解答一下電荷量、電容、電池容量、電流做功、電功率之間的關系:
電荷量
自然界中只有兩種電荷,美國科學家富蘭克林對這兩種電荷做出規(guī)定:綢子摩擦過的玻璃棒所帶電荷叫做正電荷,毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷叫做負電荷。電荷之間相互作用規(guī)律(力):同性相斥,異性相吸,力的大小用庫侖定律來計算。
電荷量的單位是庫倫(C),用字母Q表示,通常正電荷用正數(shù)表示,負電荷用負數(shù)表示。
為什么電荷量作為一個數(shù)量概念不直接用單位:「個」來表示,要用庫倫來表示呢?我理解的是數(shù)量級太大,不容易使用,舉個例子:若導線中載有1安培的穩(wěn)定電流,則在1秒內通過導線橫截面積的電量為1庫侖。換種說法:1A電流在1s內輸運的電量,即1C=1A·s。如果電流理解為是電子的流動,而1C約相當于6.25×1018個電子所帶的的電荷數(shù)。。說到這里相信大家都理解了。類似于結構設計師在設計產品尺寸的時候都會約定一個模數(shù),比如MNS柜25cm為一個模數(shù),配電系統(tǒng)開關柜每個間隔長度都可以直接說是幾個模數(shù),這樣方便交流。
電容
說到電容根據(jù)字面意思理解,很容易理解成存儲電荷量的容器,可以用存儲電荷量的多少來描述電容器的大小,其實這樣理解是錯的,為什么呢?因為電容其實是指容納電荷的能力,它的價值就是用來描述電容器這種元器件存儲電荷量能力的大小,而不是描述可以存儲多少電荷量。所以大家不要誤會了。
電容大小指的是電容器存儲電荷量能力的大小,不是指存儲多少電荷量
按照實驗總結出來的計算公式,決定式:C=εS/4πkd 。其中,ε是一個常數(shù),S為電容極板的正對面積,d為電容極板的距離,k則是靜電力常量。常見的平行板電容器,電容為C=εS/d(ε為極板間介質的介電常數(shù),S為極板面積,d為極板間的距離)。
還有一個計算公式,定義式:
C = Q / U
我們不可以說“平行板電容器的電容C跟兩板上所帶的電量Q成正比,跟兩板間的電壓U成反比?!币驗殡娙萜鞯碾娙菔强陀^存在的,當兩板不帶電時,電容依然存在。這也是定義式與決定式的區(qū)別。
電容器既然是一種儲存電荷的“容器”,就有“容量”大小的問題。為了衡量電容器儲存電荷的能力,確定了電容量這個物理量。電容器必須在外加電壓的作用下才能儲存電荷。不同的電容器在電壓作用下儲存的電荷量也可能不相同。國際上統(tǒng)一規(guī)定,給電容器外加1伏特直流電壓時,它所能儲存的電荷量,為該電容器的電容量(即單位電壓下的電量),用字母C表示。電容量的基本單位為法拉(F)。在1伏特直流電壓作用下,如果電容器儲存的電荷為1庫侖,電容量就被定為1法拉,法拉用符號F表示,1F=1Q/V。在實際應用中,電容器的電容量往往比1法拉小得多,常用較小的單位,如毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)等,它們的關系是:1微法等于百萬分之一法拉;1皮法等于百萬分之一微法,即:
1法拉(F)=1000毫法(mF);1毫法(mF)=1000微法(μF);1微法(μF)=1000納法(nF);1納法(nF)=1000皮法(pF);即:1F=1000000μF;1μF=1000000pF。
電池容量
電池標出了電壓及容量AH
在設計規(guī)定的條件(如溫度、放電率、終止電壓等)下,電池應能放出的最低容量,單位為安培/每小時,以符號C表示。容量受放電率的影響較大,所以常在字母C的右下角以阿拉伯數(shù)字標明放電率,如C20=50,表明在20時率下的容量為50安·小時。“度量蓄電池放電快慢的放電參數(shù)即是放電率。放電率通常有以下兩種表示方式,(1)時率:以放電時間表示的放電速率,例如一組額定容量60Ah蓄電池以10h放電完畢,稱為C10放電率。(2)倍率:以放電電流相對額定容量大小的比率來表示,例如一組額定容量100Ah蓄電池以0.1C(倍)放電率放電時,其放電電流為0.1×100=10A?!彪姵氐睦碚撊萘靠筛鶕?jù)電池反應式中電極活性物質的用量和按法拉第定律計算的活性物質的電化學當量精確求出。由于電池中可能發(fā)生的副反應以及設計時的特殊需要,電池的實際容量往往低于理論容量。
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