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Electrical · real student question

一顆電池儲存 36.129 瓦時的能量。在 8 W、10 W、15 W 或 25 W 的負載下各能運作多久?

Question

一顆電池的標示容量是 36.12936.129 瓦時。試估算它在 88 W、1010 W、1515 W 與 2525 W 的連續負載下各能運作多久。

Step-by-step solution

  1. 讓單位替你做事。 一瓦時就是一瓦持續一小時,所以能量除以功率剩下的正是時間:

    續航時間(小時)=能量(Wh)功率(W)\text{續航時間(小時)}=\frac{\text{能量(Wh)}}{\text{功率(W)}}

    從量綱看 W⋅hW=h\dfrac{\text{W}\cdot\text{h}}{\text{W}}=\text{h} ✓。這也是為什麼標示 Wh 比標示 mAh 更直接好用 —— 後者得先知道電壓才換算得出來。

  2. 輕負載時直接相除。 在 88 W 與 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}

    也就是大約 3.63.6 到 4.54.5 小時 —— 耗電最輕時約可撐 4124\tfrac12 小時。除以 1010 只是把小數點移一位,可以當作其他數字的方便錨點。

  3. 中等負載與重負載同樣照除。

    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}

    也就是大約 2.42.4 小時與大約 1.41.4 小時。注意這是反比關係:把負載從 88 W 變成三倍到 2525 W,續航時間大致變成原來的三分之一,而不是減少三分之一。

  4. 換成幾小時幾分鐘。 0.40860.4086 小時 ×60≈24.5\times60\approx24.5 分鐘,所以 2.40862.4086 小時大約是 22 小時 2525 分;同理 1.44521.4452 小時大約是 11 小時 2727 分,4.51614.5161 小時大約是 44 小時 3131 分。整個換算只需要把小數部分乘以 6060。

  5. 說清楚為什麼這些只是上限。 上面的算式假設標示的能量可以在固定耗電下全部用完。實際上保留電量的截止設定、轉換損耗,以及電池隨使用年限的容量衰退都會拉低這個數字,所以要把它們當成樂觀的天花板 —— 真實續航通常會再低 1010–20%20\%。

Answer

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

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