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Electrical · real student question

一块电池储能 36.129 Wh。带 8 W、10 W、15 W、25 W 的负载分别能用多久?

Question

一块电池的标称能量是 36.12936.129 瓦时。估算它在 88 W、1010 W、1515 W 和 2525 W 持续负载下的续航时间。

Step-by-step solution

  1. 让单位替我们干活。 一瓦时就是一瓦持续一小时,所以能量除以功率剩下的就是时间:

    续航(h)=能量(Wh)功率(W)\text{续航(h)}=\frac{\text{能量(Wh)}}{\text{功率(W)}}

    从量纲上看 W⋅hW=h\dfrac{\text{W}\cdot\text{h}}{\text{W}}=\text{h} ✓。这也是为什么 Wh 标称比 mAh 标称更直接好用——mAh 还得先知道电压才能换算。

  2. 先算轻负载。 在 88 W 和 1010 W 下:

    36.1298=4.5161 h,36.12910=3.6129 h\frac{36.129}{8}=4.5161\ \text{h},\qquad\frac{36.129}{10}=3.6129\ \text{h}

    也就是大约 3.63.6 到 4.54.5 小时——负载最轻时约 4124\tfrac12 小时。除以 1010 不过是挪个小数点,可以当作其它几个数的心算参照。

  3. 再算中等和重负载。

    36.12915=2.4086 h,36.12925=1.4452 h\frac{36.129}{15}=2.4086\ \text{h},\qquad\frac{36.129}{25}=1.4452\ \text{h}

    也就是约 2.42.4 小时和约 1.41.4 小时。注意这里是反比关系:负载从 88 W 翻到三倍变成 2525 W,续航是缩到大约三分之一,而不是减少三分之一。

  4. 换算成时分。 0.40860.4086 h ×60≈24.5\times60\approx24.5 分,所以 2.40862.4086 h 约为 22 小时 2525 分;同理 1.44521.4452 h 约为 11 小时 2727 分,4.51614.5161 h 约为 44 小时 3131 分。只需把小数部分乘 6060 就够了。

  5. 说清楚为什么这些只是上限。 上面的算法假定标称能量全部可用、负载恒定不变。实际上保留电量的截止阈值、转换损耗、以及电池随使用年限的容量衰减都会拉低数字,所以要把它们当成乐观的天花板——真实续航通常还要低 1010–20%20\%。

Answer

t=36.129P: 4.52 h(8 W), 3.61 h(10 W), 2.41 h(15 W), 1.45 h(25 W)t=\frac{36.129}{P}:\ 4.52\ \text{h(}8\ \text{W)},\ 3.61\ \text{h(}10\ \text{W)},\ 2.41\ \text{h(}15\ \text{W)},\ 1.45\ \text{h(}25\ \text{W)}

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