【自学嵌入式笔记：模电】32. 毫瓦时和毫安时

32. 毫瓦时和毫安时

电池容量：毫安时（mAh）与毫瓦时（mWh）解析

一、基础概念：mAh与mWh的区别

1. 毫安时（mAh）

• 定义：电量单位，描述电池可释放的总电荷量，公式为：
  \[Q = I \times t \]
  （\(I\)：电流，单位毫安（mA）；\(t\)：时间，单位小时（h））
• 物理意义：3400mAh表示电池以3400mA电流放电，可持续1小时；或以1700mA电流放电，持续2小时（\(Q\) 恒定，\(I\)与\(t\)成反比）。

2. 毫瓦时（mWh）

• 定义：能量单位，描述电池可释放的总能量，公式为：
  \[W = P \times t \]
  （\(P\)：功率，单位毫瓦（mW）；\(t\)：时间，单位小时（h））
• 与mAh的关联：功率 \(P = V \times I\)（\(V\)为电压，单位伏特（V）），因此能量可推导为：
  \[W = V \times I \times t = V \times Q \]
  （因 \(Q = I \times t\)，代入后能量 \(W\) 与电压 \(V\)、电量 \(Q\) 直接相关）

二、实战对比：3400mAh vs 12580mWh

1. 核心逻辑

锂电池常见电压为 \(3.7\,\text{V}\)，利用公式 \(W = V \times Q\) 验证：

• 若电池容量为 \(3400\,\text{mAh}\)，则能量为：
  \[W = 3.7\,\text{V} \times 3400\,\text{mAh} = 12580\,\text{mWh} \]

• 结论：3400mAh（3.7V）与12580mWh是同一电池的两种表述（前者是电量，后者是能量）。

2. 选择依据

• 若设备电压与电池电压一致（如3.7V设备），直接对比mAh即可；
• 若设备电压不同（如5V设备），需通过 \(W = V \times Q\) 换算为统一能量（mWh）对比。

三、延伸计算：5号电池的“几度电”

1. 已知条件

• 5号电池容量：\(800\,\text{mAh}\)
• 5号电池电压：\(1.5\,\text{V}\)（碱性电池典型电压）

2. 能量计算（mWh→Wh→度）

• 步骤1：计算能量（mWh）
  由 \(W = V \times Q\)，得：

  \[W = 1.5\,\text{V} \times 800\,\text{mAh} = 1200\,\text{mWh} = 1.2\,\text{Wh} \]

• 步骤2：换算为“度”
  1度电 = \(1\,\text{千瓦时} = 1000\,\text{Wh}\)，因此：

  \[\text{等效度数} = \frac{1.2\,\text{Wh}}{1000\,\text{Wh/度}} = 0.0012\,\text{度} \]

3. 趣味对比：多少节5号电池≈1度电？

\[\text{节数} = \frac{1000\,\text{Wh}}{1.2\,\text{Wh/节}} \approx 833\,\text{节} \]

四、关键结论

1. mAh是电量，描述“能放多少电”；mWh是能量，描述“能做多少功”，二者通过电压关联（\(W = V \times Q\)）。
2. 对比不同电池时，若电压一致，直接看mAh；若电压不同，需换算为mWh统一对比。
3. 小容量电池（如5号）能量极低（约0.0012度/节），大规模应用（如特斯拉7000节18650电池）可积累显著能量。

（注：实际电池存在能量损耗，理论计算为理想状态，可通过仿真工具或实际测量验证。）