Błyskawica kontra akumulatory: kulomb na co dzień

Próbuję zdecydować, czy informacje na stronie Wikipedii

http://en.wikipedia.org/wiki/Coulomb#In_everyday_terms

jest rozsądny. W szczególności stwierdzenia, że ​​piorun ma około 15 kulomb, w których bateria ma 5000. Moim pierwszym instynktem jest to, że jest to wyraźnie błędne (piorun jest tak energetycznym wydarzeniem, a bateria wydaje się w większości niewinna), ale potem w wyniku refleksji błyskawica wystarcza na wyjątkowo krótki czas. W końcu nie jestem pewien, jak sprawdzić, czy ma to sens.

Częstym źródłem zamieszania jest różnica między energią a mocą. Na przykład pasek Snickers ma w sobie więcej energii niż granat ręczny. Granat wybuchowy można nazwać „energetycznym”, ale kluczem jest tutaj jego moc (P) lub zdolność do bardzo szybkiego przetwarzania energii (E) w bardzo krótkim czasie (t):

Podobnie istnieje analogia w świecie elektrycznym, w którym ładunek (Q), prąd (I), napięcie (V), moc i energia nie zawsze idą w parze.

Równania, które odnoszą się do nich wszystkich, są następujące:

W przypadku pioruna zarówno V, jak i I są ekstremalnie wysokie, więc moc jest ekstremalna, ale t jest dość niski, więc wysoki prąd i krótki czas nieco się łagodzą, więc nie ma ogromnej ilości ładunku . Warto zauważyć, że całe to napięcie wpływa na ilość energii, którą niesie ta sama ilość ładunku.

Po podłączeniu niektórych liczb, 120 kA i 30 µs, otrzymujemy 3,6 kulomb , zbliżone do tego, co masz. Artykuł w Wikipedii mówi jednak, że istnieje spora zmienność („do 350 ° C”), ale mieszczą się one w kilku rzędach wielkości, a po kilku burzach niektóre uderzenia są duże i mięsiste, inne nie tak wiele.

W akumulatorze napięcie jest żałosne w porównaniu do uderzenia pioruna, ale nie ma to znaczenia przy obliczaniu ładunku. Najważniejsze jest to, że jest w stanie zapewnić prąd o kilka rzędów wielkości mniejszy o kilkadziesiąt rzędów wielkości dłużej. Jeden miliamper na godzinę (1 mA · h) jest równy 3,6 kulombom (patrz, to samo co nasze 120 kA, 30 µs uderzenia oświetlenia), a akumulatory często mają pojemność w tysiącach mA · h (2000 mA · h jest typowe dla ogniwa AA).

Prawdopodobnie racja, trzymaj energię i ładuj osobno (mentalnie), mierzą różne rzeczy.

Twój instynkt miał rację. Artykuł wprowadza w błąd.

Artykuł zignorował napięcie. Jeśli używasz analogii hydraulicznej , napięcie jest podobne do temperatury / ciśnienia wody. Zasadniczo woda z akumulatora ma wyjątkowo niską temperaturę / ciśnienie. Jednak temperatura / ciśnienie wody z pioruna jest OGROMNA. Zasadniczo w błyskawicy jest znacznie więcej energii (dżuli) niż w akumulatorze. Jest to mierzone w dżulach (kg.m / s ^ 2).

Porównajmy CAŁKOWITY ENERGIĘ pioruna i baterii.

Błyskawica:

15 Coulombs

500 milionów woltów

15C x 500000000 V = 7,5 miliarda dżuli (kg.m / s ^ 2)

Bateria AA:

5000 Coulombs

1,5 wolta

5000 C x 1,5 V = 7500 Dżuli (kg.m / s ^ 2)

W błyskawicy jest milion razy więcej energii niż w baterii AA.

Dlaczego zamieszanie? Bateria wysyła znacznie więcej elektronów przez druty (5000 kulombów), ale elektrony te nie mają w nich prawie żadnej energii. Dla porównania piorun wysyła bardzo małą liczbę elektronów (15 kulombów), ale te kilka elektronów wciąż przenosi znacznie więcej energii całkowitej.