แรงดันไฟแบตเตอรี่คืออะไร?

แบตเตอรี่ให้พลังงานแก่ทุกสิ่งตั้งแต่โทรศัพท์ไปจนถึงรถยนต์ ทำให้แบตเตอรี่มีความจำเป็นในชีวิตประจำวัน อย่างไรก็ตาม พลังงานแบตเตอรี่จะแตกต่างกันไป การทำความเข้าใจเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกระหว่างแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน เรามาสำรวจว่าแรงดันไฟฟ้าคืออะไร วิธีวัด และปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง

แรงดันแบตเตอรี่คืออะไร?

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่คือความแตกต่างในศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ แสดงถึงความกดดันที่ผลักอิเล็กตรอนจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง

คุณสามารถเห็นภาพว่าเป็นสปริงอัดภายในแบตเตอรี่ โดยที่แรงอัดที่มากขึ้นสัมพันธ์กับพลังงานศักย์ที่เพิ่มขึ้นเมื่อปล่อยออกมา คุณลักษณะนี้จำเป็นต่อการพิจารณากำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ และสถานะการชาร์จ

การเปรียบเทียบอีกประการหนึ่งคือแรงดันน้ำในท่อ: แรงดันไฟฟ้าดันน้ำผ่านท่อ (กระแส) วัดเป็นแอมป์ ระบบไฟฟ้าที่แตกต่างกันต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน: 12-48 โวลต์สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสตรงต่ำ ไปจนถึง 110 โวลต์หรือ 220 โวลต์สำหรับการใช้งานในที่พักอาศัยไฟฟ้ากระแสสลับ แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะดันกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟมากขึ้น ลองคิดดูสิว่ากระแสน้ำที่มีแรงดันสูงจะมีพลังขนาดไหน

แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า (ต่ำกว่า 50 โวลต์) โดยทั่วไปจะปลอดภัยตามมาตรฐาน OSHA แต่กระแสไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าที่พบในโครงข่ายไฟฟ้าและสายไฟในที่พักอาศัยอาจเป็นอันตรายได้

อะไรทำให้เกิดแรงดันไฟแบตเตอรี่?

แบตเตอรี่ประกอบด้วย ขั้วบวกแคโทด- อิเล็กโทรไลต์และตัวคั่น ขั้วบวกเป็นด้านลบ โดยทั่วไปทำจากสังกะสี ลิเธียม กราไฟท์ หรือแพลทินัม แคโทดเป็นขั้วบวกและมักประกอบด้วยโลหะออกซิไดซ์ เช่น ลิเธียมออกไซด์หรือคอปเปอร์ออกไซด์

อิเล็กตรอนไม่สามารถไหลได้อย่างอิสระระหว่างแอโนดและแคโทด อย่างไรก็ตาม เมื่อเชื่อมต่อกันด้วยตัวนำ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังแคโทด ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า

ความแตกต่างระหว่างแรงดันและกระแสคืออะไร?

แรงดันและกระแสมีการเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดแต่มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน

• แรงดันไฟฟ้าวัดพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหน่วยประจุ ในขณะที่กระแสไฟฟ้าแสดงถึงอัตราการไหลของอิเล็กตรอน
• แรงดันไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์ (V) และกระแสเป็นแอมแปร์ (A)
• แรงดันไฟฟ้าแสดงโดย “วี” ขับกระแสภายในวงจร ในขณะที่กระแส แสดงโดย “ฉัน,” หมายถึงการไหลของอิเล็กตรอน
• แรงดันไฟฟ้าถือว่าเป็นอิสระจากวงจร ในขณะที่กระแสได้รับอิทธิพลจากความต้านทานของวงจร

วัดแรงดันแบตเตอรี่อย่างไร?

การวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถือเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดสถานะการชาร์จ

วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้มัลติมิเตอร์ โดยติดโพรบสีแดงเข้ากับขั้วบวก และติดโพรบสีดำเข้ากับขั้วลบ จากนั้นจึงอ่านค่า

แรงดันไฟฟ้าปกติคืออะไร?

แรงดันไฟฟ้าปกติของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับชนิดและปฏิกิริยาทางเคมี แบตเตอรี่ที่มีปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ที่ดีกว่าจะผลิตแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่รถยนต์โดยทั่วไปจะวัดได้ประมาณ 12.6 โวลต์ ในขณะที่แบตเตอรี่ AAA จะวัดได้ประมาณ 1.5 โวลต์

การจับคู่แรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือแบตเตอรี่เสียหาย

แรงดันไฟฟ้าของตะกั่ว-กรดเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะแตกต่างกันไปตามระดับการชาร์จ แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วจะให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแบตเตอรี่ที่ต่ำหรือหมด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมประสบกับแรงดันไฟฟ้าตกมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงมีพลังงานหนาแน่นกว่าและได้รับผลกระทบน้อยกว่า กฎของพีคเคิร์ต-

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด 12 โวลต์ให้พลังงานประมาณ 12.7 โวลต์เมื่อชาร์จเต็ม และ 11.6 โวลต์ที่ความจุ 20% ในการเปรียบเทียบ แบตเตอรี่ลิเธียมจะให้พลังงาน 13.6 โวลต์เมื่อชาร์จเต็ม และ 12.9 โวลต์ที่ความจุ 20%

แรงดันไฟแบตเตอรี่เป็นอันตรายหรือไม่?

ตาม โอชาแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ไม่ถือว่าเป็นอันตรายจนกว่าจะเกิน 50 โวลต์ โดยทั่วไปร่างกายมนุษย์สามารถทนต่อแรงกระแทกได้ถึง 50 โวลต์โดยไม่มีอันตราย เนื่องจากแขนและขามีความต้านทานอย่างน้อย 500 โอห์ม ความต้านทานนี้จะป้องกันไม่ให้กระแสอันตรายถึงชีวิตในกรณีส่วนใหญ่

อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 50 โวลต์สามารถทำให้ร่างกายเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรง เช่น แผลไหม้ กระดูกหัก สูญเสียการได้ยิน บาดเจ็บที่ดวงตา หัวใจหยุดเต้น และเสียชีวิต แม้แต่ 10 มิลลิแอมป์ผ่านหัวใจก็สามารถรบกวนการนำไฟฟ้าและทำให้เกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะร้ายแรงได้ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่เกิน 50 โวลต์จึงถือว่าเป็นอันตราย

เหตุใดแรงดันไฟแบตเตอรี่จึงมีความสำคัญ?

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีความสำคัญเนื่องจากจะระบุปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายได้ ซึ่งช่วยในการกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และสถานะการชาร์จ หากไม่มีการวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ การใช้แบตเตอรี่อย่างปลอดภัยคงเป็นไปไม่ได้