Чому павербанк на 10 000 мА·год не заряджає телефон двічі?

Павербанк із написом «10000 mAh». Телефон, у якого в характеристиках «5000 mAh». Ділення обіцяє два повні заряди, а на практиці телефон не набирається й двічі. Поруч лежить ноутбук, і в його паспорті замість міліампер-годин стоять ват-години — 99 Wh. Два акумулятори та дві різні одиниці, між якими немає жодного видимого зв'язку.

Звична здогадка — що міліампер-години це «скільки енергії всередині», просто записане дрібнішими цифрами. Тоді 10000 удвічі більше за 5000, і арифметика мала б зійтися. Не сходиться. Хибне саме перше припущення: міліампер-година взагалі не вимірює енергію.

Ділення одного числа на друге мовчки припускає дві речі — що їх виміряли однаково і що між павербанком та телефоном нічого не стоїть. Обидва припущення неправильні, причому по-різному.

Дві різні колонки в одній таблиці

Довідник NIST зі стандартних одиниць, Special Publication 811, переводить обидві одиниці одним і тим самим множником — 3,6·10³. Через цей збіг вони й виглядають взаємозамінними. Переводить він їх у різне: ампер-година дає кулони, ват-година — джоулі.

У тій самій публікації є таблиця похідних одиниць SI, і в ній ці дві одиниці стоять у різних рядках. Кулон описаний як електричний заряд, кількість електрики. Джоуль — як енергія, робота, кількість теплоти. Отже, ампер-година міряє заряд, а ват-година — енергію, і це не два способи сказати те саме.

Таблиця NIST узагалі не про акумулятори — вона про одиниці, і слова «павербанк» у ній немає. Питання вона закриває саме тому: якщо два позначення стоять у різних рядках, жодне формулювання на коробці не зробить їх одним.

Заряд — це скільки електронів пройшло. Енергія — скільки роботи вони при цьому зробили. Та сама кількість електронів робить різну роботу залежно від того, під якою напругою вона рухається.

Формула, у якій ампери скорочуються

Бракує саме напруги, і вона входить у визначення прямим текстом. Довідник ООН із випробувань і критеріїв — той, за яким акумулятори допускають до перевезення, — у розділі 38.3.2 називає номінальну енергію добутком номінальної напруги на ємність в ампер-годинах. Це те число у ват-годинах, яке виробник зобов'язаний оголосити.

Формулювання там обережне: величина визначається за заданих умов і оголошується виробником. Ват-година на етикетці, отже, не результат вимірювання покупцем, а заявлене число, під яким виробник підписався.

Що перед нами не домовленість, видно з тієї ж таблиці NIST: вольт там визначений як ват на ампер. Підставте і скоротіть:

А·год × Вт/А = Вт·год

Ампери йдуть. Лишаються ват-години, і формула виявляється не конвенцією, а арифметикою одиниць — напруга і є тим, що перетворює пройдений заряд на зроблену роботу.

Візьміть 10 000 мА·год — ті самі 10 А·год — і прикладіть до них три різні номінальні напруги. Ліва колонка не змінюється: на етикетці всюди один напис.

Права колонка різниться вп'ятеро. Ось чому міліампер-години не порівнюються між пристроями з різною напругою, а різна напруга майже в усіх.

Звідси ж і ноутбук із його 99 Wh. Виробники ноутбуків і павербанків для перельоту пишуть ват-години не з примхи: у ват-годинах величина порівнювана, у міліампер-годинах — ні. Правила перевезення оперують саме ват-годинами, і тому довідник ООН узагалі мусив дати цій величині окреме визначення.

Де це число вже надруковане

Переверніть павербанк. Дрібним шрифтом поруч із великим «10000 mAh» майже завжди стоять і ват-години — те саме число, яке щось означає, і саме його порівнюють між моделями.

Порівняйте два акумулятори до інструменту. «5 А·год» на платформі 18 В — це 90 Вт·год, «5 А·год» на платформі 12 В — 60 Вт·год. Напис однаковий, енергії в першому на півтора раза більше, і жоден магазин цього не пояснює.

Найяскравіше це видно, коли класи техніки міняються місцями. Акумулятор до інструменту з написом «5000 mAh» удвічі менший за павербанк на «10000 mAh» — за написом. За енергією він тримає 90 Вт·год на платформі 18 В, тоді як ті самі 10 000 мА·год дають 36 Вт·год на 3,6 вольта і 72 Вт·год на 7,2. Менше число, більша енергія.

Загляньте в паспорт ноутбука. Рахувати там нічого не треба: ват-години вказані напряму, бо для цього класу техніки так прийнято.

Приладів для жодної з цих перевірок не потрібно — усе потрібне вже надруковано. Порівнювати два павербанки між собою слід за ват-годинами, два акумулятори до інструменту — теж за ват-годинами, а павербанк із ноутбуком нарешті стають на одну шкалу, бо ват-година в них означає те саме.

Між коміркою і роз'ємом

Ват-години роблять порівняння чесним на рівні комірки, але не обіцяють, що стільки ж дійде до телефона. Між акумулятором павербанка і роз'ємом стоїть перетворювач напруги, і частина енергії витрачається на саме перетворення. Скільки саме — залежить від конкретної схеми; наведені тут джерела цього не нормують, тож і числа я не називаю.

Друге обмеження стоїть прямо в означенні. Довідник ООН, визначаючи ємність, окремо застерігає: це ємність, поміряна під навантаженням, за температури й напруги відсічки, які задає сам виробник. Умови вимірювання вибирає той, хто пише число. Тому два павербанки з однаковими 10 000 мА·год і однаковою напругою могли міряти цю ємність по-різному, і різницю між ними самі лише цифри на коробці не покажуть.

Закінчується на цьому й сам довідник ООН. Він написаний для перевезення небезпечних вантажів: каже, як порахувати ват-години й що оголосити, і жодним словом не згадує, скільки разів павербанк зарядить телефон. Ват-години дають чесне порівняння двох коробок між собою — і не дають обіцянки жодній із них.