第3节 电池额定值(修订中)
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因为电池通过在离子化学反应中交换电子在电路中产生电流，并且任何充电电池中可用于反应的分子数量有限，因此任何电池在通过电路之前都必须有有限的总电荷量它的能量储备已经耗尽。电池容量可以用电子总数来衡量，但这将是一个巨大的数字。我们可以使用_库仑_单位（等于 6.25 x 10 18 个电子，或 6,250,000,000,000,000,000 个电子）来使这些量更实用，而是使用一个新单位，安培小时, 是为此目的而制作的。由于 1 安培实际上是每秒 1 库仑电子的流速，而一小时有 3600 秒，我们可以说明库仑与安培小时之间的正比：1 安培小时 = 3600 库仑。当旧的单位做得很好时，为什么要组建一个新单位？当然，让您作为学生和技术人员的生活更加困难！
# 1. 安时应用来测量电池的容量
容量为 1 安培小时的电池应该能够连续为负载提供 1 安培电流 1 小时，或 2 安培电流 1/2 小时，或 1/3 安培电流 3 小时，等等，之前 (opens new window)变得完全出院。在理想的电池中，连续电流和放电时间之间的这种关系是稳定且绝对的，但实际电池的行为并不完全像这个简单的线性公式所表明的那样。因此，当给定电池的安培小时容量时，它是在给定电流、给定时间或假定为 8 小时（如果没有给出限制因素）的时间段内指定的。
例如，平均汽车电池的容量可能约为 70 安培小时，指定电流为 3.5 安培。这意味着该电池可以连续向负载提供 3.5 安培电流的时间为 20 小时（70 安培小时/3.5 安培）。但是让我们假设该电池连接了一个电阻较低的负载，连续消耗 70 安培电流。我们的安培小时方程式告诉我们，电池应该能坚持 1 小时（70 安培小时 / 70 安培），但这在现实生活中可能并非如此。随着电流的增加，电池将通过其内部电阻耗散更多的热量，从而改变内部发生的化学反应。在这个更大的负载下，电池可能会在计算的 1 小时_之前的一段时间内完全放电。_
相反，如果将一个非常轻的负载 (1 mA) 连接到电池，我们的公式将告诉我们电池应该提供 70,000 小时的电力，或者不到 8 年（70 安时/1 毫安），但是很可能在 8 年过去之前，由于其他因素（电解质蒸发、电极劣化、电池内的泄漏电流），真正电池中的大部分化学能已经耗尽。因此，我们必须将安培小时关系视为电池寿命的理想近似值，安培小时额定值仅在制造商给出的指定电流或时间跨度附近才值得信赖。一些制造商将提供安时降额系数，指定在不同电流和/或温度水平下总容量的减少。
对于二次电池，安时额定值提供了在任何给定充电电流水平下必要的充电时间的规则。例如，上例中的 70 安时汽车电池在 7 安培（70 安时/7 安培）的恒定充电电流下从完全放电状态充电需要 10 小时。
此处给出了一些常见电池的大约安培小时容量：
- 典型的汽车电池：70 安培小时 @ 3.5 A （二次电池）
- D 型碳锌电池：4.5 安时 @ 100 mA （原电池）
- 9 伏碳锌电池：400 毫安小时 @ 8 mA （原电池）
# 2. 如何检查电池的状况 - 有负载和无负载？
当电池放电时，它不仅会减少其内部的能量储存，而且它的内阻也会增加（因为电解质变得越来越不导电），并且它的开路电池电压降低（因为化学物质变得越来越稀薄） ）。放电电池表现出的最具欺骗性的变化是电阻增加。电池状况的最佳检查是_负载下的电压测量_，而电池通过电路提供大量电流。否则，即使内部电阻已显著增加，对端子进行简单的电压表检查也可能会错误地指示电池健康（电压充足）。什么构成“大电流”取决于电池的设计参数。当然，电压表检查显示电压过低肯定会表明电池已放电：
充满电的电池：
现在，如果电池有点放电。. .
. . . 并进一步放电。. .
. . . 再往前走一点，直到它死去。
请注意，在有负载情况下检查电池电压时，电池的真实状况比无负载情况下要好得多。这是否意味着仅用电压表（无负载）检查电池是没有意义的？嗯，不。如果简单的电压表检查显示 13.2 伏电池的电压仅为 7.5 伏，那么您毫无疑问地知道它已经死了。但是，如果电压表指示 12.5 伏，则它可能已接近完全充电或有些电量耗尽——如果不进行负载检查，您将无法判断。还请记住，用于将电池置于负载下的电阻必须根据预期消耗的电量进行额定。对于检查大型电池，例如汽车（标称 12 伏）铅酸电池，这可能意味着一个额定功率为数百瓦的电阻器。 (opens new window)
# 3. 总结
- 安_时_是电池能量容量的单位，等于连续电流量乘以放电时间，电池在耗尽其内部存储的化学能之前可以提供的电量。
- 安培小时电池额定值只是电池充电容量的近似值，仅在制造商指定的电流水平或时间下才值得信任。这样的额定值不能以任何精度外推到非常高的电流或非常长的时间。
- 放电后的电池会失去电压并增加电阻。对电池没电的最佳检查是在负载下进行电压测试。
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