Lightning Bolt vs. Batteries: un coulomb au quotidien

J'essaie de décider si les informations sur la page Wikipédia

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

est raisonnable. En particulier, il est écrit qu'un éclair correspond à environ 15 coulomb, alors qu'une batterie en contient 5 000. Mon premier instinct est que cela est manifestement faux (un éclair est un événement si énergique et une batterie apparemment innocente), mais à bien y réfléchir un éclair ne dure qu'un temps extraordinairement court. Finalement, je ne sais pas comment vérifier si cela a du sens.

La différence entre l’énergie et le pouvoir est une source commune de confusion. Un bar Snickers, par exemple, contient plus d'énergie qu'une grenade à main. On pourrait appeler une grenade explosive "énergique", mais l’essentiel ici est son pouvoir (P), ou sa capacité à convertir l’énergie (E) extrêmement rapidement, en très peu de temps (t):

De même, il existe une analogie dans le monde électrique, où la charge (Q), le courant (I), la tension (V), la puissance et l'énergie ne vont pas toujours de pair.

Les équations qui relient toutes ces sont les suivantes:

Dans le cas d'un éclair, V et I sont extrêmement élevés, donc la puissance est extrême, mais t est relativement faible, de sorte que le courant élevé et la courte durée s'atténuent quelque peu, de sorte qu'il n'y a pas une charge énorme. . Il est à noter que tout ce que la tension influence est la quantité d’énergie que transporte la même quantité de charge.

En branchant quelques chiffres, 120 kA & 30 µs, nous obtenons 3,6 coulombs , proches de ce que vous avez. L'article de Wikipedia, cependant, dit qu'il y a une assez grande variabilité ("jusqu'à 350 ° C"), mais ils sont à quelques ordres de grandeur, et après avoir vu quelques orages, certaines frappes sont grandes et charnues, d'autres pas tellement de.

Dans une batterie, la tension est pathétique comparée à une gâche d'éclairage, mais cela n'a pas d'importance pour le calcul de la charge. L'important est de pouvoir fournir un courant plusieurs fois inférieur à plusieurs ordres de grandeur pendant des dizaines d'années. Un milliampère pendant une heure (1 mA · h) équivaut à 3,6 coulombs (le look est le même que celui de notre frappe d’éclairage de 120 kA, 30 µs), et les batteries ont souvent une capacité de plusieurs milliers de mA · h (2000 mA · h est typique pour une cellule AA).

Probablement raison, gardez l'énergie et chargez séparément (mentalement) ils mesurent différentes choses.

Votre instinct avait raison. L'article est trompeur.

L'article a ignoré la tension. Si vous utilisez l' analogie hydraulique , la tension est similaire à la température / pression de l'eau. Essentiellement, l'eau de la batterie a une température / pression extrêmement basse. La température / pression de l'eau de la foudre, cependant, est énorme. En gros, il y a PLUS D'ÉNERGIE TOTALE (Joules) dans la foudre que dans la batterie. Ceci est mesuré en joules (kg.m / s ^ 2).

Comparons l'ENERGIE TOTALE de l'éclair et de la batterie.

Foudre:

15 Coulombs

500 millions de volts

15C x 500000000V = 7,5 milliards de joules (kg.m / s ^ 2)

Pile AA:

5000 Coulombs

1,5 volts

5000C x 1,5V = 7 500 joules (kg.m / s ^ 2)

Il y a un million de fois plus d'énergie dans un éclair que dans une pile AA.

Pourquoi cette confusion? La batterie envoie beaucoup plus d'électrons à travers les fils (5 000 Coulombs), mais ces électrons ne contiennent presque pas d'énergie. En comparaison, la foudre envoie un très petit nombre d'électrons (15 Coulombs) mais ces quelques électrons transportent encore beaucoup plus d'énergie totale.