Batteries power everything from phones to cars, making them essential in daily life. However, battery power varies. Understanding voltage is crucial when choosing between different batteries. Let’s explore what voltage is, how to measure it, and the chemical reactions involved.
What Is Battery Voltage?
Battery voltage is the difference in electrical potential between a battery’s positive and negative terminals. It represents the pressure that pushes electrons from one point to another.
يمكنك تصور ذلك على شكل زنبرك مضغوط داخل البطارية، حيث يرتبط الضغط الأكبر بزيادة الطاقة الكامنة عند تحريرها. هذه الخاصية ضرورية لتحديد خرج طاقة البطارية، والجهد اللازم للأجهزة، وحالة الشحن.
تشبيه آخر هو ضغط الماء في الخرطوم: الجهد الكهربي يدفع الماء عبر الخرطوم (التيار)، ويقاس بالأمبير. تتطلب الأنظمة الكهربائية المختلفة جهدًا كهربائيًا متفاوتًا: 12-48 فولت لأنظمة التيار المستمر المنخفض إلى 110 فولت أو 220 فولت لتطبيقات التيار المتردد السكنية. تعمل الفولتية الأعلى على دفع المزيد من الكهرباء عبر الأسلاك؛ فكر في مدى قوة تيار الماء عالي الضغط.
While lower voltages (under 50 volts) are generally safe according to OSHA standards, electric currents at higher voltages found in residential grids and power lines can be dangerous.
What Creates Battery Voltage?
Batteries consist of an الأنود، الكاثود, المنحل بالكهرباء, and separator. The anode is the negative side, typically made of zinc, lithium, graphite, or platinum. The cathode is the positive end and usually contains oxidizing metals like lithium oxide or copper oxide.
Electrons cannot flow freely between the anode and cathode; however, when connected by a conductor, electrons move from the anode to the cathode, generating voltage.
What is the Difference Between Voltage and Current?
Voltage and current are closely connected yet have distinct characteristics.
- يقيس الجهد الطاقة الكهربائية الكامنة لكل وحدة شحنة، بينما يمثل التيار معدل تدفق الإلكترونات.
- يتم قياس الجهد بالفولت (V) والتيار بالأمبير (A).
- الجهد، الذي يرمز إليه “الخامس،” يدفع التيار داخل الدائرة، بينما التيار، يُشار إليه بـ “أنا،” يدل على تدفق الإلكترونات.
- يعتبر الجهد مستقلا عن الدائرة، في حين يتأثر التيار بمقاومة الدائرة.
كيف يتم قياس جهد البطارية؟
يعد قياس جهد البطارية أمرًا ضروريًا لتحديد حالة الشحن.
أفضل طريقة هي استخدام مقياس متعدد: قم بتوصيل المسبار الأحمر بالطرف الموجب والمسبار الأسود بالطرف السالب، ثم قم بقياس القراءة.
ما هو الجهد الطبيعي؟
يعتمد الجهد الطبيعي للبطارية على نوعها والتفاعل الكيميائي. البطاريات ذات تفاعلات الأكسدة والاختزال الأكثر ملاءمة تنتج فولتات أعلى. على سبيل المثال، يبلغ قياس بطارية السيارة عادةً حوالي 12.6 فولت، بينما يبلغ قياس بطارية AAA حوالي 1.5 فولت.
من الضروري مطابقة الجهد الصحيح لتجنب إتلاف الأجهزة الإلكترونية أو البطارية.
الفولتية الرصاص الحمضية مقابل الفولتية بطارية ليثيوم أيون
يختلف جهد البطارية حسب مستوى الشحن. توفر البطارية المشحونة بالكامل جهدًا أعلى من البطارية المنخفضة أو الفارغة. وتعتمد هذه الظاهرة، المعروفة بفقدان الجهد، على نوع البطارية.
تواجه بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية انخفاضًا أكبر في الجهد مقارنة ببطاريات الليثيوم. تعتبر بطاريات الليثيوم، بتقنيتها المتقدمة، أكثر كثافة من حيث الطاقة وأقل تأثراً بها Peukert’s Law.
A 12-volt lead-acid battery delivers about 12.7 volts when fully charged and 11.6 volts at 20% capacity. In comparison, a lithium battery provides 13.6 volts when fully charged and 12.9 volts at 20% capacity.
Is Battery Voltage Dangerous?
According to OSHA, battery voltage is not considered dangerous until it exceeds 50 volts. The human body can generally withstand up to 50 volts of shock without harm, as the arms and legs have a resistance of at least 500 ohms. This resistance prevents lethal current from reaching the heart in most cases.
However, voltages above 50 volts can make the body a conductor, posing serious risks including burns, broken bones, hearing loss, eye injuries, cardiac arrest, and death. Even 10 milliamps through the heart can disrupt its electrical conductivity and cause fatal arrhythmias; thus all voltages over 50 volts are deemed dangerous.
Why Does Battery Voltage Matter?
Battery voltage is important because it indicates how much power a battery can supply, helping to determine the required voltage for electronics and their charge state. Without measuring battery voltage, safely using batteries would be impossible.
