чем больше ампер тем лучше
Аккумулятор с ёмкостью больше штатной: когда можно ставить и когда нельзя?
Пришли холода и первые ночные заморозки – а, значит, стоит ждать неприятных сюрпризов от стареньких аккумуляторов, которые теплым летом еще кое-как справлялись со своими задачами. Автовладельцы отправляются в магазин за новыми батареями, и многим приходит в голову мысль: а может быть, взять емкость побольше прежней?
Даже в наши просвещенные времена в народе живет и не думает умирать популярный гаражный миф, согласно которому установка аккумулятора с емкостью, выше паспортной, считается опасной. Дескать, стартер сгорит, а генератор надорвется, ибо электросистема автомобиля «рассчитана на аккумулятор определенной емкости».
Однако на самом деле емкость аккумулятора может быть любой!
Можно в два раза больше, можно в три. В пять. В десять. Сколько влезет. Лишь бы не меньше штатной. Если взбредет в голову такая блажь, можно поставить в багажник Daewoo Matiz «грузовой» аккумулятор на 12 вольт/225 ампер-часов, массой около 60 килограммов, и вывести толстые провода от него в моторный отсек. И даже в таком случае никаких проблем в электросети автомобиля не возникнет – ни со стартером, ни с генератором. Стартер будет исправно крутить, точно так же, как и с родным матизовским АКБ емкостью 35 ампер-часов. А генератор – заряжать.
Почему так? Все очень просто!
Сгорит ли стартер?
Сперва об «опасности сжечь стартер». Выразимся не совсем технически, но понятно – не батарея дает стартеру ток изо всех своих сил, а стартер берет его у батареи – столько, сколько ему нужно.
Обладая постоянным собственным сопротивлением, он берет от аккумулятора ток, согласно классическому закону Ома – напряжение батареи делится на сопротивление стартера. И если, скажем, стартер того же Матиза потребляет ток 100 ампер (условно) от родной 12-вольтовой батареи емкостью 35 ампер-часов и размером с пакет молока, то те же 100 ампер (а не двести, не триста и т.п.) он возьмет и от огромной 60-килограммовой 225-амперчасной батареи, вытащенной гипотетически из какого-нибудь грузовика (при условии, что она тоже 12-вольтовая, разумеется).
Будет ли недозаряд?
Теперь об «опасности недозаряда». В рамках того же популярного мифа многие считают, что если штатный аккумулятор автомобиля заряжается генератором исправно, то с увеличенной емкостью батарея будет всегда недозаряженной. И это тоже категорически не так!
Стартер (как и любые прочие электропотребители автомобиля) обладает постоянными и неизменными характеристиками «аппетита» — перейдем уж полностью на кулинарную терминологию для простоты. И если представить количество энергии в полностью заряженном аккумуляторе, как некий объем воды, то для запуска двигателя стартер «выпьет» из батареи, скажем, один «литр». А генератор этот «литр» восполнит минут за десять поездки. И нет никакой разницы – откуда этот «литр» будет взят и куда возвращен – из емкости объемом 35 «литров» или из емкости 225 «литров»!
Для чего нужна повышенная емкость?
А, собственно, в идеальных условиях она и… не нужна! Если генератор и электропроводка автомобиля исправны, а поездки регулярно восполняют затраченный стартером объем энергии, то можно годами ездить, вообще не интересуясь состоянием аккумулятора – как будто его нет.
Но это идеальная ситуация, в жизни встречающаяся редко. На деле батареи в машинах большинства жителей городов всегда находятся в состоянии небольшого перманентного недозаряда. Завели машину (отняли часть запаса энергии батареи), поехали, встали в пробку. На холостых оборотах работа генератора малоэффективна, а если включить свет, печку, разные обогревы и прочее, то аккумулятор вообще перестает пополняться.
В итоге, если вернуться к литрам воды, изображающим энергетическое содержимое аккумулятора, то за поездку был затрачен, скажем, «литр», а возвращено 0,7. И так каждый день. Если ничего не предпринимать (а нужна либо зарядка аккумулятора внешним зарядным устройством, либо хотя бы хорошая дальняя поездка с ветерком и без пробок), то через какое-то время в один далеко не прекрасный день вы просто не заведете мотор.
А с батареей увеличенной емкости? Тоже не заведете! Но только случится это позднее. На неделю. На две. Или на месяц. В зависимости от объема емкости сверх нормы и многих других факторов. Срок прибавки не спрогнозировать. Но этот временной «бонус» может очень здорово помочь – возможно, в течение него, к примеру, выдастся дальняя поездка. Или вовсе весна наступит…
А когда нельзя поставить батарею повышенной емкости?
Препятствия часто могут быть чисто геометрические. Это на Волге или старом УАЗе под капотом был запас свободного места на вдвое большую батарею, а на многих современных машинах место под аккумулятор ограничено весьма жестко – влезает аккумулятор со строго определенными габаритами длины, ширины и высоты, и все. И в этих параметрах вам, скорее всего, удастся купить только батарею той же емкости, что и была. Ну, максимум на пять ампер-часов больше…
Совсем другая история — когда батарею увеличенной емкости поставить физически возможно, но «просто взять и заменить» нельзя – после замены требуется внести изменения в настройки системы управления двигателем! «Что за бред?!» – спросил бы технически грамотный автовладелец лет, эдак, десять-пятнадцать назад. И был бы прав – это действительно звучит как бред, ибо раньше система зарядки аккумулятора от генератора была полностью самодостаточной и автономной, и «мозги» автомобиля не вмешивались в этот процесс. На бюджетных машинах в массе своей так, в общем-то, и осталось, но в современных авто от среднего класса и выше процесс зарядки батареи все чаще комплексно контролирует умная электроника, «менеджер бортовой электросети».
Работает это так: на проводе, идущем от аккумулятора к генератору, стоит датчик силы и направления тока, по которому «мозги» определяют количество энергии, идущее от аккумулятора (разряд) и обратно (заряд). А поскольку в память управляющей программы занесено значение штатной емкости батареи, она всегда в режиме реального времени знает, до какой степени реально наполнен аккумулятор.
Знание состояния аккумулятора важно на автомобиле с развитой электрикой и электроникой – с опцией «старт-стоп» и прочими сервисами. К примеру, система может отследить существенное снижение уровня заряда батареи из-за длительного движения в пробках с множеством включенных мощных электропотребителей, и в какой-то момент по своему разумению отключить часть из них принудительно. Обычно что-то необязательное, типа обогрева заднего стекла или сидений. Восстание машин? Нет, забота! Чтобы вы завтра наутро завели мотор, а не бегали с проводами в поисках прикуривальщика…
Также система может снизить напряжение в бортсети, подав команду на генератор, если аккумулятор полностью заряжен, дабы уменьшить выкипание воды из электролита и продлить батарее жизнь. Есть еще много разных ситуаций, в которых задействован «менеджер электричества», но основа его корректной работы – знание реальной емкости батареи.
Если вы просто поставите АКБ увеличенной емкости, весь контроль потоков энергии к батарее и от нее пойдет насмарку, ибо рассчитываться все будет исходя из иной начальной емкости, неверной. Поэтому эти данные нужно запрограммировать в систему – вот только, к сожалению, для этого обычно требуется дилерский софт и диагностическое оборудование. Конечно, если вы где-то в глуши, вдали от официального сервиса были вынуждены купить и самостоятельно поставить батарею иной емкости, нежели была, ничего страшного прямо сразу не случится – вы заведете мотор, поедете, и все системы управления, комфорта и безопасности будут исправно работать. Но заехать в ближайшее время к дилеру и «прописать» в системе новую батарею все же стоит.
На что влияет мощность зарядки для смартфона и как выбрать правильную
Возможно, вы замечали, что с одной зарядкой батарея вашего смартфона заполняется быстро, а с другой — медленно. Давайте разберёмся, почему так происходит и научимся подбирать подходящий аксессуар к вашему гаджету.
На самые частые вопросы наших абонентов о смартфонах и других гаджетах отвечает Станислав Гаврилов, начальник центра по постпродажному обслуживанию Розничной сети МТС. Опровергать слухи и развенчивать мифы — его любимое занятие. Но главное — он всегда знает правильный ответ. В том числе и о зарядках.
Чем лучше заряжать смартфон
Самое простое решение — очевидное: всегда использовать, как советуют производители, родное зарядное устройство, которое есть в комплекте при покупке. Ну или приобрести такое же. Это самый безопасный способ. Однако шнуры и адаптеры теряются и выходят из строя, ваша зарядка может быть занята дома кем-то ещё, вам срочно нужно купить зарядку, а родной в магазине рядом нет.
Хорошая новость: блок питания от любого смартфона или планшета со шнуром и подходящим разъёмом скорее всего начнёт заряжать ваш телефон (особенно если это не iPhone). Как долго и насколько безопасно это будет происходить — уже другой вопрос. Первые попавшиеся девайсы советуем использовать только разово, в экстренных случаях. Именно поэтому дальше мы научимся выбирать зарядку по параметрам.
На какие параметры обращать внимание при выборе зарядки для смартфона
Выходное напряжение. Измеряется в вольтах — В или V (международное обозначение). Например, 5 В или 9 В. Значение указано на самой зарядке. Важно, чтобы телефон поддерживал то же значение. Информацию можно найти в характеристиках телефона или на оригинальной зарядке к нему. Превышать предельно допустимое для телефона напряжение — значит увеличить вероятность порчи аккумулятора устройства. Блок питания с более низкими показателями заряжать ваш гаджет тоже будет, но дольше.
Максимальная сила тока. Измеряется в амперах — А. Этот показатель также указан на адаптере. Как правило, для современных смартфонов значение составляет не менее 2 А. Если сила тока больше, чем та, на которую рассчитан ваш смартфон, гаджету это не навредит, так как сработает защитный механизм. А вот если сила тока меньше чем нужно, это отрицательно скажется на скорости зарядки.
Произведение силы и напряжения тока, которым заряжается ваш смартфон, определяет мощность зарядки. Чем больше — тем мощнее, тем быстрее заряжается смартфон. Время, необходимое для зарядки, также зависит от ёмкости аккумулятора.
Надёжность зарядки — как о ней судить
Сертификация производителя. Если она в принципе есть, это уже с большой вероятностью доказывает наличие необходимого минимума безопасности и энергетической эффективности. Чаще всего на качественной зарядке можно увидеть такие значки: UL, CSA, CE, ETL, ENERGY STAR, RoHS или FCC (логотипы независимых международных проверяющих организаций).
Кабель питания. Характеристики USB-шнура, который связывает между собой адаптер и телефон, тоже имеют значение. То, что он должен подходить к разъёму гаджета, понятно каждому — иначе его просто не вставишь. Кроме того, покупая шнур, посмотрите, на какой ток он рассчитан. Он не должен быть меньше того, на который способна зарядка.
Быстрые зарядки
Многие современные гаджеты поддерживают быструю зарядку — на неё уходят минуты, а не часы за счёт более высоких напряжения и силы тока заряда. Для получения эффекта нужны совместимые гаджет и зарядка.
Единого стандарта быстрых зарядок нет, и, если именно такую вы подбираете к своему смартфону, будьте особенно внимательны и по возможности протестируйте покупаемое. К примеру, у автора этих строк есть дома два смартфона, поддерживающих быструю зарядку, и два зарядных устройства, которые шли в комплекте к каждому гаджету. Так вот, один из смартфонов может быстро заряжаться от обоих адаптеров, а второй — только от своего. С чужим заряжается со стандартной скоростью.
Автоэлектрика. Емкость АКБ и генератор.
Данная статья будет по сути началам статей об автозвуке.
Для примера будет использоваться машина ваз 2114.
В интернете, да и в обыденной жизни бытует мнение, что нельзя ставить акб большей ёмкости, т.к. батарея будет не полностью заряжаться. И связывают цифры на акб и генераторе.
Теперь генератор… На стоковом четырошном генераторе стоят цифры 14в 80а.
Что это значит? Ну 14 в я думаю понятно что выдаваемое напряжение. А вот 80 ампер это максимальный отдаваемый ток при 5000-6000 тысячах оборотов шкива генератора. Переведём на обороты двигателя: передаточное число на двигателях ваз колеблется от 2,04(ваз 2109 карбюратор) до 2,4(ваз 2114 инжектор), т.е грубо говоря к 2500-3000 оборотов двигателя, генератор выходит на свою максимальную токоотдачу.
Надеюсь теперь амперы от а/ч вы отличаете.
Ну и самый пирожок статьи.
В авто не используется принцип заряда по току 1/10 от ёмкости акб как в зарядных устройствах.
В генераторе стоит такая нехитрая штучка, как реле регулятор (они бывают и выносные, примером тому — трёх уровневый регулятор — отличная «весчь»). Задача реле регулятора поддерживать в сети напряжение около 14 вольт(зависит от регулятора и состояния его).
Напряжение в сети полностью исправленного авто колеблется от 13,6 до 14,2, в зависимости, какие потребители включены.
ВНИМАНИЕ! тонкости для настоящих мужиков! Реле регулятор управляет током обмотки возбуждения генератора, а управляя возбуждением он регулирует выходное напряжение, которое поступает на двухполупериодный выпрямитель (подкова это, диодный мост) с обмоток статора. Ну выпрямитель свои дела сделал и на выходе генератора в итоге мы получаем постоянное напряжение. Которое идёт к потребителям, в том числе к акб.
Реле регулятор в душе не знает о существовании акб. Можно сказать грубо: акб сам выбирает себе ток заряда. Когда он высажен глубоко, вольт до 10-11, ток заряда достигает «дохера» ампер (зависит от ёмкости акб и мощности генератора), потом он постепенно падает. Получается что генератору всё равно какой акб заряжать 60 а/ч или 80 а/ч
НО! куда же без подводных камней! Если и 80 и 60 акб высажены в ноль, то для 80 нужен будет больший начальный ток заряда, чем у 60. К тому же 80 акб с нуля будет заряжаться дольше 60, до полной зарядки. И боюсь вашему генератору будет сложно вывозить с нуля 80 акб. Обрадую вас) Вам не придётся заводить машину на полностью высаженном акб, стартер не провернётся, а если машина инжекторная, с «толкача » она не заведётся, не хватит напряжения (тем более если у вас мозги BOSCH, их сложно завести если напряжение упало ближе к 9 вольтам). Единственный вариант — прикуриться. И ещё — на авто АКБ заряжается максимум процентов на 80-90, для 100% зарядки нужно напряжение около 15-16 вольт(опять же в теории). Про использование АКБ придётся отдельную статью написать.
Так же, если вы решили поставить себе акб от камаза на 120 а/ч знайте — если он высадится в 0 и потребует больше 100 ампер для заряда, ваш генератор не вывезет, в самом худшем случае, сгорит (конечно, при долговременной нагрузке).
Ещё момент! Вы заводили машину и на 60 и на 80 акб, допустим, емкость у обоих упала на 5 а/ч. Дак вот время зарядки этих 5 а/ч будет одинаковое, что на 60, что на 80.
Если вы всё таки решили поставить мощнее акб, для ваз 2114 выбирайте не более 80 а/ч. Зимой будет хорошо заводится машинка, тем более если у вас установлен редукторный стартер.
Самое главное: Правильно обслуживайте АКБ!
С генератором и ёмкостью акб разобрались наконец-то. Фуф…
Ещё есть одно заблуждение: нагрузка на проводку повышается. Ну это совсем ребят бред. Подключаем лампочку к 60 акб, и допустим ест она 1 ампер, НА 80 АКБ ОНА БУДЕТ ЕСТЬ ТОЖЕ 1 АМПЕР! Ток по проводам одинаковый потечёт. Единственное если случится КЗ, провода быстрее пыхнут, но на это есть предохранители…
НУ и всё собственно, что я хотел сказать, если что-то забыл, то потом дополню.
Можно ли заряжать смартфон, наушники или часы более мощной зарядкой? Вольты и амперы для «чайников»
Я часто встречаю в интернете одни и те же вопросы, связанные с зарядкой гаджетов. Звучат они примерно так:
— У меня есть телефон, с которым шла зарядка на 5 вольт и 1 ампер (5V и 1A). Можно ли заряжать его от более мощного блока питания на 5V и 3A? Не вредно ли это?
— Мои Bluetooth-наушники шли без блока питания в комплекте, а в инструкции сказано, что заряжать их нужно от USB-разъема компьютера, мощностью 5V и 0.5A. Что будет если я подключу к ним блок питания на 5V и 2A? Не сгорят ли наушники?
Если вы также задавались подобными вопросами, то, скорее всего, находили ответ, который звучал примерно так:
Устройство можно заряжать любой зарядкой на 5 вольт, вне зависимости от количества ампер. Оно не возьмет больше тока, чем ему нужно.
Несмотря на то, что это правильный ответ, многих он не удовлетворяет, так как не совсем понятно, что значит фраза «не возьмет больше ампер, чем нужно».
Значит ли это, что блок питания на 5V и 3A будет силой «заталкивать» в несчастный смартфон очень много тока, но смартфон будет сопротивляться этому, временами нагреваясь, как печка? А может всё дело в «умном» блоке питания, который вначале «спросит» устройство, сколько ампер ему нужно, а затем выдаст соответствующий ток?
Если мы выбираем первый вариант, то как-то не очень радует такая перспектива. Начинаешь прямо ощущать то давление, которое испытывает гаджет, сопротивляясь сильному току. Кажется, рано или поздно он не выдержит этого и даст сбой.
А если выбирать второй вариант, то появляется сомнение — а действительно ли моя зарядка достаточно умная и будет ли она что-то выяснять с устройством? А если она глупая или мое устройство «не говорит» на ее языке и тогда она просто начнет заталкивать силой 3 ампера тока?
На самом деле, какой бы из этих вариантов вы ни выбрали, это представление будет неверным. В реальности из блока питания в USB-кабель просто не выйдет больше тока (больше ампер), чем нужно смартфону, часам или наушникам. И дело не в умном блоке питания, а в законах природы.
Об этом, собственно, я бы и хотел рассказать подробнее, чтобы не просто дать короткий ответ и оставить сомнения, а объяснить на фундаментальном уровне, что в действительности происходит, когда мы подключаем более мощный блок питания, чем тот, на который рассчитано наше устройство.
И чтобы продолжить разговор, нам нужно сразу же определиться с терминами. Если вы хорошо знаете, что такое вольты и амперы, а также прекрасно понимаете закон Ома, тогда не думаю, что эта статья будет вам интересна. Да и вопросов таких у вас не должно возникать. Поэтому сразу предупреждаю, фраза «для чайников» в заголовке указана неспроста.
Что такое ток?
Представьте себе обычный кусок провода. Скажите, в нем есть ток? Думаю, вы не станете проводить эксперименты, подключая этот провод к лампочке, чтобы ответить на мой вопрос. Очевидно, там нет никакого тока.
Но что вообще такое ток?
Думаю, многие знают, что ток — это движение электронов. Если по проводу потекут/поползут электроны, в нем автоматически появится и ток. Но откуда тогда берутся электроны в проводе? Их туда заталкивает блок питания или батарейка?
На самом деле, электроны, которые будут ползти по нашему проводу, уже находятся внутри него. Ведь провод, как и всё в нашем мире, состоит из атомов. И эти атомы, словно детальки конструктора, бывают разными.
Взять, к примеру, золото. Вот вы держите в руке слиток золота и всем сразу понятно, что это не кусок алюминия. Но если дробить этот кусок на более мелкие кусочки, то до каких пор вещество будет оставаться золотом? Правильный ответ — до размера одного атома! И посмотрев на два разных атома, мы без проблем определим, где из них — золото, а где — алюминий.
И дело не в том, что атом золота желтый или блестит на солнце, а атом водорода — жидкий и прозрачный. Конечно нет. Всё дело в ядре атома, а точнее, в количестве протонов, из которых это ядро состоит. Если в атоме будет 79 протонов, мы знаем, что это золото, а если — 29 протонов, то это медь. И сколько бы электронов мы ни отрывали от атома, атом всегда остается золотом или медью.
Если бы мы смогли как-то добавить 4 протона к атому меди, их бы стало 33 и этот атом уже бы не имел никакого отношения к меди, он стал бы мышьяком. К слову, эти циферки (количество протонов) и указываются в таблице Менделеева возле каждого элемента.
Так вот, протоны (синие шарики на картинке выше) имеют определенный заряд, мы условно называем его положительным («плюсом»). А вокруг ядра парят электроны, также обладающие зарядом, но противоположным заряду протона. Мы называем его отрицательным («минусом»). Именно благодаря электронам атомы и могут соединяться друг с другом, создавая все предметы, вещества и материю. Эти электроны, как липучки, склеивают атомы друг с другом:
Протоны всегда притягивают к себе электроны («плюс» и «минус» всегда притягиваются). Но чем больше энергии у электрона, тем дальше он может отлетать от ядра с протонами. А чем дальше он от ядра, тем слабее с ним связь. Такой электрон может вообще оторваться от ядра и улететь с концами, ведь его отталкивают другие электроны («минус» и «минус» всегда отталкиваются).
Так вот, если мы повлияем на провод какой-то силой, электроны, расположенные дальше всего от ядра, начнут отрываться от атомов, проползать небольшое расстояние и присоединяться к другим атомам, а их электроны, соответственно, оторвутся и отлетят к следующим атомам:
Повторюсь, это движение электронов, направленное в одну сторону, и называется током.
Что такое амперы и вольты?
Ток — это движение электронов. Но как нам описывать силу тока? Можно, конечно, просто называть количество проползающих по проводу электронов за одну секунду.
Например, говорить: «Не касайся этого провода, там за секунду проплывает 12 миллионов триллионов электронов!», или писать на табличке: «Осторожно, здесь проползает за секунду 30 квинтиллионов электронов».
Согласитесь, звучит как-то странно. Мы даже не можем осознать или представить эти миллионы триллионов или квинтиллионы.
Поэтому мы решили не считать электроны по одному, а сразу учитывать их группами или «пачками». Ведь что толку нам от заряда одного электрона? Он ничтожно мал и не способен проделать никакой полезной работы.
В такую «пачку» (группу) включили 6 241 509 074 460 762 607 электронов. И суммарный заряд этих
6 квинтиллионов электронов, проходящих по проводу за 1 секунду, решили назвать ампером:
Если мы говорим, что по проводу идет ток 2 ампера (2А), это значит, что там физически за 1 секунду проползает около 12 квинтиллионов электронов (2*6.241).
Кстати, вы наверное заметили, что я использую разные слова для описания движения электронов: проползают, проплывают, пролетают и т.д. Делаю я это потому, что не знаю, каким словом лучше описать такое движение.
Кто-то может подумать, что электроны движутся по проводу с сумасшедшей скоростью, ведь лампочка включается моментально, как только мы прикасаемся к выключателю. На самом же деле, называть эту скорость «сумасшедшей», мягко говоря, не совсем правильно.
Когда вы включаете блок питания в розетку и подключаете по кабелю свой смартфон, то один конкретный электрон, «вылетевший» в это мгновение из блока питания в провод, попадет непосредственно в сам смартфон где-то через 33 минуты. Да, он будет продвигаться вперед не более, чем на полмиллиметра в секунду.
Но почему тогда ток моментально попадает из точки А в точку Б? Ровно по той же причине, почему вода в вашем кране начинает течь мгновенно, как только вы открываете кран, хотя в реальности она должна пройти очень длинный путь.
Электроны уже находятся в проводе и как только первый электрон «заходит» в провод, он выталкивает ближайший электрон, уже находившийся там, а тот сразу же «толкает» следующий. Получается, что ровно в тот момент, когда первый электрон «залетал» в провод, на другом конце вылетал последний (крайний) электрон.
1 ампер — это много или мало? Или поговорим о вольтах
Думаю, вы обратили внимание, что я постоянно говорил о какой-то силе, которая нужна, чтобы толкать электроны вперед по проводу. Эта сила называется напряжением и измеряется она в вольтах.
Вспомните, что одинаковые заряды отталкиваются («минус» и «минус» или два электрона). Так вот, если мы каким-то образом соберем очень много одинаковых зарядов (электронов) в одном месте, они будут пытаться оттолкнуться друг от друга. Чем больше их будет, тем сильнее будет сила, которая будет пытаться их вытолкнуть. И как только мы подключим к этому месту провод, эта сила моментально начнет выталкивать электроны, которых собралось в избытке.
Потребуется толкать электроны очень усердно. Нужно напряжение не 5 вольт, а что-то ближе к 3000 вольт. И это еще сильно зависит от состояния кожи, влажности и других условий. Если же мы хотим протолкнуть за 1 секунду всего 0,05 ампер (что уже может быть опасной «дозой» электронов), то хватит и напряжения в 150 вольт.
В нескольких штатах Америки до сих пор применяется смертная казнь в виде электрического стула. Так вот, с его помощью пытаются протолкнуть в тело человека за 1 секунду 5 ампер тока. Чтобы упростить задачу, на голову осужденному кладут губку, смоченную токопроводящим раствором, чтобы электронам было легче пройти через кожу. И при всём этом требуется 2700 вольт напряжения!
Таким образом, вольты и амперы неразрывно связаны друг с другом. Амперы — это множество электронов, проходящих через точку за 1 секунду, а вольты — это сила, с которой эти электроны выталкиваются.
Можно ли заряжать смартфон или фитнес-браслет более мощной зарядкой?
Теперь, понимая что такое амперы и вольты, мы подошли к главному вопросу.
Если смартфон, наушники или фитнес-браслет выдерживают максимум 1А, тогда что произойдет с таким устройством, если мы сможем как-то заталкивать в него по 2 ампера в секунду? Естественно, такое устройство просто сгорит.
Но вся загвоздка в том, что сделать это невозможно. Как невозможно спрыгнуть с крыши дома и «ползти» вниз по воздуху со скоростью 1 сантиметр в час, так и невозможно затолкнуть в устройство больше ампер.
Чтобы осознать это, давайте на секундочку забудем о сложной технике и возьмем банальный крохотный светодиод («лампочку»). Чтобы нагляднее продемонстрировать, я придумал светодиод, который работает от 5 вольт (для реальных светодиодов нужно в среднем 2-3 вольта):
Он будет работать исправно, если через него будет проходить ток с силой около 10 мА (1 миллиампер — это одна тысячная доля ампера или 0.001А).
А теперь давайте подключим к нему блок питания мощностью 5V и 2A. Как вы думаете, что произойдет?
Логика подсказывает, что от такого блока питания нашу лампочку просто разорвет! Ведь сила тока блока питания превышает допустимый ток лампочки в 200 раз (светодиоду нужен ток 10 мА или 0.01А, а блок питания рассчитан на 2000 мА или 2А).
Но в реальности лампочка будет прекрасно работать, не ощущая никакого дискомфорта! Ведь по ней будет протекать ток 10 мА вместо ожидаемых 2000 мА! В чем же здесь подвох? Неужели блок питания настолько умный, что как-то согласовал нужный ток и вместо 2А отправил к лампочке 0.01А!? Конечно же, нет.
Дело в том, что лампочка сопротивляется движению электронов. И всё, что нас окружает, в той или иной степени сопротивляется движению электронов.
Когда мы подключили лампочку к блоку питания на 5 вольт, он моментально со всей своей силы (с напряжением в 5 вольт) начал толкать все электроны (2 ампера) по проводу к лампочке. Первый электрон, попав в провод, ударил по второму, тот — по третьему и так до тех пор, пока не дошло дело до электронов в лампочке.
И вот тут электроны столкнулись с проблемой. Оказывается, двигаться по проводу было очень легко, настолько легко, что силы в 5 вольт хватало для проталкивания по проводу двух ампер тока. Но когда электроны начали проползать по лампочке, что-то начало им мешать. Возможно, атомы внутри расположены более плотно или они немного вибрируют и электроны чаще с ними сталкиваются, что затормаживает всё движение.
Главное — лампочка оказалась не такой «гладкой трассой» для электронов, как провод.
Чтобы лучше это понять, представьте, что вам нужно толкнуть вперед 20-килограммовый ящик, который лежит на очень гладкой поверхности (на рисунке показана синим цветом):
Вашей силы хватит только для того, чтобы передвигать этот ящик каждую секунду на полметра. Ваша сила — это и есть те самые 5 вольт блока питания, а ящик — это 2 ампера электронов. Гладкая поверхность — это провод.
Но теперь представьте, что часть поверхности стала зыбкой, как песок (показано красным цветом):
Естественно, именно на этих участках движение ящика замедлится очень сильно, ведь ваших сил хватало на то, чтобы двигать 20 кг по гладкой поверхности со скоростью полметра в секунду.
Но важно то, что скорость замедлилась не конкретно на участке с песком, а вообще вдоль дороги, так как ящик одновременно лежит и на гладкой, и на песчаной поверхности. Получается, если бы вся дорога была гладкой, вы бы за секунду передвигали ящик на полметра, теперь же эти 20 кг передвигаются за секунду на 30 см.
И связано это не с тем, что вы что-то изменили. Вы ничего не меняли, вы продолжаете толкать ящик с одинаковой силой, но теперь движение замедлилось. Если бы вы заменили 20-килограмовый ящик на 50-килограмовый, то вам бы удавалось передвигать больше груза, но скорость упала бы еще сильнее.
Точно то же происходит и в примере с лампочкой. У блока питания есть определенная сила (5 вольт) и он мог бы проталкивать 2 ампера тока, если бы по всему участку не встречалось никаких преград.
Но как только мы ставим лампочку, она сразу же замедляет всё движение тока на определенное значение. Блоку питания уже не хватает сил (5 вольт), чтобы толкать максимальное количество электронов с той же скоростью (каждую секунду — 2 ампера). Теперь, из-за сопротивления вдоль движения он будет толкать не более 0.01А (1 миллиампер) в секунду.
Смартфон, фитнес-трекер и наушники подчиняются закону Ома
Итак, закон Ома — это и есть та причина, по которой вы можете без малейшего опасения подключать к своему телефону или наушникам блок питания хоть на 5 вольт и 1000 ампер.
Вот как это работает. Сопротивление измеряется в Омах. Первая лампочка имела сопротивление току 500 Ом. Мы узнали это потому, что 5-вольтовый блок питания смог протолкнуть только 0.01 ампер тока. Разделив 5В на 0.01А, мы получили значение 500 Ом.
Делить вольты (обозначаются буквой V) на амперы (обозначаются буквой I), чтобы узнать сопротивление (обозначается буквой R) нам и подсказал тот самый закон Ома:
Теперь возьмем другую лампочку и представим, что ее сопротивление составляет 50 Ом. Получается, она в 10 раз меньше сопротивляется движению электронов. Как и первая лампочка, вторая также работает нормально только при силе тока в 10 мА (0,01А).
Но что произойдет, если мы подключим ее к нашему блоку питания на 5 вольт и 2 ампера? Так как сопротивление лампочки снизилось в 10 раз, логично предположить, что блок питания при той же силе (5 вольт) будет толкать больше электронов. Это как убрать песок с дороги, сделав ее более гладкой и скользкой, чтобы толкать груз быстрее.
Мы даже можем узнать, сколько именно тока (ампер) будет проходить через нашу новую лампочку. Для этого снова воспользуемся законом Ома: I=V/R. То есть, нужно напряжение (5 вольт) поделить на сопротивление (50 Ом) и получим 0.1А или 100 миллиампер.
Теперь тот же блок питания на 5V и 2A будет пропускать через лампочку уже не 10 миллиампер, а 100! Естественно, наша лампочка сразу же сгорит.
Так и было задумано!
Блок питания остался тем же, но с новой лампочкой он выдал вместо 10 целых 100 миллиампер! Если бы мы, как разработчики лампочки, предполагали, что ее подключат к блоку питания на 5 вольт, то нам нужно было заранее побеспокоиться о том, чтобы этой силы (5 вольт) никогда не хватило для протекания 100 мА.
Нужно было просто добавить к лампочке немножко материала, который бы увеличил ее сопротивление до 500 Ом. И тогда она бы никогда не пропустила ток свыше 10 мА при использовании 5-вольтового блока питания.
Когда производитель делает схему смартфона или наушников, каждая его деталь (каждый транзистор, резистор, конденсатор и пр.) оказывает какое-то сопротивление току. То есть, можете представить всю схему, как длинный маршрут с разным типом покрытия. Это покрытие придумывает разработчик на этапе проектирования.
Если устройство рассчитано на 5 вольт, сколько бы ампер ни выдавал 5-вольтовый блок питания — это не будет иметь никакого значения, так как общее сопротивление току всех деталей будет таким, что через схему будет протекать заранее известное (безопасное) количество ампер.
Мир вокруг нас
Чтобы окончательно разобраться с этим вопросом, просто посмотрите вокруг себя. Нас окружает множество электроприборов: лампочки, чайники, кофемашины, тостеры. Как вы думаете, почему они не сгорают сразу, как только вы подключаете их к сети 220 вольт? Ведь обычная розетка выдает 16 ампер и
Естественно, через лампочку на 100 Ватт и, скажем, микроволновку на 1000 Ватт должно проходить совершенно разное количество электронов (разное количество ампер). Как же розетка знает, какому прибору и сколько ампер выдать под напряжением 220 вольт?
Да никак! Просто у лампочки на 100 ватт будет гораздо выше сопротивление току и она будет при напряжении 220 вольт пропускать через себя только 0.45А (100 ватт/220 вольт), а через микроволновку на 1000 Ватт будет за секунду проходить 4.5А (1000 ватт/220 вольт).
Выходит, сопротивление у лампочки — 480 Ом (220V/0.45А), а у микроволновки — 48 Ом (220V/4.5A).
Более того, если лампочка и микроволновка — это единственные работающие электрические приборы в вашем доме, тогда несмотря на розетку в 220 вольт и 16 ампер, из нее в общем будет выходить 4.95 ампер тока в секунду (4.5А микроволновки+0.45А лампочки). Сила в 220 вольт просто не способна протолкнуть больше тока, учитывая сопротивление, которое оказывают эти два прибора (лампочка на 480 Ом и микроволновка на 48 Ом).
Ровно то же касается и смартфона, фитнес-трекера или другого гаджета. У каждого из них есть свое внутреннее сопротивление, и до тех пор, пока вы будете заталкивать в них ток под давлением в 5 вольт, из блока питания будет выходить столько ампер, сколько сможет физически протолкнуть сила (или давление) в 5 вольт.
Но проблемы начнутся в том случае, если вы вздумаете увеличить напряжение и воспользоваться блоком питания, скажем, на 12 вольт. Вот тогда его силы хватит, чтобы при том же сопротивлении устройства протолкнуть гораздо больше тока. Это как с толканием ящика. Да, поверхность осталась песчаной, но теперь ящик толкают 3 человека вместо одного.
Но мой смартфон заряжается быстрее от 2А, чем от 1А! И при этом еще греется сильнее!
Многие пользователи замечали, что при использовании более мощного блока питания (вместо 5В и 1А, например, 5В и 2А), телефон заряжается быстрее и греется сильнее.
Так действительно может быть. Но, опять-таки, лишь по одной причине — производителем был предусмотрен ток до 2 ампер. Компания разрабатывала свое устройство под напряжение 5 вольт и для этого ей необходимо было контролировать сопротивление на каждом участке схемы, чтобы «давление» в 5 вольт не вызвало выход из строя конкретного блока.
Производителю было важно лишь то, чтобы блок питания выдавал достаточное количество ампер. Верхняя планка его совершенно не волнует. И чтобы вместо одного ампера смартфон принимал 2A, нужно было изменить соответствующим образом сопротивление внутри смартфона. То есть, производитель заложил в устройство механизм снижения сопротивления, чтобы пропустить больше тока.
В противном случае, по законам нашей вселенной оно не сможет принять ни на миллиампер больше тока, какой бы блок питания вы ни подключали, хоть на миллион ампер. Естественно, это справедливо только в том случае, если напряжение не превышает 5 вольт.
И последнее. Конечно, при большем количестве ампер, устройство будет греться сильнее, так как банально через одни и те же детали за 1 секунду будет проходить больше электронов, соответственно, будет больше столкновений с атомами, больше вибраций атомов и сильнее нагрев.
Но, опять-таки, производитель посчитал это нормальным, раз позволил смартфону снизить свое внутреннее сопротивление и пропустить больше тока. Это решил производитель на этапе проектирования схемы, а не более мощный блок питания.
Алексей, глав. редактор Deep-Review
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?