智能手机的配置越来越高,在享受大屏畅玩游戏的同时,很多人都感觉电池不够用。手机真和特别耗电吗?用物理公式算一下,你会发现意想不到的结果。
我们以iPhone 6为例,看看它一年到底要用多少度电。
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11度电是多少能量?
为了计算一度电能充满多少块电池,我们首先要把两者转成同样的单位,这样才有可比性。最基本的能量单位是焦耳(J)。
首先是家庭用电,单位是度,也就是千瓦时,是一种能量单位:1度=1千瓦时=1KW·h。下面就用千瓦时来作为计算单位,比如电吹风的功率是1千瓦,那它开一个小时至少耗电1度(还有损耗)。
根据公式:功等于功率乘以时间(W=Pt),我们将能量单位都换算成焦耳(J),以便比较。
W1=1度=1KW·h=1000w·3600s=3600000J
我们把一度电的能量记为W1,下面我们将一块iPhone 6手机电池的能量记为W2。
21块电池有多少能量?
手机电池的单位是“毫安时”(mAh),其实毫安时不是能量单位,而是电量单位。中学物理告诉我们,电量=电流x时间,电量的单位是库伦(C)。1库伦等于1安培乘以1秒,1mAh=0.001A·3600s=3.6C。
其实手机电池的容量单位是电量单位,之所以用mAh这个单位,实际上是为了计算使用时间时候的方便,比如1500mAh的电池,我们可以轻松计算出当输出电流为150mA,这块电池可以用10个小时。
要计算电池的能量,还需要用到电池的另一个参数:电压。普通智能手机,以iPhone4为例,电池电压为3.82V,电池容量为1810mAh,就可以计算出iPhone 6电池的能量。
W2=Pt=UIt=3.82V·1810mA·1h=3.82V·1.81A·3600s=24891.1J
然后我们用一度电的能量来除一下:
n=W1/W2=3600000J/24891.1J=144.63
也就是说一度电可充满144块iPhone 6电池。按一块电池差不多用一天来计算,一度电可以让我们的手机用144天。现在市面上主流的智能手机,电池参数与iPhone 6都差不多,电压从3.7V到5V,容量一般为2500mA时左右,我们也可以用同样的计算方法。
再来看看我们1kW的电吹风,电吹风吹一秒耗能1000W×1s=1000J。一块手机电池的能量够吹几秒呢?24891.1/1000J=24.89s,也就是不到25秒。
3充电的损耗不可忽略
两度电就可以让我们的智能手机用380天么?这中间还有一个过程并未考虑:充电器的损耗。充电器的转换率并不是百分之百。
很多人可能并不知道的是,充电器实际上只是一个把220V交流电变成5V直流电的电源,控制充电过程的电路实际上在手机里,而不在充电器里。
现在的手机充电器的效率非常高,一般在90%以上。充电的过程有约10%的电能变成了热能损耗,体现在充电器会微微发热。
我们按照90%的效率来计算,一度电从插头出来,经过充电器,充到电池内,还剩0.9度,那也足够用144.63×0.9=130.1天了。也就是说,3度电就足够手机用一年了。
4简单粗暴的结论
1、一度电的能量相当于144多块iPhone电池的能量;
2、按一块电池用一天来计算,一度电可以让我们的手机用130天;
3、算上充电器的损耗,iPhone 6使用一年,只用不到3度电;
4、一度电按照北京的价格0.485元计算,iPhone 6用一年电费不到2元;
5、一块充满的手机电池,如果用来驱动一个1KW的电吹风,只能吹不到25秒。
看看各种电器耗电多少?
笔记本电脑。在平均的使用强度上,一台笔记本电脑每年可消耗72kWh的电力。
大屏幕等离子电视。按每天使用5小时计算,一台大屏幕等离子电视每年会消耗360kWh的电力。而液晶电视相对来说更省电一点,耗电在200kWh左右。
Xbox和PlayStation,新款的设备在功效上做得更好,平均功率在100W左右,按照一般的使用习惯,每年大概会消耗300kWh的电力。
白炽灯。白炽灯的功效非常低,约90%的能量都变成热能损耗了。以60W的功率计算,每天使用10小时,那么每年会消耗220kWh的电能。
LED灯。使用LED灯照明可以节省很多电力,仅10W的功率消耗就能带来等同于60W白炽灯的发光强度。而同样每天使用十小时,消耗的电力也仅有37kWh。
桌面计算机。桌面计算机加上显示器等组件每年可消耗300kWh的电力。如果你还有调制解调器和路由器等设备(一般常年开启),还要额外消耗90kWh的电力。
特斯拉电动车。Model S的电池每次可以蓄电85kWh,如果每年也跑25000千米,大概每年会消耗3800kWh能量。
洗衣机和烘干机。如果你每天都有一家人的衣服要洗,每年800kWh的耗电是跑不了的。
微波炉。每使用15分钟微波炉,会消耗0.36kWh的电力,事实上,这比用电炉煮一个小时消耗的电力要少得多。如果在350摄氏度加热状态保持一个小时,微波炉会消耗2kWh电。
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