Watt - Sanırım bir devreden serbest enerji alıyorum?

100 Ohm'luk bir dirence bağlı 1Ahr kapasiteli 10V'luk bir pilim olduğunu hayal edin.

Toplam 10 saat boyunca 1W (akım x voltajı) güçte 0.1A (V / R) alacağım. Watt J / s olarak tanımlandığından pilim toplamda 3.600J (1x60x60) üretir.

Şimdi, ikinci, özdeş bir batarya aldığımı ve seri olarak ilk bataryaya bağladığımı hayal edin. Etkin olarak aynı 100 Ohm dirence bağlı 2Ahr kapasiteli 20V'luk bir bataryaya sahip olacağım.

Toplam 10 saat boyunca 4W (akım x voltajı) gücünde 0.2A alacağım. Bu 14.400J (4x60x60) üretecektir.

Böylece, enerji kaynağımı ikiye katlayarak, enerji üretimini dört katına çıkardım!

Açıkçası hesaplamalarımda veya kavramsal anlayışımda bir hata yaptım ve beni doğru ayarlayabilen herkese minnettar olurum.

Teşekkürler!

Bir şeylerin yanlış olduğunu bildiği için tebrikler!

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Şekil 1. Pillerin paralel ve seri düzenleri aynı VAh derecesine sahip olacaktır.

Etkin bir şekilde 2 Ah kapasiteli 20 V'luk bir aküye sahip olacağım.

Hata bu.

• Paralel olarak, her biri bir saat boyunca 1 A sağlayabilirler. Bir saat boyunca koşar ve sonra diğeriyle değiştirirseniz bunu görselleştirmek çok kolaydır.
• Seri olarak ikisi de aynı anda çalışır ve her ikisi de aynı akımdan geçer. Her ikisi de aynı oranda deşarj olur.

Pil karşılaştırması için Wh (watt-saat) kullanmak için iyi bir neden budur. Piller farklı voltajlara sahip olduğunda pil enerji depolamasını karşılaştırmayı çok daha kolay hale getirir.

$Capacity = V \cdot Ah = 10 \cdot 1 = 10~Wh$$20~Wh$

$P = \frac {V^2}{R}$

• $P = \frac {10^2}{100} = 1~W$$Runtime = \frac {Wh}{W} = \frac {20}{1} = 20~h$
• $P = \frac {20^2}{100} = 4~W$$Runtime = \frac {Wh}{W} = \frac {20}{4} = 5~h$

^{bu devreyi simüle et}

Şekil 2. Alternatif bir görüş yardımcı olabilir. (a) Orijinal seri devrenizdir. (b) doğrudan bir eşdeğerdir. 50 direncin orta noktası, akü grubunun orta noktası ile aynı potansiyele sahip olduğu için (c) 'de gösterildiği gibi birbirine bağlarsak fark etmez. Şimdi her biri 50 Ω yüke beslenen iki adet 1 Ah devremiz var.

Pilleri iki katına çıkardığınızda, akımı iki katına çıkarırsınız ve sonuç olarak dirençteki gücü dört katına çıkarırsınız. Tüm bunları doğru yaptınız.

Ancak, akımı iki katına çıkararak, pillerinizin çalışma süresini yarıya indirdiğinizi kaçırmışsınız gibi görünüyor. Yani 10 saat boyunca çalışmayacak, ama 5. Böylece toplam enerji sadece iki katına çıkar, dört katına çıkar.

Pilleri böyle seri bağladığınızda , ortaya çıkan kompozit pilin (tipik olarak mAh cinsinden) şarj kapasitesi değişmez. Pilin içinde hareket eden her şarj biriminin de her hücre içinde hareket etmesi gerektiğinden değişmez. Bu nedenle seri olarak daha fazla hücre (veya hücre pili) eklemek, pilin kullanım ömrü boyunca hareket ettirilebileceği toplam şarjı arttırmaz, ancak bu yükün üzerinde hareket edebileceği voltajı artırır, bu da ekstra kimyasal enerjiyi hesaba katar. ekledim.

Toplam 10 saat boyunca 4W (akım x voltajı) gücünde 0.2A alacağım.

Her iki pil de 10 saat boyunca 0.2A sağlayamaz ve her ikisinin de bunun doğru olması için gerekmemesi nedeniyle, bu yanlıştır.

Her iki aküden de aynı akım akar ve bu, saf bir seri devre olduğu için yükteki akımla aynıdır. Bu nedenle, yüke 0,2A sağlamak için her akünün 0,2A sağlayabilmesi gerekir.

Şimdi, ikinci, özdeş bir batarya aldığımı ve seri olarak ilk bataryaya bağladığımı hayal edin. Etkin olarak aynı 100 Ohm dirence bağlı 2Ahr kapasiteli 20V'luk bir bataryaya sahip olacağım .

Nasıl 2Ahrs var göstermek değil, ama bu doğru değil. Yine, her iki akünün de tam akımı sağlaması gerekir . Her pil 1Ah sağlayabildiğinden, ikisi birlikte seri olarak 1Ah sağlayabilir çünkü akımlar bir seri bağlantıda toplanmaz.