In deze kleine gids vind je informatie over diverse batterijformaten, evenals een uitleg over hoe stroom eigenlijk werkt (zonder al te technisch te worden), en waar de normale aanduiding mAh voor kan worden gebruikt en waarvoor niet. Daarnaast zijn er definities van Joule, Coulomb, Volt, Ampère, Watt, Watt-uur, Milliampère, en Milliampeeruur.
De afbeelding en de aanduiding van de batterijformaten in KJ vereisen misschien wat meer uitleg, die je in deze korte gids kunt vinden.
Wanneer je een zonne-oplader, een zonnepaneel of een batterij / powerbank wilt kopen, is het handig om een idee te hebben van hoe lang het duurt om een bepaalde batterij op te laden met een bepaald zonnepaneel, en hoeveel stroom of energie er eigenlijk in je 20.000 mAh powerbank zit. Er zijn ook een aantal andere dingen die je moet weten over powerbanks voordat je een nieuwe koopt, en daarover kun je meer lezen in ons andere artikel: Gids voor het kiezen van een powerbank.
Om de werkelijke hoeveelheid energie die in een batterij kan zitten te berekenen, zijn er een paar basisbegrippen die handig kunnen zijn om te kennen:
Joule (J): kg*m2/s2
Als je toevallig geen grote natuurkundige bent, is er geen reden om het moeilijker te maken dan nodig is - denk gewoon aan joule als energie. Dat is voldoende om het nodige in deze context te begrijpen.
Coulomb (C):
Coulomb is een eenheid voor elektrische lading. Meer zeggend misschien, is dat stroom bestaat uit elektronen die bewegen, en één coulomb komt overeen met 6,24*1018 elektronen. Dit aantal is een standaard die is aangenomen, omdat het veel gemakkelijker is om te werken met een eenheid die "1 C" heet dan "6,24*1018 elektronen".
Volt (V): V = J/C
Volt is een eenheid voor elektrische spanning. Zoals gegeven door de vergelijking V = J/C, is volt de hoeveelheid energie (J) per lading (C), dus de hoeveelheid energie die in de beweging van deze "klomp" elektronen zit - want een elektron is niet zomaar een elektron - de hoeveelheid energie die per elektron wordt geleverd kan variëren.
"Volt is het verschil in elektrische potentiële energie, per lading, tussen twee punten."
Als we uitgaan van een 9V batterij, betekent dit dat er tussen de twee polen van de batterij een verschil is. Dit verschil komt doordat de twee polen van de batterij niet even negatief zijn - de ene pool is dus "een bepaalde hoeveelheid" negatiever dan de andere, en de grootte van dit verschil bepaalt hoeveel Volt de batterij heeft. Volt is op die manier altijd een relatieve grootheid.
Ampère (A): A = C/S
Als je ampère opzoekt op Wiki, vind je deze definitie, waar velen misschien een beetje wazig van worden:
"Een ampère is de constante stroom die, als deze wordt gehandhaafd in twee oneindig lange rechte parallelle geleiders met verwaarloosbare cirkelvormige dwarsdoorsneden, die op 1 meter afstand in vacuüm zijn geplaatst, een kracht tussen deze twee geleiders zal produceren van 2×10-7 newton per meter."
Om migraine te voorkomen en het overzicht te behouden, kun je echter een basis, maar vereenvoudigd begrip van ampère krijgen door je de stroom die door de draad beweegt voor te stellen als klompen elektronen (coulomb), en ampère als het aantal van deze klompen dat per seconde over een bepaald punt op de draad beweegt. 1 Ampère komt overeen met 6,24*1018 elektronen die per seconde door een bepaald punt stromen.
Watt (W): W = J/s
Zoals de vergelijking duidelijk onthult, is watt de hoeveelheid energie per seconde.
Watt-uur (Wh):
1 Watt-uur is het vermogen van 1W uitgevoerd in één uur. Wanneer W energie per tijd is, en je hebt een bepaalde tijd (bijvoorbeeld een uur), dan kun je de hoeveelheid energie berekenen. Laten we bijvoorbeeld zeggen dat we 3W gebruiken in één uur (3 Watt-uur). Dan hebben we 3W (= 3 J/s) in 3600 seconden (60 seconden per minuut en 60 minuten per uur, 60*60=3600). Dat geeft ons een totale energie van 3 (J/s)*3600s = 10.800J of 10,8KJ.
Milliampère (mA):
Milli betekent duizend, en een milliampère is gewoon een duizendste van een ampère.
Als je moeite hebt om stroom en batterijen te begrijpen, kan het in sommige opzichten (enigszins vereenvoudigd) worden beschouwd als water in containers, waarin een bepaalde druk heerst. Laten we dus zeggen dat een batterij bestaat uit twee containers met water, en waar de druk in container A groter is dan in container B, zoals hier getoond:
In dit geval kun je beschouwen
- Elektronen als watermoleculen
- Coulomb als druppels (die altijd dezelfde grootte hebben) van water
- Ampère als het aantal druppels dat per seconde doorstroomt
- Volt als de druk in de container waar het water vandaan komt (A op de tekening). Hoe hoger de druk, hoe meer kracht er op elke druppel water zal zijn, en hoe meer energie elke druppel dus kan leveren. Dus een 9V batterij heeft bijvoorbeeld een "hogere druk" dan een 1,225V (AAA) batterij.
- De grootte van de containers als een uitdrukking van de hoeveelheid stroom die in de batterij kan zitten
- De sterkte van de stroom kan worden gezien als een combinatie van hoeveel water je per tijdseenheid over je heen krijgt (ampère) en hoe hard de druppels je raken (volt)
Na deze analogie is het passend om een van de kernpunten van de zaak op tafel te leggen, met betrekking tot de hoeveelheid stroom in de batterij.
Milliampeeruur (mAh):
De capaciteit van een batterij wordt meestal aangegeven in milliampeeruur (mAh). Dit is echter geen directe uitdrukking van de hoeveelheid energie die de batterij kan bevatten, maar een uitdrukking van hoe lang het stroom kan leveren met de gegeven spanning (Volt) van de batterij.
Om het overzichtelijker te maken, kunnen we mAh opsplitsen:
m = milli of een duizendste
A = Ampère of C/s
h = uur
Dus milliampeeruur is een duizendste van ampeeruur, wat A*h of C/s * h is. Het is dus een uitdrukking van hoe lang (h) een batterij een bepaald aantal ladingen per seconde (A) kan leveren en toch de spanning (V) kan handhaven. In de analogie zou het overeenkomen met het zeggen: hoe lang kan de container een bepaald aantal druppels per seconde spuiten (Ampère), terwijl de druppels met een bepaalde kracht (Volt) worden geleverd.
Maar het probleem met het feit dat de capaciteit van batterijen vaak wordt aangegeven in mAh is dat als we willen weten hoeveel ENERGIE er daadwerkelijk in de batterij zit, het een beetje misleidend is wanneer de ene factor (volt) varieert van batterij tot batterij. Voorbeeld:
Hoeveel energie zit er in een 9V batterij met 565 mAh in vergelijking met een AAA batterij met 1200 mAh en 1,225V?
Om te achterhalen hoeveel energie er daadwerkelijk in de batterij kan worden opgeslagen, kun je de volgende formule gebruiken:
Wh = mAh × V / 1000
Dat betekent dat er in de 9V batterij:
WH = 565 mAh * 9V/1000 = 565 C/s*h * 9 J/C = 5,09 J/S*h = 5,09 Wh = 18,31 KJ
Er zit in de AAA batterij:
WH = 1200 mAh * 1,225V/1000 = 1,47 Wh = 5,30 KJ
Dus er zit meer energie in de 9V batterij, maar deze raakt sneller leeg dan de AAA batterij omdat deze een sterkere stroom levert.
Hoeveel energie zit er dan in diverse batterijen?
Oké, nu kunnen we gemakkelijk zien waarom het heel logisch is om de eigenschappen van batterijen en powerbanks aan te geven als mAh en volt - omdat dit iets zegt over respectievelijk hoe lang er stroom is en hoe sterk deze stroom is (een te hoge sterkte zou bijvoorbeeld je laptop kunnen verbranden, dus het is goed om te weten welke sterkte je nodig hebt).
Aan de andere kant kunnen we ook zien waarom het minder zinvol is om over mAh en volt te praten als we willen weten hoe lang het duurt om een powerbank op te laden met een zonne-oplader waarvan we weten dat deze 10W levert onder optimale omstandigheden (lees hier meer over zonne-opladers en oplaadtijden).
In dit geval is het zinvoller om te kijken naar hoeveel energie er daadwerkelijk in de powerbank
