Batterier og strøm

I denne lille guide finder du information om diverse batteristørrelser, samt en forklaring af hvordan strøm egentlig fungerer (uden at det bliver alt for teknisk), samt hvad den normale angivelse mAh kan bruges til, og hvad den ikke kan bruges til. Dertil er der definitioner af Joule, Coulomb, Volt, Ampere, Watt, Watt-timer, Milliampere, og Milliamperetimer.

Billedet, og angivelsen af batteriernes størrelse i KJ, kræver måske lidt mere forklaring, hvilket du finder i denne korte guide.

Når man skal købe en solcelleoplader, et solcellepanel eller et batteri / powerbank, kan det være rart at have en idé om hvor lang tid det vil tage at lade et givent batteri op med et givent solcellepanel, og hvor meget strøm eller energi der egentlig er på din 20.000 mAh powerbank. Der er også en del andre ting der er værd at vide om powerbanks inde man køber en ny, og det kan du evt. læse mere om i vores anden artikel: Guide til valg af powerbank.

For at kunne regne den reelle mængde energi, der kan være på et batteri, ud, er der et par grundlæggende termer det kan være en fordel at kende:

Joule (J): kg*m²/s²

Hvis du ikke tilfældigvis lige er den store fysiker, er der ingen grund til at gøre det mere besværligt end det behøver at være - bare tænk på joule som værende energi. Det er rigeligt til at forstå det nødvendige i denne sammenhæng.

Coulomb (C):

Coulomb er en måleenhed for elektrisk ladning. Mere sigende, måske, er det at strøm består af elektroner, der bevæger sig, og én coulomb svarer til 6,24*10¹⁸ elektroner. Dette antal er en standard, man har vedtaget, om man så må sige, fordi det er væsentligt nemmere at arbejde med en enhed der hedder "1 C" end "6,24*10¹⁸ elektroner".

Volt (V): V = J/C

Volt er en måleenhed for den elektriske spænding. Som det gives af ligningen V = J/C, er volt mængden af energi (J) per ladning (C), altså mængden af energi, der er i bevægelsen af denne "klump" elektroner - for en elektron er ikke bare en elektron - mængden af energi leveret per elektron kan variere.

"Volt er differencen i elektrisk potentiel energi, per ladning, mellem to punkter."

Hvis vi tager udgangspunkt i et 9V batteri, betyder dette at der mellem de to poler på batteriet er en difference. Denne difference skyldes at de to poler på batteriet ikke er lige negative - den ene pol er altså "en vis mængde" mere negativ end den anden, og det er størrelsen af denne forskel der afgør hvor mange Volt batteriet er på. Volt er på den måde altid en relativ størrelse. 

Ampere (A): A = C/S

Hvis man slår ampere op på Wiki, finder man denne definition, som mange måske bliver bare en anelse blanke i øjnene af:

"En ampere er den konstante strøm som, hvis den opretholdes i to uendeligt lange lige parallelle ledere med negligerbare cirkulære tværsnit, som er placeret med 1 meters afstand i vakuum, vil producere en kraft mellem disse to ledere på 2×10^-7 newton per meter."

For at undgå migræne, og bevare fatningen, kan man dog danne sig en grundlæggende, men simplificeret, forståelse af ampere, ved at forestille sig strømmen, der bevæger sig igennem ledningen som klumper af elektroner (coulomb), og ampere som antallet af disse klumper, der bevæger sig over et givent punkt på ledningen, per sekund. 1 Ampere svarer til at 6,24*10¹⁸ elektroner flyder gennem et givent punkt per sekund.

Watt (W): W = J/s

Som ligningen klart afslører, er watt mængden af energi per sekund.

Watt-timer (Wh):

1 Watt-time er effekten 1W udført i én time. Når W er energi per tid, og man har en given tid (eksempelvis en time), så kan man regne mængden af energi ud. Lad os f.eks. sige, vi bruger 3W i én time (3 Watt-timer). Så har vi 3W (= 3 J/s) i 3600 sekunder (60 sekunder per minut og 60 minutter per time, 60*60=3600). Det giver os en samlet energi på 3 (J/s)*3600s = 10.800J eller 10,8KJ.

Milliampere (mA):

Milli betyder tusind, og en milliampere er blot en tusinddel af en ampere.

Hvis man har svært ved at forstå strøm og batterier, kan det i nogen henseender (noget simplificeret) betragtes som vand i beholdere, hvori der findes et givent tryk. Så lad os sige, at et batteri består af to beholdere med vand, og hvor trykket i beholder A er større end i beholder B, som vist her:

I dette tilfælde kan man betragte

• Elektroner som vandmolekyler
• Coulomb som dråber (der altid har samme størrelse) af vand
• Ampere som antallet af dråber, der løber igennem per sekund
• Volt som trykket i den beholder, som vandet kommer fra (A på tegningen). Jo højere trykket er, desto mere kraft vil der være på hver dråbe af vand, og jo mere energi vil hver dråbe altså kunne levere. Så et 9V batteri har f.eks. et "højere tryk" end et 1,225V (AAA) batteri.
• Beholdernes størrelse som et udtryk for mængden af strøm der kan være på batteriet
• Strømmens styrke kan ses som en kombination af hvor meget vand du får i hovedet per tid (amperre) og hvor hårdt dråberne rammer dig (volt)

Efter denne analogi er det passende at bringe én af sagens kerner på bordet, angående mængden af strøm på batteriet.

Milliamperetimer (mAh):

Kapaciteten på et batteri angives oftest i milliamperetimer (mAh). Dette er dog ikke et direkte udtryk for mængden af energi batteriet kan indeholde, men et udtryk for hvor længe det kan levere strøm med batteriets givne spænding (Volt).

For at gøre det mere overskueligt, kan vi dele mAh op:

m = milli eller en tusinddel

A = Ampere eller C/s

h = timer

Så milliamperetimer er altså en tusinddel af amperetimer, som er A*h eller C/s * h. Det er altså et udtryk for hvor lang tid (h) et batteri kan levere et givent antal ladninger per sekund (A) og stadig opretholde spændingen (V). I analogien vil det svare til at sige: hvor længe kan beholderen sprøjte et givent antal dråber ud per sekund (Ampere), samtidig med at dråberne leveres med en given kraft (Volt).

Men problemet med at kapaciteten på batterier ofte angives i mAh er, at hvis vi gerne vil vide hvor meget ENERGI, der reelt set er på batteriet, er det lidt misvisende, når den ene faktor (volt) varierer fra batteri til batteri. Eksempel:

Hvor meget energi er der på et 9V batteri med 565 mAh i forhold til et AAA batteri med 1200 mAh og 1,225V?

For at finde ud af hvor meget energi der reelt set kan lagres på batteriet, kan man bruge følgende formel:

Wh = mAh × V / 1000

Det vil sige, at der på 9V batteriet er:

WH = 565 mAh * 9V/1000 = 565 C/s*h * 9 J/C = 5,09 J/S*h = 5,09 Wh = 18,31 KJ

Der er på AAA batteriet:

WH = 1200 mAh * 1,225V/1000 = 1,47 Wh = 5,30 KJ

Så der er altså mere energi på 9V batteriet, men det løber hurtigere tør end AAA batteriet fordi det leverer en stærkere strøm.

Hvor meget energi er der så i diverse batterier?

Okay, nu kan vi nemt se hvorfor det giver rigtig fin mening at angive batteriers og powerbanks egenskaber som mAh og volt - fordi dette fortæller noget om henholdsvis hvor lang tid der er strøm til, og hvilken styrke denne strøm har (en for høj styrke kunne f.eks. brænde din bærbare af, så det er meget rart at vide hvilken styrke man skal bruge).

På den anden side kan vi også se hvorfor det ikke giver lige så meget mening at tale om mAh og volt hvis vi ønsker at finde ud af hvor lang tid det vil tage at lade en powerbank op med en solcelleoplader som vi ved leverer 10W under optimale forhold (læs her mere om solcelleopladere og opladningstider).

I dette tilfælde giver det bedre mening at se på hvor meget energi der rent faktisk er lagret i powerbanken, og dette kan vi opgive i KJ.

Så hvis du i første omgang fandt angivelsen på det øverste billede en anelse forvirrende, kan du herunder se på det med fornyede øjne.

Her er det værd at bemærke at mange begår den fejl at når de overvejer hvor mange gange deres 20.000 mAh powerbank egentlig kan oplade deres Galaxy 10S, så tænker de:

20.000 mAh / 3.400 mAh = 5,9 opladninger.

Så simpelt er livet desværre ikke helt...

For det første er spændingen på powerbanks som regel 3,7V (hvilket der selvfølgelig er taget højde for i udregningerne på grafen), men opladningen af telefoner via USB stikket på powerbanken foregår ved 5V.

Det betyder at den egentlige mængde bliver 3,7V / 5V * 20.000 mAh = 14.800 mAh.

Derudover vil der altid være et tab i form af varme når man bruger powerbanken - ofte 10%. Så er vi nede på:

14.800 mAh * 0,9 = 13.320 mAh.

En 20.000 mAh powerbank vil derfor kunne oplade telefonen:

13.320 mAh / 3.400 mAh =  3,9 gange.

Vi håber du kunne bruge denne lille guide. Hvis du har læst med så langt, har du nu en grundlæggende forståelse af strøm, samt af hvad du kan forvente af din powerbank :-)