와트-회로에서 자유 에너지를 얻는다고 생각합니까?


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100 Ohm 저항에 연결된 1Ahrs 용량의 10V 배터리가 있다고 가정합니다.

총 10 시간 동안 1W (전류 x 전압)의 전력에서 0.1A (V / R)를 얻습니다. 와트는 J / s로 정의되므로 배터리는 총 3,600J (1x60x60)를 생성합니다.

이제 두 번째 동일한 배터리를 가져 와서 첫 번째 배터리에 직렬로 연결한다고 상상해보십시오. 2Ahrs 용량의 20V 배터리를 효과적으로 사용할 수 있으며 모두 동일한 100 Ohm 저항에 연결됩니다.

총 10 시간 동안 4W (전류 x 전압)의 전력에서 0.2A를 얻을 수 있습니다. 이것은 14,400J (4x60x60)를 생성합니다.

그래서 내 에너지 원을 두 배로 늘려서 에너지 출력을 네 배로 늘 렸습니다!

계산이나 개념적 이해에서 어딘가에 오류가 있었으며, 나를 올바르게 설정할 수있는 사람에게 가장 감사 할 것입니다.

감사!


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2Ahrs 용량의 20V- 잘못되었습니다. 배터리를 직렬로 연결해도 용량이 추가되지 않습니다. 동일한 1Ah
Eugene Sh를

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두 배의 배터리를 직렬로 연결하면 전압이 두 배가되므로 Wh가 두 배가되지만 Ah는 동일하게 유지됩니다.
Neil_UK

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1 리터의 물이 포함 된 새는 욕조가 있는데, 시간당 0.1 리터로 배수되고 비워지기 전에 10 시간 동안 배수됩니다. 이제 옆에 새는 동일한 욕조를 두 번째로 놓습니다. 10 시간 동안 시간당 0.2 리터를 배출하는 하나의 대형 욕조가 있습니다. 이제 두 번째 욕조를 첫 번째 욕조 위에 두어 배수되도록합니다. 이 새로운 시스템이 바닥 욕조에서 시간당 0.2 리터로 갑자기 배수되기 시작하는 이유는 무엇입니까? 아무것도. 이제 2 리터의 물이 들어간 욕조를 효과적으로 사용할 수 있지만 더 빨리 배수되지는 않습니다.
Eric Lippert

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답변 주셔서 감사합니다. 배터리가 두 개의 스택 형 욕조와 달리 두 배의 전류를 방출하기 때문에 @EricLippert의 유추가 여기에서 작동하는지 잘 모르겠습니다. 그러나 다른 답변에서 절반 길이로 배수되는 것으로 보입니다.
user122374

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@ user122374 서로 (시리즈) 위에 쌓인 통은 더 많은 전류를 제공하지 않습니다
Doktor J

답변:


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재치를 통해 무언가를 알게 된 것을 축하합니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

그림 1. 배터리의 병렬 및 직렬 배열은 VAh 등급이 동일합니다.

용량이 2 Ah 인 배터리는 20V입니다.

그게 오류 야

  • 동시에 1 시간 동안 1A를 공급할 수 있습니다. 한 시간 동안 실행 한 다음 다른 것으로 바꾸면 쉽게 시각화 할 수 있습니다.
  • 직렬로 둘 다 동시에 실행되고 동일한 전류가 둘 다를 통해 실행됩니다. 둘 다 같은 속도로 방전됩니다.

이것이 배터리 비교에 Wh (watt-hours)를 사용하는 좋은 이유 중 하나입니다. 배터리의 전압이 다른 경우 배터리 에너지 저장을 훨씬 쉽게 비교할 수 있습니다.


귀하의 예에서 입니다. 배터리 2 개를 사용하면 직렬이든 병렬이든 용량이 있습니다.20 W hCapacity=VAh=101=10 Wh20 Wh

우리의 부하 전력은 로 주어집니다 .P=V2R

  • 동시에 계산 한 입니다. .Runtime=WhP=102100=1 WRuntime=WhW=201=20 h
  • 계산에서 시리즈 입니다. .R u n t i m e = W hP=202100=4 WRuntime=WhW=204=5 h

개략도

이 회로를 시뮬레이션

그림 2. 다른 견해가 도움이 될 수 있습니다. (a) 원래 직렬 회로입니다. (b)는 직접적으로 동등합니다. 50Ω 저항의 중간 지점은 배터리 스택의 중간 지점과 동일한 전위에 있기 때문에 (c)와 같이 서로 연결하면 아무런 차이가 없습니다. 이제 각각 50Ω 부하로 공급되는 2 개의 1 Ah 회로가 있습니다.


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배터리를 두 배로 늘리면 전류가 두 배가되고 결과적으로 저항의 전력이 4 배가됩니다. 당신은 그 모든 것을 얻었다.

그러나 전류를 두 배로 늘리면 배터리 사용 시간이 절반으로 줄어든 것 같습니다. 따라서 10 시간 동안 실행되지는 않지만 5입니다. 따라서 총 에너지는 4 배가 아닌 2 배에 불과합니다.

이런 식으로 배터리를 직렬로 연결해도 결과로 생성되는 복합 배터리 (일반적으로 mAh) 의 충전 용량은 변하지 않습니다. 배터리를 통해 이동 된 각 충전 장치도 각 셀을 통해 이동해야하므로 변경되지 않습니다. 따라서 더 많은 셀 (또는 셀의 배터리)을 직렬로 추가해도 수명 기간 동안 배터리가 움직일 수있는 총 충전량은 증가하지 않지만, 충전 할 수있는 전압은 증가하므로 추가 화학 에너지가 필요합니다. 추가했습니다.


각 셀을 통해 얼마나 많은 전하가 전달되는지에 대해 언급 한 Phil에게 감사의 말을 전했다.
user122374

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총 10 시간 동안 4W (전류 x 전압)의 전력에서 0.2A를 얻을 수 있습니다.

어떤 배터리도 10 시간 동안 0.2A를 공급할 수 없으며, 이것이 사실이되기 위해서는 두 가지 모두 필요하기 때문에 이것은 거짓입니다.

동일한 전류가 두 배터리를 통해 흐르며 이는 순수한 직렬 회로이기 때문에 부하를 통과하는 전류와 동일합니다. 따라서 부하에 0.2A를 공급하려면 각 배터리가 0.2A를 공급할 수 있어야합니다.

이제 두 번째 동일한 배터리를 가져 와서 첫 번째 배터리에 직렬로 연결한다고 상상해보십시오. 2Ahrs 용량 의 20V 배터리를 효과적으로 사용할 것입니다. 모두 동일한 100 Ohm 저항에 연결되어 있습니다.

2Ahrs를 어떻게 얻었는지 보여주지는 않지만 정확하지 않습니다. 다시, 배터리 모두 최대 전류 를 공급해야합니다 . 각 배터리는 1Ah를 공급할 수 있기 때문에 직렬로 연결된 전류는 합산되지 않기 때문에 직렬로 연결된 2 개가 1Ah를 공급할 수 있습니다.


이 답변은 "2Ahrs가 아니라 아니오"라는 질문으로 가장 이해하기 쉬운 방식으로 드릴 다운되기 때문에이 답변이 마음에 듭니다.
Floris
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