Молния против батарей: кулон в повседневной жизни

Я пытаюсь решить, если информация на странице википедии

http://en.wikipedia.org/wiki/Coulomb#In_everyday_terms

разумно В частности, заявления о том, что у молнии около 15 кулонов, а у батареи 5000. Мой первый инстинкт - это явно неправильно (молния - это такое энергичное событие, а батарея кажется в основном невинной), но потом об отражении. разряд молнии длится очень короткое время. В конце я не уверен, как проверить, имеет ли это смысл.

batteries energy

— kasterma
источник

Для получения дополнительной информации см. Лекции по физике для будущих президентов (особенно первую) из Беркли. Существует много информации о различных видах энергии, которая удивит даже инженеров среди нас.

— jpc

@jpc, похоже, твоя ссылка сломалась.

— Кортук

@Kortuk, URL гниет, к сожалению. Эти лекции (в том числе их «новые издания») можно найти на канале Беркли на YouTube

— jpc

Ответы:

Распространенным источником путаницы является разница между энергией и силой. Например, в баре Snickers больше энергии, чем в ручной гранате. Можно назвать взрывную гранату «энергетической», но ключом здесь является ее мощность (P) или способность очень быстро преобразовывать энергию (E) за очень короткое время (t):

п знак равно \frac{Е}{T}

$P = \frac{E}{t}$

Аналогично, существует аналогия в мире электричества, где заряд (Q), ток (I), напряжение (V), мощность и энергия не всегда идут рука об руку.

Уравнения, которые связывают все это, следующие:

я знак равно \frac{Q}{T}

$I = \frac{Q}{t}$

п знак равно я \cdot В

$P = I{\cdot}V$

Е знак равно п \cdot T знак равно я \cdot В \cdot T

$E = P{\cdot}t = I{\cdot}V{\cdot}t$

Q знак равно я \cdot T

$Q = I{\cdot}t$

В случае удара молнии, V и I оба чрезвычайно высоки, поэтому мощность чрезвычайно велика, но t довольно низка, поэтому высокий ток и короткое время несколько смягчают друг друга, поэтому нет огромного количества заряда , Следует отметить, что все это напряжение влияет на то, сколько энергии несет тот же объем заряда.

Подключив некоторые числа, 120 кА и 30 мкс, мы получим 3,6 кулона , что близко к тому, что у вас есть. В статье Википедии, однако, говорится, что существует значительная изменчивость («до 350 C»), но они находятся в пределах пары порядков величины, и, увидев несколько грозовых штормов, некоторые удары большие и мясистые, другие нет так много.

В батарее напряжение жалко по сравнению с ударом молнии, но это не имеет значения для расчета заряда. Ключевым является то, что он способен обеспечить ток, который на несколько порядков меньше, на десятки порядков дольше. Один миллиампер на один час (1 мА · ч) равен 3,6 кулонов (смотри, как и наш 120 кА, 30 мкс светового удара), и батареи часто имеют емкость в тысячи мА · ч (2000 мА · ч типично для ячейки АА).

— Ник Т
источник

-1, если не включить хотя бы 2 уравнения Максвелла. (+1)

— Тыблу

Интересно ... Мне понравилась аналогия с ручной гранатой ... Спасибо.

— BG100

Я бы все-таки предпочел, чтобы кто-то бросил мне бар «Сникерс», чем гранату.

— wilhil

+1, если для науки и для смеха я получил из «бара Snickers, в нем больше энергии, чем ручная граната» и «в батарее напряжение жалко»

— Нику Сурду

Десятки порядков, превышающие микросекунду, будут очень долгим временем. Минимум -2 десятка - это порядка 100 миллиардов часов?

— С. Таун Спрингер,

Наверное, правильно, держите энергию и заряжайте друг друга (мысленно), они измеряют разные вещи.

— russ_hensel
источник

Кстати, недостающее звено - это напряжение. Вольт означает, что один кулон несет одну джоуль энергии. Батарея работает от 12 В, а освещение

— исчисляется

Ну, они разные, но связаны. Потенциальная энергия существует между зарядами. И тысячи амперов в ударе молнии также важны. Это так коротко, что переводятся только несколько кулонов.

— Eryk Sun

Ваш инстинкт был прав. Статья вводит в заблуждение.

В статье игнорируется напряжение. Если вы используете гидравлическую аналогию , напряжение соответствует температуре / давлению воды. По сути, вода из батареи имеет очень низкую температуру / давление. Однако температура / давление воды от молнии ОГРОМНА. По сути, в молнии ПУТЬ БОЛЬШЕ БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ (Джоулей), чем в батарее. Это измеряется в Джоулях (кг.м / с ^ 2).

Давайте сравним ВСЕГО ЭНЕРГИЮ молнии и батареи.

В о L T s знак равно \frac{J о U L е s}{С о U L о м б s}

$Volts = \frac{Joules}{Coulombs}$

Молния:

15 кулонов

500 миллионов вольт

15C x 500000000 В = 7,5 млрд Джоулей (кг / с ^ 2)

Батарея AA:

5000 кулонов

1,5 вольт

5000C x 1,5 В = 7500 Дж (кг / с ^ 2)

В молнии в миллион раз больше энергии, чем в батарее АА.

Почему путаница? Батарея посылает намного больше электронов через провода (5000 кулонов), но в этих электронах почти нет энергии. Для сравнения, молния посылает очень небольшое количество электронов (15 кулонов), но эти несколько электронов по-прежнему несут гораздо больше полной энергии.

— mdh8b
источник

п знак равно \frac{Е}{T}

$P = \frac{E}{t}$

Мне было интересно об этом, но я выбрал ваше, потому что ваше объяснение мне очень ясно.

— Седумджой