасным, стоит задуматься о приобретении настоящего зарядного устройства. Ярким примером такого ЗУ является LiitoKala Lii-PD4, которое подойдет для быстрого и безопасного заряда любых цилиндрических ячеек различных типов (NiCD, NiMH, Li-ion, LiFePO4). Поначалу покупка специального зарядного устройства может показаться излишней тратой денег, однако впоследствии оно себя окупит за счет более длительного срока службы каждого элемента и удобства эксплуатации.

Разница между электрическим током и электрическим зарядом

Основная разница между зарядом и током

Электрический заряд и ток — это взаимосвязанные величины, но они отличаются друг от друга.

Основное отличие тока от заряда:

  • Ток: Это скорость потока заряда (обычно электронов). Ток (I) — это физическая величина, измеряемая в амперах (A).
  • Заряд: Это недостаток или избыток электронов на поверхности тела.Заряд (Q) — это физическое свойство материи, измеряемое в кулонах (C).

Похожие сообщения:

Что такое электрический заряд?

Известно, что недостаток или избыток электронов на материи — это электрический заряд. Типичная формула начисления следующая:

Q = It … или

Q = en

Где:

  • Q = заряд в кулонах
  • I = ток в амперах
  • t = время в секундах
  • e = количество электронов или протонов
  • n = заряд одного протона или протона

Типичный символ заряда — «Q», а единица измерения — кулон, выраженный буквой «C», где один кулон:

  • Заряд 6.24 x 10 18 электронов = 1C = Один кулон

или

Один кулон — это ток в один ампер в секунду, то есть количество заряда, которое может перемещаться током в ампер из одной точки в другую за одну секунду времени, равно одному кулону.

или

Один кулон — это количество заряда, если его поместить в электрическое поле один вольт на метр (1 В / м), тогда на него будет приложена сила в один ньютон.

  • Один электрон имеет -1,602 x 10 -19 Кулоны заряда
  • Один протон имеет 1.602 x10 -19 Кулоны зарядов

Одинаковые заряды отталкивают друг друга, в то время как разные заряды притягиваются, т. Е.

  • Выборы к выборам = отталкивание
  • Протоны в протоны = отталкивание
  • Электроны в протоны = притяжение

Сила притяжения или отталкивания между двумя заряженными частицами, расположенными на расстоянии «r», может быть рассчитана по закону Кулона:

F = K (Q1 Q2 / r2)

Где:

  • F = Сила в Ньютонах
  • K = Постоянная = 8.99 × 10 9 м F -1 .
  • Q1 = Первая заряженная частица
  • Q2 = Вторая заряженная частица
  • r = Расстояние между двумя заряженными частицами в метрах.

Есть три типа электрических зарядов.

  • Отрицательный заряд: избыток электронов на поверхности тела известен как отрицательно заряженная материя (избыток электронов, который в основном находится в нижней и внешней полосах или оболочке атома или молекулы).
  • Положительный заряд: Дефицит электронов на поверхности тела называется положительно заряженной материей (избыток протонов, которые в основном находятся в ядрышках атомов).
  • Нейтральный = равное количество электронов и протонов на частице делает ее нейтральной (нейтроны находятся в ядрышке атома).

Похожие сообщения:

Что такое электрический ток?

Электрический ток — это скорость потока заряда (обычно электронов), вызванная разностью потенциалов (напряжением). Сила тока обозначается символом «I» и измеряется в амперах с помощью символа «A».

Когда напряжение или ЭДС приложены к проводнику, возникает разность потенциалов, которая перемещает через него огромное количество электронов.

Ток — это физическая величина, которую можно измерить по следующей формуле:

I = Q / t … (в амперах)

Где:

  • I = ток в амперах
  • Q = Заряд в кулонах
  • t = время в секундах

Существует два основных типа электрических токов, т. Е.

  • Переменный ток: Поток заряда или выбора с изменяющимся направлением и величиной.
  • Постоянный ток: Поток заряда или выбора в одном направлении с постоянной величиной.

Ниже приведена сравнительная таблица тока и заряда с различными характеристиками.

Сравнение электрического заряда и тока

В следующей таблице показаны некоторые различия между зарядом и током.

Характеристики Электрический ток Электрозаряд
Определение Ток — это скорость потока зарядов, обычно электронов, вызванная ЭДС или напряжением. Заряд — свойство вещества, показывающее недостаток или избыток электронов на его поверхности.
Символ Ток, обозначенный символом «I». Заряд, представленный символом «Q».
Блок Единица измерения тока в системе СИ — Ампер, выраженная буквой «А». Единица заряда в системе СИ — кулон, выраженная буквой «С».
Формула I = Q / т

I = dQ / dt

Q = It… или

Q = en

Сила на полях Ток создает как электрическое, так и магнитное поле. Только производит и поднимает в электрическом поле.
Механизм Ток — это движение и поток заряда, как правило, электронов. Заряд — это движение электронов, то есть недостаток или избыток электронов на теле.
Измерительный прибор Амперметр
(Амперметр)
Электрометр или баллистический гальванометр

Похожие сообщения:

Заряд, ток и разница потенциалов

Символы схем — вы встречали эти символы схем в GCSE Physics.

Обычный ток течет по цепи от положительной (+) стороны ячейки к отрицательной (-). Однако электронов проходят по цепи в противоположном направлении от отрицательной (-) стороны ячейки к положительной (+).

Заряд, ток и разница потенциалов

Заряд (Q) — заряд измеряется в кулонах (Кл).

  • Один электрон несет заряд 1,6 x 10 -19 Кл.

Ток (I) — измеряется в амперах (А).

  • Ток — это скорость потока заряда . Ток в 1 А означает, что 1 кулон заряда проходит через точку в цепи каждую секунду. (1 A = 1 C s -1 ) Ток в цепи измеряется с помощью амперметра, который включен последовательно с интересующим компонентом в цепи.
  • I = ток в амперах, А
  • DQ = заряд в кулонах, К
  • Dt = время в секундах, с

Разность потенциалов (В) — измеряется в вольтах (В).

  • Потенциальная разница — это работа, выполненная на единицу оплаты . Разность потенциалов в 1 В означает, что на один кулон заряда выполняется 1 джоуль работы. (1 В = 1 Дж C -1 ) Разность потенциалов в цепи измеряется с помощью вольтметра, который устанавливается параллельно с интересующим компонентом в цепи.
  • В = разность потенциалов в вольтах, В
  • Вт = выполненная работа или переданная энергия в джоулях, Дж
  • Q = заряд в кулонах, Кл

Сопротивление (Вт) — это отношение разности потенциалов на компоненте к току, протекающему через него, измеряется в омах (Вт).

  • R = сопротивление в Ом, Вт

  • В = разность потенциалов в вольтах, В

  • I = ток в амперах, А

Примеры;

Q1) Если все электроны несут заряд 1,6 x 10 -19 C, сколько электронов потребуется, чтобы получить общий заряд в один кулон?

Q2) Если ток 0.50 ампер протекает через цепь в течение 120 секунд. Сколько заряда будет передано в компонент в цепи?

Q3) Заряд в 4,0 кулонов прошел через разность потенциалов 24 вольта, сколько энергии было передано?

Q4) Разность потенциалов на компоненте составляет 12 В, а ток через него составляет 0,37 А. Каково сопротивление компонента?

Заряд и ток

Заряд и ток
следующий: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущая: единиц СИ

Частицы с электрическим зарядом действуют друг на друга.Величина этой силы зависит от заряда на каждая частица. Величина силы обратно пропорциональна пропорционально квадрату расстояния между частицы.

Базовая единица заряда кулон . Один кулон равен заряду электроны. Другими словами, один электрон имеет заряд из кулоны. Символ для заряд есть или.

Электрические цепи перемещают электрический заряд так, что полезная работа сделана.Эти движущиеся заряды создают электрический ток , который мы обозначаем как или. В другими словами, если — сумма заряда на конкретная точка в пространстве во времени, затем текущая проходящая через эту точку равна первой производной по времени из . Другими словами,


Базовая единица измерения тока — ампер (обозначена сокращение). Один ампер равен одному кулону заряд проходит через точку в пространстве за одну секунду. В другими словами, один ампер равен одному кулону в секунду.

Рассмотрим провод, по которому проходит ток в амперы. через определенную точку на этом проводе. Заряд может либо двигаться справа налево, либо слева направо. Так чтобы полностью уточнить природу тока, мы должны также укажите направление, в котором течет ток. путешествия. Это делается путем привязки знака к электрический ток. Другими словами, текущий — это со знаком количество.

Знак, данный току, зависит от того, кем мы являемся. заинтересован в измерении.Движущийся заряд можно представить как либо

  • отрицательно заряженные электроны, движущиеся по проводу,
  • или положительно заряженные частицы, движущиеся через провод
В первом случае мы имеем так называемый электрона. текущий . Во втором случае имеем так называемый условный ток . Обычной практикой является использование обычные, а не электронные токи. На протяжении всего нашего работать, это соглашение, которое мы будем использовать.

На принципиальных схемах мы обозначаем ток, текущий в элемент схемы стрелкой, обозначающей один из терминалы.Стрелка обычно обозначается размером электрический ток. Стандартное соглашение (называемое пассивным соглашение о маркировке), используемое при маркировке этих стрелок, используйте положительное число, когда ток давит положительный заряжается в устройство. Если число отрицательное, то ток вытягивает положительные заряды из устройства. Рисунок 16 иллюстрирует соглашение о пассивной маркировке резистора.

Рисунок 16: Ток, протекающий в элементе цепи

Напомним, что номер, обозначающий текущий, подписан Стрелка.Это означает, что мы можем получить две разные метки для то же направление обычного тока. Фигура 17 показаны две такие метки. В в первом случае мы выталкиваем положительный заряд из терминал в устройство. Во втором случае мы вытягивая положительный заряд из устройства в терминал. Конечный результат для обеих этикеток одинаковый, а именно: поток положительных зарядов идет слева направо через устройство.

Рисунок 17: Две разные маркировки одного и того же тока

Полный заряд, попадающий в элемент схемы, получается следующим образом: интегрируя дифференциальное уравнение.Предположим, что заряд изначально есть, затем общий заряд, поступающий в устройство между временами и будет




следующий: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущая: единиц СИ
Майкл Леммон 2009-02-01

Ток и заряд | IOPSpark

Идеи для вводного уровня

На вводном уровне описания того, что происходит в электрических цепях, просто качественные. не уместно обсуждать концепции количественно.

Идеи для среднего уровня

Определение тока

Ток можно описать как поток заряда, измеряемый в кулонах. Затем вы описываете и определяете кулон с точки зрения меднения. Вы даже можете указать, что единичный ток, один ампер (или ампер), означает один кулон в секунду с точки зрения меднения (0,000 000 329 кг меди переносится каждую секунду в ванне для меднения).Хотя это не согласуется с нынешней модой определения токов с помощью сил, это дает студентам гораздо более простой способ изображения токов. У них уже есть, насколько известно, сильное чувство токов как потоков маленьких электронов, и если вы сгруппируете эти электроны в большие кулоны заряда, вы легко сможете убедить их подумать о токах, измеряемых в кулонах в секунду.

Определение разницы потенциалов

Когда учащиеся поймут, как переносится энергия, можно четко обсудить разность потенциалов и определить вольт как джоуль на кулон.Обсуждение источников питания как источников энергии и электрических зарядов как носителей энергии помогает новичку понять, почему ток в последовательной цепи не уменьшается, когда он протекает через компоненты передачи энергии, такие как лампы. Вы можете рассматривать разность потенциалов как фундаментальную измеримую величину, описываемую как перенос энергии для каждого кулона, проходящего через рассматриваемую область; например энергия, передаваемая от батареи к лампе и, следовательно, в окружающую среду.

Конечно, это ненаучная фантастика — изображать кулоны, несущие на своей спине груз энергии и выбрасывающие часть нагрузки в каждой части цепи, а затем собирающие новую нагрузку каждый раз, когда они проходят через батарею.Тем не менее, если вы время от времени предупреждаете студентов, что это искусственная картина с нереалистичными деталями, они могут использовать модель, чтобы получить полезное представление о разнице потенциалов.

Тогда сопротивление, которое может быть более удобным при разработке профессиональной схемы электрических устройств, занимает второстепенное место как [разность потенциалов] / [ток], а один ом просто определяется как название для одного вольт / ампер. Это просто словарная работа.

С этими описаниями и определениями разности потенциалов и тока очевидно, что разность потенциалов x ток дает нам мощность, скорость, с которой передается энергия.На сленге «вольт x ампер = ватт ».

А когда вы генерируете э.д.с. вы также можете дать четкое описание этой концепции.

Идеи для продвинутого уровня

В более формальных трактовках электричества единичный ток выбирается в качестве фундаментальной величины (определяемой в терминах силы между параллельными токами). Сопротивление — это полезная производная величина, вторичный стандарт, который можно легко сохранить и скопировать. Тогда единица разности потенциалов выводится из единиц заряда и энергии (или тока и мощности).

Какой бы удобной ни была эта схема, она оставляет без четкого описания саму природу разности потенциалов. Конечно, на вводном уровне студенты находят «напряжение» загадочным понятием, часто неопределенно описываемым как электрическое давление и часто описываемым как умножение тока на сопротивление. Когда использование разности потенциалов распространяется на случаи, когда нет тока, или случаи, когда нет сопротивления по закону Ома, это остается очень загадочным.

Развитие электрических знаний — от начального до продвинутого

Здесь существует опасность путаницы между несколькими различными целями при построении электрических знаний.Это вопрос тщательного определения основных единиц и получения вторичных единиц; это касается курсов продвинутого уровня. Это вопрос описания и определения физических величин, которые будут измеряться в этих единицах. Здесь вам нужно знать физическое соотношение, извлеченное из экспериментов, например, теплопередача изменяется как ток 2 или скорость меднения изменяется как ток . Существуют «рабочие» определения в техническом смысле этого слова, которые описывают схему измерения с точки зрения реального оборудования, которое может быть использовано.

Раньше ученые иногда использовали понятия, которым нельзя было дать рабочее определение. В настоящее время они более осторожны и пытаются определить или, по крайней мере, описать концепции физических величин в терминах возможных или, по крайней мере, мыслимых методов их измерения. Такие определения должны давать четкое представление о концепции; но они не всегда приводят к наиболее удобной единице измерения физической величины. Выбранная единица может быть определена совершенно отдельно — вы часто обнаруживаете, что она была выбрана ранее в истории предмета.

Нет логических возражений против определения единицы тока в терминах массы меди, осажденной за секунду при электролизе, хотя ток формально измеряется в терминах силы между проводами или катушками, по которым протекает ток.

Учебное пособие по физике: электрический ток

Если два требования электрической цепи выполнены, заряд будет проходить через внешнюю цепь.Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова current в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах — заряд движется. Однако ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи. Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t .Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

Текущее — это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это отношение изменения положения к времени. Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это отношение изменения скорости к времени. А мощность — это величина скорости — скорость, с которой работа выполняется на объекте.Математически мощность — это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

.

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении для обозначения величины тока используется символ I .

Как обычно, когда количество вводится в Физическом классе, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины.Стандартная метрическая единица измерения тока — ампер . Ампер часто сокращается до А, и обозначается условным обозначением A . Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций. Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация.Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Провод изолируют поперечным сечением 2 мм и определяют, что заряд 20 C может пройти через него за 40 с.

Сечение провода длиной 1 мм изолируется, и определяется, что заряд 2 Кл проходит через него за 0,5 с.

I = _____ Ампер

I = _____ Ампер

Обычное направление тока

Частицы, переносящие заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются как положительными, так и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и текущего электричества, считал положительные заряды носителями заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Это соглашение прижилось и используется до сих пор. Направление электрического тока условно является направлением движения положительного заряда. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

Зависимость тока от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа означает среднее расстояние, пройденное носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, — это отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона.Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение до , перемещаясь вперед на . Прогресс всегда идет к положительной клемме. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями состоит в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час.Это медленно!

Тогда можно спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует много-много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток.То есть носители заряда не должны преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, насколько далеко за секунду перемещаются заряды, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, который используется в цепях домашнего освещения — медный провод 14-го калибра. В срезе этой проволоки длиной 0,01 см (очень тонком) их будет целых 3.51 x 10 20 атома меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком 0,01-сантиметровом проводе будет целых 56 кулонов заряда. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками.Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются — у них очень низкая скорость дрейф и скорость. Предположим, что гонка была довольно короткой — скажем, длиной 1 метр — и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время — через 30 минут после начала гонки. В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени.В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки по времени перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

Как было сказано выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. После того, как переключатель повернут в положение на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем подвижным электронам в цепи, приказывая им начать марш и марш .По получении сигнала электроны начинают двигаться зигзагообразно в своем обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с низкой скоростью, сигнал, который информирует о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю от скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее электроны, которые зажигают лампочку сразу после того, как переключатель повернут в положение на , являются электронами, которые присутствуют в самой нити. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран поворачивается с на , вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом переместится по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода везде в водном контуре одновременно приводится в движение.

Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, на которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их марш начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы начали скапливаться или накапливаться носители заряда.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость потока заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

Проверьте свое понимание

1.Говорят, что ток существует всякий раз, когда _____.

а. провод заряжен

г. аккумулятор присутствует

г. электрические заряды несбалансированные

г. электрические заряды движутся по петле

2. Течение имеет направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

а. + заряды перемещаются

г.- движение электронов

г. + движение электронов

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света

г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую

г.очень медленно; медленнее улитки

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

A. давление воды

Б. галлонов воды, стекающей с горки в минуту

С.вода

D. нижняя часть ползуна

E. водяной насос

F. верх горки

5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

а. 0,10

г. 0,25

г. 0,50

г. 1.0

e. 5,0

ф. 20

г. 10

ч.40

и. ни один из этих

6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

г. Когда заряд 8 C проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ A.

г. Если через точку A (диаграмма справа) за 10 секунд расход заряда составляет 5 ° C, то ток равен _________ A.

г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

ф. Верно или неверно:

Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

Ток, электричество и условный ток

Современное электричество — это движущиеся заряженные частицы. Если вы позволите заряду, который накапливается в статическом электричестве, течь, вы получите ток.

Ток — это скорость потока заряда; — это количество заряда, протекающего через проводник в секунду.

Уравнение для расчета тока:

Где:

I = ток (амперы, А)

Q = заряд, протекающий через точку в контуре (кулоны, Кл)

t = время, необходимое для прохождения заряда (секунды, с)

Таким образом, ток в 1 ампер равен 1 кулону заряда, проходящего через точку каждую секунду.

Точно так же кулон — это то же самое, что и ампер-секунда!

( Примечание: ), если вы построите график зависимости тока от времени, площадь под графиком будет равна перемещенному заряду.)

Что ж, сначала вам нужно иметь проводник, чтобы он протекал через него, а затем вам нужно притягивать или отталкивать заряженные частицы, чтобы заставить их двигаться. Величина вашего притяжения или отталкивания измеряется в вольтах и ​​называется напряжением или разностью потенциалов (сокращенно p.d.).

Эти заряженные частицы заставляют их двигаться, поэтому напряжение является мерой количества энергии, выделяемой на один кулон заряда.

1 вольт = 1 джоуль на кулон.

Уравнение для расчета напряжения:

Где:

Вт = количество энергии (джоуль, Дж)

В = напряжение (вольт, В)

Q = заряд (кулон, Кл)

Когда заряженные частицы обтекают контур, они не расходуются; это энергия, которую переносят заряженные частицы, которая уменьшается при движении по цепи.

(Бегуны, идущие по беговой дорожке на 400 м, бегают полностью, но при беге теряют энергию).

Таким образом, ток не расходуется — если у вас есть 12 ампер, выходящих из батареи, в цепи будет 12 ампер и 12 ампер возвращаются в батарею.

Напряжение изменяется при перемещении заряда по цепи. Потенциальная энергия, передаваемая заряду, в контуре превращается в тепловую энергию. Электрон может покинуть батарею с напряжением 6 В, но вернется к батарее с напряжением 0 В.Это дает изменение потенциала на 6 В, отсюда и слова «разность потенциалов».

Существует два основных типа схем, о которых вам нужно знать, и у каждого из них есть два правила, упрощающих вычисления:

Последовательные цепи:

В последовательной цепи …

  • ток одинаковый по всей цепи.
  • напряжение делится между компонентами в цепи.

Параллельные цепи:

В параллельной цепи …

  • ток делится, чтобы пройти по каждой петле.
  • напряжение в каждом контуре одинаковое.

Первоначально ученые полагали, что в цепях текут положительно заряженные частицы, и поэтому цепи всегда помечаются током, протекающим от положительного к отрицательному выводу ячейки в цепи.Мы называем этот ток обычным током. На самом деле электроны текут в противоположном направлении!

Нажмите на кнопки ниже, чтобы увидеть это в действии:

Обычный ток — это поток положительных частиц. Все ссылки на ток в диаграммах и в вопросах на уровне A относятся к условному току, если в вопросе специально не указано иное.

Для измерения тока используем амперметр . Он включен последовательно в цепь для измерения количества заряда, протекающего через него за секунду. (Вы можете сравнить это с турникетом, подсчитывающим людей на стадионе.)

Для измерения напряжения используем вольтметр. Он размещается параллельно для сравнения потенциала в двух разных точках по обе стороны от компонента. Затем он может измерить разность потенциалов или напряжение на компоненте.

Электрический ток

Единица электрического заряда — кулон (сокращенно С).Обычная материя состоит из атомов, которые имеют положительно заряженные ядра и окружающие их отрицательно заряженные электроны. Заряд квантуется как кратное заряду электрона или протона:


Влияние зарядов характеризуется силами между ними (закон Кулона) и создаваемым ими электрическим полем и напряжением. Один кулон заряда — это заряд, который будет проходить через лампочку мощностью 120 ватт (120 вольт переменного тока) за одну секунду. Два заряда одного кулона каждый, разделенный метром, будет отталкивать друг друга с силой около миллиона тонн!

Скорость прохождения электрического заряда называется электрическим током и измеряется в амперах.

Представляя одно из фундаментальных свойств материи, возможно, уместно указать, что мы используем упрощенные наброски и конструкции, чтобы представить концепции, и это неизбежно намного больше. Не имеет значения следует прикрепить к кружкам, представляющим протон и электрон, в чувство подразумевая относительный размер, или даже что они являются твердой сферой объекты, хотя это полезная первая конструкция. Самое важное начальная идея, электрически, состоит в том, что они обладают свойством, называемым «заряд», который то же размер, но противоположные по полярности для протона и электрона.В протон имеет 1836 раз больше массы электрона, но точно такого же размера стоимость только скорее положительный, чем отрицательный. Даже термины «положительный» и «отрицательные» произвольные, но прочно укоренившиеся исторические ярлыки. Самое важное значение в том, что протон и электрон будут сильно притягивать друг друга. другое — исторический архетип клише «противоположности притягиваются». Два протоны или два электрона сильно отталкиваются друг от друга. Однажды ты имеют установил эти основные представления об электричестве, «как заряды отталкивать и в отличие от обвинений привлекают «, то у вас есть основание для электричество и можно строить оттуда.

Из точной электрической нейтральности объемного вещества, а также из детальных микроскопических экспериментов мы знаем, что протон и электрон имеют одинаковую величину заряда. Все заряды, наблюдаемые в природе, кратны этим фундаментальным зарядам. Хотя стандартная модель протона изображает его состоящим из дробно заряженных частиц, называемых кварками, эти дробные заряды не наблюдаются изолированно — всегда в комбинациях, которые производят +/- заряд электрона.

Изолированный одиночный заряд можно назвать «электрическим монополем». Равные положительный и отрицательный заряды, помещенные близко друг к другу, составляют электрический диполь. Два противоположно направленных диполя, расположенных близко друг к другу, называются электрическим квадруполем. Вы можете продолжить этот процесс для любого числа полюсов, но здесь упоминаются диполи и квадруполи, потому что они находят важное применение в физических явлениях.

Одна из фундаментальных симметрий природы — сохранение электрического заряда.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.