Ампер-час: единица измерения электрического заряда и ёмкости аккумуляторов.

Введение

Ампер-час или ампер-час (символ: A⋅h или A h; часто упрощается как Ah) — это единица электрического заряда, размерность которой представляет собой произведение силы тока на время, равная заряду, перенесённому постоянным током в один ампер в течение одного часа, или 3600 кулонов. Широко используемый миллиампер-час (символ: mA⋅h, mA h, часто упрощается как mAh) равен одной тысячной ампер-часа (3,6 кулона).

Использование

Ампер-час часто используется при измерениях электрохимических систем, таких как гальванопластика, и для определения емкости аккумуляторов, при которой падает общеизвестное номинальное напряжение. Миллиампер-секунда (мА⋅с) – это единица измерения, применяемая в рентгеновской визуализации, диагностической визуализации и лучевой терапии. Она эквивалентна милликулону. Эта величина пропорциональна общей энергии рентгеновского излучения, генерируемой заданной рентгеновской трубкой при определенном напряжении. Одинаковую общую дозу можно доставить за разные периоды времени в зависимости от тока рентгеновской трубки. Для более точного выражения энергии, расчет значений заряда в ампер-часах требует точных данных о напряжении: например, в аккумуляторной системе, точный расчет доставленной энергии требует интегрирования мощности (произведения мгновенного напряжения и мгновенного тока) за интервал разряда. Как правило, напряжение аккумулятора изменяется во время разряда; для приближенного интегрирования мощности можно использовать среднее или номинальное значение. При сравнении энергетической емкости аккумуляторных изделий, которые могут иметь различную химию внутренних элементов или конфигурацию элементов, простого показателя ампер-часа часто бывает недостаточно. Например, при 3,2 В для литий-железо-фосфатного (LiFePO4) элемента, кажущаяся энергетическая емкость небольшого источника бесперебойного питания (UPS) с несколькими выходами постоянного тока при разных напряжениях, но указанного лишь с одним показателем ампер-часа, например, 8800 мАч, будет завышена в 3,75 раза по сравнению с герметичным 12-вольтным свинцово-кислотным аккумулятором, где показатель ампер-часа, например, 7 Ач, основан на общем выходном напряжении, а не на внутреннем напряжении элемента. Таким образом, 12-вольтный выходной сигнал рассматриваемого UPS сможет фактически выдать лишь около трети энергии рассматриваемого аккумулятора, а не на четверть больше. Однако прямой аналог рассматриваемого аккумулятора, в том же форм-факторе и с сопоставимым выходным напряжением и энергетической емкостью, но основанный на другой химии, также может быть указан как 7 Ач, в данном случае, исходя из выходного напряжения, а не из химии элемента. Для потребителей без инженерного образования эти сложности можно было бы избежать, указав вместо этого (или дополнительно) показатель ватт-часов.

The ampere hour is frequently used in measurements of electrochemical systems such as electroplating and for battery capacity where the commonly known nominal voltage is dropped. A milliampere second (mA⋅s) is a unit of measurement used in X ray imaging, diagnostic imaging, and radiation therapy. It is equivalent to a millicoulomb. This quantity is proportional to the total X ray energy produced by a given X ray tube operated at a particular voltage. The same total dose can be delivered in different time periods depending on the X ray tube current. To help express energy, computation over charge values in ampere hour requires precise data of voltage: in a battery system, for example, accurate calculation of the energy delivered requires integration of the power delivered (product of instantaneous voltage and instantaneous current) over the discharge interval. Generally, the battery voltage varies during discharge; an average value or nominal value may be used to approximate the integration of power. When comparing the energy capacities of battery based products that might have different internal cell chemistries or cell configurations, a simple ampere hour rating is often insufficient. For example, at 3.2 V for a |LiFePO4 battery cell, the perceived energy capacity of a small UPS product that has multiple DC outputs at different voltages but is simply listed with a single ampere hour rating, e. g., 8800 mAh, would be exaggerated by a factor of 3.75 compared to that of a sealed 12 volt lead acid battery where the ampere hour rating, e. g., 7 Ah, is based on the total output voltage rather than the internal cell voltage, so the 12 volt output of the example UPS product can actually deliver only about a third of the energy of the example battery, not a quarter more energy. But a direct replacement product for the example battery, in the same form factor and comparable output voltage and energy capacity but based on , might also be specified as 7 Ah, here based on output voltage rather than cell chemistry. For consumers without an engineering background, these difficulties would be avoided by a specification of the watt hour rating instead (or additionally).

Примеры

Сухая ячейка размера AA имеет ёмкость около 2000–3000 миллиампер-часов. У средней батареи смартфона обычно ёмкость от 2500 до 4000 миллиампер-часов. Ёмкость автомобильных аккумуляторов варьируется, но у большого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания она составляет примерно 50 ампер-часов. Поскольку один ампер-час может произвести 0,336 грамма алюминия из расплавленного хлорида алюминия, для производства тонны алюминия требуется передача не менее 2,98 миллиона ампер-часов.