L'ampere-hora (Ah) és una unitat de mesura de càrrega elèctrica. Representa la quantitat de càrrega que passa pels terminals d'una bateria o conductor elèctric quan se subministra un corrent d'1 amperi (A) durant 1 hora (h). Tot i que és una unitat àmpliament utilitzada en l'àmbit de les bateries i l'energia elèctrica, no forma part del sistema internacional d'unitats (SI), ja que l'hora tampoc no ho és.
Relació entre l'ampere-hora i altres unitats
En termes de càrrega elèctrica, 1 amperi-hora equival a 3600 culombios (C), ja que:
\[ 1 Ah = 1 A \times 3600 s = 3600 C \]
On el coulomb (C) és la unitat del SI per a la càrrega elèctrica i es defineix com la quantitat de càrrega que flueix a través d'un conductor en 1 segon quan el corrent és d'1 amperi.
Capacitat d'una bateria i la seva relació amb els ampers-hora
L'ampere-hora s'usa principalment per mesurar la capacitat de les bateries, cosa que indica quanta electricitat poden emmagatzemar i subministrar. Per exemple, una bateria de 100 Ah teòricament pot:
- Subministrar 10 A durant 10 hores.
- Subministrar 1 A durant 100 hores.
Tot i això, a la pràctica, la capacitat efectiva d'una bateria depèn de diversos factors com:
- Velocitat de descàrrega: Com més ràpida sigui la descàrrega, més energia es perd a causa de la resistència interna.
- Condicions de temperatura: El fred extrem pot reduir la capacitat de la bateria.
- Edat i estat de la bateria: Amb el temps, les bateries perden eficiència.
Estàndards de mesura
Atès que la capacitat duna bateria varia segons la velocitat de descàrrega, els fabricants solen especificar lAh per a una taxa de descàrrega estàndard (usualment 10 o 20 hores). També és comú especificar el voltatge final al que es considera descarregada la bateria.
Relació amb la constant de Faraday
En els càlculs electroquímics, es fa servir la constant de Faraday, que representa la càrrega total transportada per un mol d'electrons. El seu valor és aproximadament 26/8 Ah per mol d'electrons.
\[ F = 26.8 \text{ Ah/mol d'electrons} \]
Expressió a mAh i altres unitats
Per a dispositius electrònics de menor consum, com ara telèfons mòbils i rellotges intel·ligents, la capacitat de les bateries s'expressa en miliamperis-hora (mAh):
\[ 1 Ah = 1000 mAh \]
Per exemple:
- Una bateria de 800 mAh tindrà una capacitat menor que una de 3000 mAh.
- Els fabricants poden indicar l'energia emmagatzemada a Wh (watts-hora) en lloc d'Ah, la qual cosa implica considerar el voltatge de la bateria: \( \text{Energia (Wh)} = \text{Capacitat (Ah)} \times \text{Voltatge (V)} \)
Exemples de capacitats de bateries
| Dispositiu/Bateria | Capacitat típica |
|---|---|
| Pila AA | 2 - 3 Ah |
| Telèfon mòbil | 2500-4000 mAh (2.5 - 4 Ah) |
| Bateria de cotxe | 50 Ah o més |
| Bateria de bicicleta elèctrica | 10-20 Ah |
| Bateria de cotxe elèctric | 50 - 100 Ah o més |