تفاوت ولتاژ و آمپر چیست و چه رابطه ای دارند؟
فرقی نمی‌کند که به تازگی با ابزارآلات شارژی آشنا شده یا مدت هاست که با این دستگاه ها سر و کار دارید، به هر حال کلمات ولت، ولتاژ و آمپر را به طور مکرر شنیده و یا حتی از آن ها استفاده می کنید. چقدر با معنای اصلی این کلمات و کاربردهای حقیقی آن ها آشنا هستید؟
استفاده از کلمات ولتاژ و آمپر آن قدر متداول شده که به راستی می‌تواند منجر به سردرگمی شود. این اصطلاحات، از حیطه ی تخصصی علم فیزیک و الکترونیک بوده و بنابراین طبیعی است که مفاهیم عمیقی را بیان کنند. بسیاری از افراد این دو اصطلاح را در ابزارآلات شارژی، به صورت زیر خلاصه کرده اند:
ولتاژ: توان
آمپر: مدت زمان کارکرد
اما این خلاصه سازی چقدر درست و دقیق است؟
برای بررسی درستی این تعریف خلاصه، ابتدا لازم است به منشا پیدایش کلمات ولتاژ و آمپر بپردازیم. این دو کلمه در حقیقت جهت بیان ظرفیت باتری استفاده می شوند که فرمول اصلی آن به شکل زیر است:
Watt Hours=Amp Hours x Nominal Voltage
که در آن،
Watt Hours: وات بر ساعت
Amp Hours: آمپر بر ساعت
Nominal Voltage: ولتاژ اسمی
می باشند. اگر برچسب روی باتری های ابزارآلات شارژی را نگاه کنید، معمولا ظرفیت باتری روی آن درج شده است. به طور کلی، هرچه ظرفیت بیشتری داشته باشید، انرژی پتانسیل بیشتری در اختیار شما وجود خواهد داشت. البته بستگی به نوع استفاده ی شما دارد.
ولتاژ در مقایسه با آمپر: افزایش ولتاژ
اگر نگاهی به داخل باتری خود بیاندازید (لطفا باتری را باز نکنید و به جای آن، در اینترنت جستجو کنید!)، متوجه می شوید که باتری دستگاه شما از چند سلول جداگانه تشکیل شده که هر کدام وظیفه ی ذخیره و انتقال انرژی به دستگاه را به عهده دارند. هر باتری، ظرفیت انتقال توان مشخصی دارد. معمولا هر باتری، 3.6 ولت ظرفیت انتقال توان دارد. بنابراین اگر مثلا نیاز به یک باتری 12 ولت دارید، کافی است سه عدد سلول را در یک مدار سری سیم کشی کنید. باتری 18 ولت نیاز دارید؟ 5 عدد باتری را به صورت سری سیم کشی کنید.
لازم به ذکر است که اگر شما متخصص الکترونیک باشید، احتمالا می‌دانید که محاسبات بالا، کاملا دقیق نیست، چون هر باتری ممکن است بسته به شرایط شارژ و …، کمی بیشتر از مقدار 3.6 ولت، انرژی ذخیره و انتقال دهد. بنابراین هر سلول تقریبا 4 ولت در نظر گرفته می شود. ولی چون در این مقاله صرفا قصد بررسی تفاوت ولتاژ و آمپر را داریم، وارد جزئیات بسیار ریز نخواهیم شد و فرض می کنیم که هر باتری 3.6 ولت انتقال می‌دهد.
ولتاژ در مقایسه با آمپر: افزایش آمپر
در ساده ترین حالت، می توانیم آمپر دستگاه را میزان جریانی تعریف کنیم که پک سری شده ی باتری، می‌تواند در یک ساعت انتقال دهد. در حالت ایده آل آزمایشگاهی و حذف تمام عوامل تاثیرگذار نظیر دما، لرزش و …، یک باتری با ظرفیت 3 آمپر بر ساعت، در یک ساعت، 3 آمپر به شما نیرو تحویل می‌دهد.
بر خلاف ولتاژ، این مقدار ثابت نبوده و شما می‌توانید با کشیدن آمپر بیشتر، زمان کارکرد کمتری داشته یا این که با کشیدن آمپر کمتر، مدت زمان کارکرد بیشتری در اختیار داشته باشید. جدول زیر خلاصه ای از چگونگی این روند می‌باشد:
| 1 آمپر خروجی | 2 آمپر خروجی | 3 آمپر خروجی | 4 آمپر خروجی | 5 آمپر خروجی | 6 آمپر خروجی | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 آمپر بر ساعت | 2 ساعت | 1 ساعت | 40 دقیقه | 30 دقیقه | 24 دقیقه | 20 دقیقه |
| 3 آمپر بر ساعت | 3 ساعت | 1 ساعت و 30 دقیقه | 1 ساعت | 45 دقیقه | 36 دقیقه | 30 دقیقه |
| 4 آمپر بر ساعت | 4 ساعت | 2 ساعت | 1 ساعت و 20 دقیقه | 1 ساعت | 48 دقیقه | 40 دقیقه |
| 5 آمپر بر ساعت | 5 ساعت | 2 ساعت و 30 دقیقه | 1 ساعت و 40 دقیقه | 1 ساعت و 15 دقیقه | 1 ساعت | 50 دقیقه |
| 6 آمپر بر ساعت | 6 ساعت | 3 ساعت | 2 ساعت | 1 ساعت و 30 دقیقه | 1 ساعت و 12 دقیقه | 1 ساعت |
جهت افزایش آمپر، شما باید سیم کشی مدار به صورت موازی انجام دهید. اجازه دهید یک مثال را بررسی کنیم.
فرض کنید ما 18560 سلول لیتیوم یون داریم که به صورت سری، سرهم شده اند. هر سلول 3.6 ولت توان و حدود 2 آمپر ساعت جریان را انتقال می‌دهد. چون اتصال به صورت سری است، ما حدود 10.8 ولت خروجی خواهیم داشت (یا 12 ولت زمانی که در زمان شارژ کامل قرار دارند.) اما جریان روی 2 ثابت مانده است.
حالا اگر همین سه سلول را به صورت موازی سرهم بندی کنیم، خروجی ما 3.6 ولت بوده ولی جریان ما 6 آمپر بر ساعت خواهد بود.
ولتاژ و آمپر: بررسی همزمان
باتری های ظرفیت بالا که در دستگاه های شارژی استفاده می شوند، ترکیبی از اتصالات سری و موازی سلول های باتری هستند. فرض کنید 5 سلول را به صورت سری متصل کردیم و حالا یک باتری با توان 18 ولت داریم. حالا همان مجموعه را به صورت موازی متصل می کنیم. حالا ما 18 ولت باتری را نگه داشته ولی جریان را به 4 آمپر رسانده ایم. در تئوری، می‌توانیم با افزودن یک مجموعه ی دیگر، خروجی 6 آمپر داشته باشیم. فقط در تئوری!
– 10 سلول که در دو ردیف 5 تایی به صورت سری متصل شده اند: باتری 20 ولت 5 آمپر
– 10 سلول که در یک ردیف به صورت سری متصل شده اند: باتری 40 ولت 2.5 آمپر
حالا بر اساس توضیحات داده شده می‌توانیم به روشنی بیان کنیم که چه شما یک باتری 40 ولت با 2.5 آمپر جریان داشته باشید، یا یک باتری 20 ولت 5 آمپر، شما در مجموع 90 وات ساعت، در اختیار دارید. یعنی به ازای هر ساعت، 90 وات توان در اختیار دارید.
جمع بندی
پیش از جمع بندی لازم است در نظر بگیریم که تمام محاسبات بالا بر اساس حذف مولفه های جهان واقعی نظیر دما (سرما یا گرما)، ارتعاشات حین کار (کاربر و دستگاه) و … انجام شده و در دنیای واقعی، عملکرد دستگاه به عوامل متعددی وابسته خواهد بود. اما به منظور جمع بندی، بر خلاف ساده بوئن محاسبات فیزیکی و الکترونیکی، عملکرد واقعی دستگاه های هر شرکت، به کیفیت سلول های استفاده شده در باتری بستگی داشته و بسیار از دستگاه های موجود در بازار، ظرفیت درج شده بر روی برچسب را به کاربر تحویل نمی دهند.
دستگاه های شارژی دنلکس با سلول های سامسونگ کره تهیه شده و تمام مقادیر درج شده روی دستگاه، در شرایط واقعی آزموده و تحویل گرفته شده است.