Как происходит зарядка телефона
Раньше мы рассказывали, как работает беспроводная зарядка . Теперь настало время быстрых зарядок — как они работают, за счёт чего достигается скорость и какие телефоны с этой зарядкой не совместимы.
О чём речь
Почти все современные телефоны поддерживают стандарт быстрой зарядки Quick Charge, он же QC. А на переносных аккумуляторах можно часто увидеть значок Power Delivery. Все эти знаки говорят нам, что смартфон можно зарядить плюс-минус за полчаса или даже быстрее, а в иных случаях можно зарядить даже ноутбук.
Чтобы это работало, нужно чтобы этот стандарт одновременно поддерживали:
- телефон или ноутбук;
- зарядное устройство;
- кабель, по которому идёт зарядка.
Если одно из этих устройств быструю зарядку не поддерживает, то и заряжаться гаджет тоже быстро не будет.
Чтобы понять, как это хозяйство работает, нам нужно пройти такие этапы:
- Как устроен аккумулятор и что нужно, чтобы заряжать его быстрее.
- Как заряжали аккумуляторы до быстрой зарядки.
- Что придумали и в чём был нюанс.
- Как это происходит теперь.
- Что будет дальше.
Принцип работы аккумулятора
В телефоне стоит аккумулятор — это устройство, которое накапливает электрический заряд и отдаёт его на работу смартфона.
Если сильно упростить, то аккумуляторы состоят из двух электродов и токопроводящей среды (электролита):
При подключении к аккумулятору электроприбора ионы с одного электрода начинают переходить к другому, и это создаёт нужное напряжение между ними:
При зарядке процесс идёт в обратную сторону: под действием внешнего тока ионы возвращаются обратно к первому электроду:
👉 А вот главный секрет: чем большую силу тока в амперах мы прикладываем, тем быстрее ионы возвращаются на место. То есть, чтобы накачать аккумулятор электричеством быстрее, нужно просто залить в него больше электричества с большей силой.
Как было до быстрой зарядки
До распространения USB у каждого мобильного телефона были свои стандарты зарядки: инженеры сами решали, как запитывать свои телефоны, и делали для них собственные блоки питания. Это было неудобно: если у тебя «Филипс», то зарядное устройство от «Нокии» тебе может не только не подойти, но и в некоторых случаях сломать твой телефон.
Потом с начала 2000-х в разных странах стали принимать законы, которые обязывали производителей не выделываться, а ставить на свои телефоны USB-зарядку. Это была такая мера защиты потребителя — чтобы можно было купить телефон отдельно, зарядное устройство отдельно, а в случае чего зарядить телефон от компьютера.
Но в тот момент существовал стандарт, который ограничивал силу тока по USB. Устройства должны были работать под напряжением 5 вольт с максимальной мощностью 5 ватт (соответственно, они должны требовать силу тока 1 ампер, потому что 5 вольт × 1 ампер = 5 ватт). Позднее стандарт расширили и разрешили делать зарядные устройства до 10 ватт.
Получалось, что, если у тебя в телефоне аккумулятор на 2—3 тысячи миллиампер часов, на зарядку одним ампером нужно было 2—3 часа, двумя амперами — час-полтора. Всё равно довольно долго.
Что придумали
Инженерам было страшно неудобно, что по USB можно передавать так мало тока. Например, у тебя был ноутбук: чтобы он работал, тебе нужно было 45 ватт мощности — чтобы крутить вентиляторы, питать процессор и диски, светить большим экраном и издавать звуки. По USB ты его никак не запитаешь, нужен отдельный блок питания — а это неудобно.
Инженеры решили упростить себе жизнь: внести изменения в стандарт USB, чтобы он мог поддерживать не 5 и не 10 ватт, а 20, 50 или даже 100 Вт. Задел был на то, чтобы запитывать от USB более мощные устройства — те же ноутбуки.
Но была проблема: если одновременно во всём мире сказать, что теперь по USB идёт другой ток, то что делать со старыми устройствами? Например, если у вас старый телефон, который работает на 5 вольтах, а вы в него воткнёте зарядное устройство на 20 вольт — что с ним станет? В лучшем случае сгорят регуляторы напряжения и телефон выключится. В худшем — сгорит сам телефон.
Тогда придумали, что протокол USB будет умным: теперь между источником тока и приёмником тока будет диалог, типа такого:
— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Н-н-нада?
— Да, здарова. Дай мне, пожалуйста, 15 вольт.
— На тебе 15 вольт. Приятной зарядки!
А если устройство старое, то диалог будет таким:
— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Желаете?
— Похоже, вы не желаете. На всякий случай дам вам 5 вольт.
Как быстрая зарядка заряжает аккумулятор
И вот мы берём два устройства с контроллерами QuickCharge. Соединяем их проводом, в нём тоже есть контроллер. Три контроллера договариваются между собой, какой им сейчас нужен ток. Зарядное устройство даёт этот ток. Все счастливы.
Чтобы зарядка шла ещё эффективнее, телефон смотрит на показатели батареи и процент заряда, чтобы скорректировать ток. Например, в самом начале он может заряжать большим током, а потом постоянно его снижать, чтобы не навредить батарее. Но для этого зарядка тоже должна поддерживать плавное снижение отдаваемой мощности.
С каждой пятилеткой протоколы быстрой зарядки становятся всё более навороченными как на устройствах, так и на зарядниках. Например, компьютеры Apple в последней операционке изучают ваши привычки: во сколько вы ложитесь и встаёте. И чтобы не насиловать батарею всю ночь, они её нежно разряжают, а потом быстро её накачивают за час до вашего пробуждения. Батарее такое на пользу, а вы и не знали, что ваш ноут специально зарядился ровно к вашему пробуждению.
Требования к проводам
Если у вас зарядный провод рассчитан на 5 ватт, под нагрузкой 45 ватт он может перегреваться и плавиться. Поэтому теперь в провода тоже встраивают контроллеры, которые говорят зарядному устройству: «Я рассчитан максимум на такую-то нагрузку». Соответственно, зарядное устройство больше не отдаст.
Получается, что быстрая зарядка — это когда у нас три подходящих устройства, которые договорились между собой заряжаться на условных 20 вольтах, 3 амперах. Получается мощность 60 Вт — это в 12 раз больше, чем по стандартному USB. На такой мощности можно заряжаться в 12 раз быстрее.
Как быстрая зарядка влияет на аккумулятор (и что будет дальше)
Раньше из-за перегрузки аккумулятора он мог перегреться, выйти из строя или даже взорваться. Сейчас контроллеры постоянно следят за температурой и снижают ток, если идёт перегрев.
А ещё современные аккумуляторы спокойно выдерживают стандартные 500—800 циклов даже быстрой зарядки, поэтому вывод такой: если заряжать блоком питания из комплекта с телефоном, то быстрая зарядка не испортит ваш аккумулятор быстрее, чем обычная. Всё дело в количестве циклов и правильности работы алгоритмов.
Но в целом физика и химия аккумулятора всё ещё несовершенна: это всё ещё довольно примитивная технология, аккумуляторы имеют свойство изнашиваться и «стареть», для их производства нужны токсичные и редкоземельные элементы. Некоторые аккумуляторы натурально взрываются. Поэтому учёные очень серьёзно исследуют возможности альтернативных аккумуляторов — например на графене.
Наши внуки наверняка будут ходить с пластинчатыми аккумуляторами толщиной как наши кредитные карты, которые будут заряжаться от тепла и движения. И для них съёмный аккумулятор от «Нокии» будет выглядеть так же дико, как для нас выглядят «телефоны-кирпичи» из начала 1990-х. Но пока так. Берегите аккумы!
Кто-то говорит, что можно без проблем оставлять смартфон на зарядке на всю ночь или разряжать телефон до нуля, ведь система управления питанием не допустит критического падения или превышения напряжения внутри аккумулятора. Другие с этим в корне не согласны, приводя в качестве аргументов личный печальный опыт.
В этой серии мы затронем все вопросы, начиная от принципа работы аккумулятора и заканчивая быстрыми и беспроводными зарядками. В первой части поговорим о том, как вообще работает аккумулятор, откуда там появляется ток и куда он девается, а также ответим на некоторые важные практические вопросы.
Как это происходит!? Для ответа на этот вопрос давайте вспомним, что вообще такое электрон. Всё, что нас окружает, состоит из атомов. Атомы, в свою очередь, состоят из ядра, вокруг которого, словно планеты вокруг солнца, вращаются электроны (на самом деле, это примитивная и устаревшая модель, так как электроны не летают по орбитам, да и орбит никаких нет, но для нашего разговора такая модель сгодится):
Если количество электронов (-) и протонов (+) одинаково, атом считается электрически нейтральным. Если больше электронов (-), тогда атом обладает отрицательным зарядом, а если больше протонов (+), тогда атом обладает положительным зарядом.
Что такое амперы и вольты?
Принцип работы литий-ионного (Li-ion) аккумулятора
Но если атом лития станет частью оксида металла (соединение химических элементов), тогда он будет достаточно стабильным. Схематически это можно отобразить так:
В современных аккумуляторах, кажется, что нет никакой жидкости внутри. Но это только так кажется. Многие современные аккумуляторы используют полимер, смоченный электролитом или же специальный пористый разделитель (сепаратор) из полимера, пропитанного электролитом. Но это всё тот же жидкий электролит, просто немного в другом виде. А существуют настоящие литий-полимерные аккумуляторы, у которых сам полимер проводит литий, то есть, там вообще нет никакого жидкого электролита. Такие аккумуляторы не используются в смартфонах.
Итак, посмотрим на схему нашего аккумулятора:
Справа от электролита (в катоде) находится оксид кобальта, который вступает в реакцию с литием.
Разрядка телефона
Но эти электроны не могут пройти через электролит, чтобы соединиться с кобальтом (оксидом металла).
Аккумулятор подключается плюсом и минусом к контактам смартфона. Дорожка от одного контакта (-) проходит через все компоненты смартфона и доходит до второго контакта (+). Она и соединяет две части батареи.
Как только между анодом и катодом появляется путь, электроны на аноде отрываются от лития и устремляются по нему, чтобы примкнуть к положительно заряженному кобальту. А литий в это же время свободно проходит через электролит и встраивается в оксид кобальта.
Зарядка телефона
Так можно ли полностью разряжать свой смартфон или оставлять его на зарядке на всю ночь?
Вы можете делать все, что вашей душе угодно. Но стоит помнить, что у любого действия есть свои последствия. Это может прозвучать очевидно, но именно заряд/разряд смартфона и сокращает его емкость. По этой причине существует такое понятие как цикл разряда/заряда.
Я думаю, вы не раз слышали о том, что смартфоны рассчитаны на определенное количество циклов заряда/разряда, например, 500 полных циклов. Apple на своем сайте заявляет, что если полностью зарядить iPhone до 100%, после чего разрядить его до 0%, тогда через 500 таких зарядок/разрядок, емкость аккумулятора снизится до 80%. В случае с Apple Watch количество циклов увеличено до 1000.
Многие пользователи знают об этом и всё пытаются понять, как злобный производитель подсчитывает эти циклы, снижая емкость их аккумулятора. Кто-то старается выяснить, что считается полным циклом и как можно обмануть смартфон, разряжая его не совсем до нуля или заряжая не совсем до 100%.
На самом же деле, никто не считает циклы, чтобы специально испортить батарейку. Понятие полных/неполных циклов заряда введено для удобства. А портит батарейку именно заряд/разряд.
Понимая все, что мы разобрали в статье, посмотрим, кто же портит наш аккумулятор. Итак, при зарядке литий проходит через электролит от плюса к минусу, то есть, от катода к аноду.
Теперь, когда начинается разрядка смартфона, обратно вернутся не все ионы лития. Кто-то из них погибнет по пути домой. Возвращаясь через электролит, на внешней границе происходит реакция, в которой участвуют органические вещества электролита, сам литий и его электроны. В результате такой реакции образуется тонкая пленочка на аноде под названием SEI (Solid Electrolyte Interface).
С одной стороны, она и защищает слой электролита от бомбардировки электронами, которые стремятся пройти через электролит вслед за ионами лития, но не могут. С другой же стороны, на ее образование уходит часть атомов лития. То есть, самого лития становится меньше. А значит, уменьшается и емкость батарейки. И с каждым новым циклом заряда/разряда этот слой (SEI) становится все толще. Рано или поздно это приведет к созданию барьера, через который литий уже не сможет переходить к графиту анода.
Всю ночь аккумулятор вашего смартфона будет находиться в состоянии, при котором деградация батареи будет максимально ускоряться. То же касается и падения заряда ниже 15-20%. В этом случае, мы получаем ту же ситуацию, что и с полностью заряженным аккумулятором, только наоборот. На ускорение вредных процессов влияет также и температура батареи.
Таким образом, для максимального срока службы литий-ионного аккумулятора нужно не только не оставлять свой смартфон на зарядке на всю ночь, но и не заряжать его вовсе до 100%, как и не разряжать ниже 20%. Гораздо лучше для батареи зарядить смартфон дважды в день (от 30 до 80%), нежели один раз в сутки ставить его на зарядку на всю ночь. Аккумулятор прослужит дольше, даже если вы будете заряжать его 4 раза в день от 40 до 70%, нежели проходить полный цикл заряда/разряда.
К слову, бывают случаи, когда человек использует свое устройство очень редко, например, зеркальную камеру. И в связи с этим хочет максимально эффективно хранить батарейку, чтобы она не теряла емкость. В таком случае, лучше всего разрядить аккумулятор до 40% и поместить его в полиэтиленовый пакет. А сам пакет с батареей хранить в холодильнике (не морозилке) при температуре от 0 до 3°C.
Ниже в таблице вы можете увидеть зависимость деградации аккумулятора от уровня его заряда и температуры хранения через 1 год:
| Температура | 40%-уровень заряда | 100%-уровень заряда |
| 0°C | 98% | 94% |
| 25°C | 96% | 80% |
| 40°C | 85% | 65% |
| 60°C | 75% | 60% через 3 мес. |
Надеюсь, вам понравилась первая часть из нашей новой серии, а во второй мы поговорим о беспроводной зарядке.
Самое удивительное всегда находится вокруг человека, но зачастую остается никем незамеченным. Бывает, что человек просто воспринимает это как данность.
Возможно ли представить современный мир без электричества? Смартфоны, ноутбуки, кухонные плиты, свет и тепло, радио, пылесосы, автомобили, игровые приставки и сотни других вещей, которых бы просто не существовало или они бы существовали не в столь удобной форме.
Без электричества мы жили бы в другой эпохе, в другой реальности. Тем забавнее, что для большинства людей это нечто, что нельзя даже почувствовать и потрогать, а соприкосновение с ним происходит лишь при оплате ежемесячного счета.
После этой статьи вы узнаете откуда оно берется и как попадает внутрь телефона, который плотно вошел в ваш быт. Без занудных научных теорем и формул.
Ток, напряжение, сопротивление
Что все это значит? Ток — это частички, которые двигаются по какому-либо пути. Их невозможно увидеть, но можно почувствовать, если в качестве этого самого пути будет выступать человек.
Частички достаточно юркие и поэтому могут пробегать через разнообразные предметы. В обычном и безопасном варианте они двигаются по кабелю.
Кабель — это как гоночная трасса, созданная человеком для частиц. Электрический ток - количественная величина, соответственно, она может быть большой или маленькой. Чем больше частиц перемещается по кабелю, тем выше сила тока, и наоборот. Сила тока выражается в Амперах. Разница между 5 и 10 Амперами заключается в том, что в первом случае по кабелю проходит в два раза меньше частиц, чем во втором.
Может ли что-то двигаться само по себе? Нет, обычно есть то, что приводит в движение. Например, мы ходим, благодаря мышцам, а машина передвигается благодаря работе двигателя.
Все это применимо и к частичкам. Для того, чтобы они двигались, что-то должно приводить их в движение. Этой двигательной силой является напряжение, которое выражается в вольтах.
Для иллюстрации сути напряжения отлично подойдет пример с аквариумом. В правом нижнем углу аквариума расположена помпа. Если ее убрать, вода не будет двигаться. В рабочем же режиме она перемещает воду по аквариуму. Помпа — это и есть напряжение, которое приводит частички в движение.
Вначале упоминалось, что кабель является безопасным треком для частиц, но они могут пройти и через человека, который это почувствует. Именно поэтому все мы слышали фразу «Не суй пальцы в розетку!».
Стандартное напряжение в розетке 220 Вольт, и это значение довольно высоко для человека. Если он сунет пальцы в розетку, частицы хлынут через него большим потоком, как лавина, и это может привести к летальному исходу.
Если бы напряжение составляло 5 Вольт, то это был бы слабый двигатель, и, скорее всего, человек бы даже не почувствовал пару частичек, проскочивших по его телу.
Осталось разобраться с сопротивлением, которое выражается в Омах.
Для примера лучше всего подойдет бег с барьерами. Бегуны — это электрический ток, их мышцы — это напряжение, а барьеры в данном случае - сопротивление.
Чем больше барьеров, тем больше времени атлетам нужно, чтобы добраться до финиша. Кроме того, некоторые могут запнуться, упасть и вообще не добежать. Если бы бегунов были тысячи, то довольно многие бы не добежали.
Так и с током. Чем больше препятствий, тем меньше частиц достигает цели, то есть их количество уменьшается. Соответственно, чем выше сопротивление, тем ниже сила тока.
Сопротивлением может быть все, по чему двигаются частицы, тот же кабель или какой-либо прибор. Просто кабель - как беговая дорожка, по нему им просто бежать, а прибор - как гора с буграми.
Откуда вообще берутся частицы?
Начинается самая интересная часть. Как уже говорилось выше, все лежит на поверхности и вокруг нас, просто кто-то когда-то взял и попробовал. Вроде как помахал волшебной палочкой и получилось новое заклинание. Тем, кто попробовал, был Майкл Фарадей.
Он выяснил, что магниты способны вырабатывать частицы, или электрический ток.
Если взять два небольших прямоугольных магнита, то они будут мгновенно притягиваться с одной стороны и отталкиваться с другой. Очевидно, что материал обладает интересными свойствами и как-то невидимо влияет на окружающую среду. Это невидимое влияние называется магнитным полем. Если изобразить магнитное поле графически, то получится следующая картинка.
Как уже говорилось, у магнита есть две стороны. В данном случае N — это северная сторона, а S - южная. У двух разных магнитов северная и южная стороны будут притягиваться, а южная и южная или северная и северная отталкиваться.
Причем, если бы мы сделали мультфильм про эти притягивания и отталкивания с магнитами и линиями их магнитных полей в главных ролях, то мы бы увидели, что линии меняются. То, что изображено выше - статичное состояние магнита, когда он, например, просто лежит на столе. Если начать с ним как-то взаимодействовать, линии магнитного поля будут изменяться и станут уже не такими ровными и красивыми как на рисунке. Человеческий глаз, разумеется, этого не увидит.
Фарадей выяснил, что при изменении магнитного поля, возникает электрический ток, и этот процесс зависит от некоторых параметров.
Как это выглядит на практике? Очень просто: если взять железный провод и начать водить им рядом с магнитами, в проводе начнут бежать частицы, то есть образуется электрический ток. Причем, чем длиннее провод и чем быстрее им махать, тем больше будет частиц. Разумеется, это работает и в обратную сторону, если быстро двигать магниты рядом с проводом, в нем образуется ток.
На фотографии изображен кадр из эксперимента. Два тонких черных прямоугольника – магниты. Провод двигается между ними, в нем образуется ток. Магниты являются в данном случае источником напряжения.
Пришло время вернуться к телефону и вопросу откуда получается энергия для него.
Все начинается на электростанции, сооружении, которое вырабатывает электроэнергию для всех нас. Существуют разные типы электростанций, такие как атомные, ветровые или угольные. Тем не менее, все базируются на одном и том же принципе.
Сердце любой станции — это генератор.
Что находится внутри этого устройства?
Короткий ответ – магнит и провода. Генератор состоит из ротора и статора, т.е. подвижной и неподвижной частей.
Ротором является магнит, образующий магнитное поле. В роли статора выступают три катушки. Каждая катушка — это очень длинный провод, намотанный для компактности.
При вращении ротора вращается магнит и его магнитное поле. Когда поле проходит через неподвижные катушки, в них возникает ток. Через длинный провод начинают бежать частицы. Генератор на рисунке выше называется трехфазным. Это означает, что он вырабатывает три потока энергии. По потоку на каждую катушку.
Все, что нужно сделать для получения тока — это привести ротор в движение.
В этом и заключается основной принцип. Электростанции различаются только тем, каким способом они реализуют данный принцип.
В гидроэлектростанциях ротор вращается потоком воды.
В тепловых происходит выделение тепла, которое нагревает воду, вода превращается в пар, пар под давлением поступает в турбину, а турбина вращает ротор генератора. Тепло можно получить сжиганием угля, тогда речь идет об угольных электростанциях, или, например, делением атома, в этом случае мы говорим об атомной энергетике.
Но основа всегда одна. Преобразование механической энергии в электрическую. Необходимо придумать, как заставить ротор вращаться.
Еще один интересный момент заключается в том, что все описанное выше обратимо и любой генератор, одновременно может быть электродвигателем. Если подать электроэнергию на статор, то ротор начнет вращаться.
Транспортировка
После того, как электроэнергия получена, ее необходимо доставить туда, где в ней нуждаются. В нашем случае это телефон.
Генераторы, являются источником напряжения, тем, что приводит частицы в движение. Меняя длину провода и частоту вращения ротора, можно получить разное напряжение. Стандартные генераторы на электростанциях вырабатывают напряжение от 6 до 36 тысяч вольт в зависимости от типа генератора.
Транспорт электроэнергии происходит по кабелям линии электропередач (ЛЭП). Каждый наверняка хоть раз в жизни видел опоры подобных линий.
Электроэнергию тяжело транспортировать, если напряжение слишком маленькое. Этого не скажешь, если сравнить числа с напряжением из примеров в начале статьи, но 6-36 тысяч вольт сравнительно небольшая величина.
Кабеля линии электропередач обладают сопротивлением. Если провести по ним напряжение в 6-36 тысяч вольт, то они будут перегреваться из-за высокой силы тока. Как уже говорилось выше, кабель — это что-то вроде гоночной трассы. При невысоком напряжении трасса заполняется машинами и не всем хватает на ней места. Болиды вылетают за пределы трека.
Если же повысить напряжение, то машин будет меньше, но двигаться они будут быстрее.
Итак, необходимо повысить напряжение. Для этого после генератора электроэнергия поступает на трансформатор.
Трансформатор — это устройство, способное изменять напряжение электроэнергии. На электростанции он повышает напряжение до 110 -750 тысяч вольт в зависимости от количества энергии и расстояния, на которое ее нужно перенести.
После повышения напряжения сила тока невысока и электроэнергию можно переместить к потребителю без существенных потерь, например, в город.
Распределение и потребление
Когда энергия доставлена, напряжение должно быть обратно понижено. Семьсот пятьдесят тысяч вольт удобно транспортировать, но это слишком много для телефона.
По сути, все дальнейшие действия — это постепенное понижение напряжения.
Первое понижение происходит на понижающей подстанции и также осуществляется с помощью трансформатора. Подобные подстанции расположены вблизи жилых городских районов и каждый из нас хоть раз видел их:
После понижающей подстанции напряжение составляет около 10 тысяч вольт. Далее понижение продолжается. Посмотрим на кадр, иллюстрирующий американскую систему электрификации:
Линия электропередач идет от понижающей подстанции и напряжение на ней составляет 7200 вольт. Бочонок, прикрепленный к деревянному столбу - опять-таки трансформатор, понижающий напряжение до 240 вольт. Это уже привычная для нас величина, поступающая по проводам в дом. Именно 240 вольт является стандартом для американских домохозяйств.
Нужно понимать, что числа на разных этапах распределения электроэнергии варьируются от страны к стране. В России, например, напряжение в розетке будет 230 вольт. В некоторых государствах за стандарт приняты 120 вольт. Америка понижает напряжение до 7200 вольт, а Россия до 10000 вольт. Все зависит от принятых стандартов, количества электроэнергии и расстояния, на которое ее нужно переместить.
В большинстве стран мира стандарт напряжения в доме составляет 230 вольт. Именно такое напряжение способно привести в действие подавляющее большинство электроприборов.
Итак, электроэнергия, выработанная генератором на электростанции за много километров от дома, пройдя через повышения и понижения напряжения, наконец-то достигла дома и теперь мы можем зарядить телефон.
Адаптер подключается к сети, где, как мы уже выяснили, получает 220-240 вольт, в зависимости от страны, в которой расположена розетка. Разные модели телефонов работают с разным напряжением. В среднем необходимое напряжение составляет 12 вольт. Небольшой белый адаптер с картинки выше, по сути, также является преобразователем. Технологичным преобразователем, одна из задач которого состоит в том, чтобы понизить 230 вольт из розетки до приемлемого напряжение в 12 вольт, которое требуется смартфону.
Таким образом, частицы, пройдя долгий и трудный путь от вращающихся магнитных полей и огромных длинных проводов, по уютной небольшой дорожке попадают в ваш телефон.
Эти частицы оживляют ноутбуки, посудомоечные машины, телевизоры и другие предметы, так сильно облегчающие и улучшающие жизнь.
И, разумеется, каждая частица учитывается, именно поэтому в конце месяца приходит счет за электричество, большой или маленький.
Всегда думал, что это так работает
Физика в тексте просто никакая. По правде говоря, не совсем понимаю, зачем этот текст. Разве что, рассказать про стандарты трансформации в разных странах.
в чем конкретно ошибки ? Хотелось максимально просто и незунудно описать работу систему электроснабжения. Не углубляясь в детали и не используя формул. Цель, наверное, популяризация.
Пунктов несколько. Причём, я даже не буду сейчас указывать на то, что современные квантовые представления о токе отличаются от классических, по сути, школьных, и здесь, возможно, вашей вины нет, потому что вам, как и многим, так преподавали. Отмечу только самое важное.
Ток — это частички, которые двигаются по какому-либо пути.
Я понимаю, что вашей целью было подать материал как можно проще, поэтому в тексте нигде нет слова "электрон". Только вот научпоп подразумевает, что это не вы спускаетесь на уровень ниже, а это читатель благодаря вам поднимается на уровень выше. Если бы вы честно сказали, что бытовой электрический ток - это поток электронов (а может даже и дырок), подача стала бы только лучше. Как минимум потому, что все так или иначе слышали про электроны. Во всяком случае среди тех, кто начал читать ваш текст.
Разница между 5 и 10 Амперами заключается в том, что в первом случае по кабелю проходит в два раза меньше частиц, чем во втором.
Не обязательно. Ток - это количество заряда в единицу времени. Иными словами 5 и 10 ампер могут соответствать одному и тому же количеству электронов, просто во втором случае они пробегут в два раза быстрее. Эта путаница довольно часто встречаются в вашем тексте.
Так и с током. Чем больше препятствий, тем меньше частиц достигает цели, то есть их количество уменьшается.
Ошибочный тезис, вытекающий из предыдущего пункта. Все частицы в любом случае достигнут цели, вопрос лишь во времени. Даже диэлектрик рано или поздно пропустит весь предназначенный заряд (именно поэтому, кстати, флэш память надо подключать раз в пару лет). Но электроны чисто из-за сопротивления никуда не пропадут, чего не скажешь про их кинетическую энергию.
Таким образом, частицы, пройдя долгий и трудный путь от вращающихся магнитных полей и огромных длинных проводов, по уютной небольшой дорожке попадают в ваш телефон.
Я кажется сейчас открою вам страшную тайну. В цепях с переменным током лишь мизерная доля электронов покидает провода. В остальное время электронная масса просто колбасится туда-сюда с частотой генератора. Если продолжать аналогию с водой, представьте, что насос качает воду в разные стороны, меняя направления 50 раз в секунду: вода в этом случае вообще почти не будет двигаться, по ней лишь пойдут звуковые волны. Вообще, средняя скорость электроннов в бытовых сетях не превышает нескольких миллиметров в секунду (не путать с телеграфным сигналом).
Кроме того, трансформаторы, про которые вы пишите, устроены так, что цепи с разными напряжениями там вообще не пересекаются, поэтому даже если бы электроны с генератора двигались очень быстро, они не смогли бы попасть в телефон.
В тексте много чего ещё можно сделать лучше. Не раскрыта, к примеру, разница постоянных и переменных токов. Но это всё уже детали, и не так важно на фоне ошибок, которые я указал выше.
Осенью прошлого года техноиндустрия перешла в новую реальность: производители один за другим начали убирать зарядные устройства из комплекта смартфонов. Компании объясняют это экологией и тем, что дома у пользователей наверняка хранится много зарядок от старых смартфонов и другой электроники. Заявление как минимум спорное, но не меньше дискуссий возникает вокруг самого́ процесса зарядки: как вообще восполнять энергию так, чтобы через 8—10 месяцев смартфон не стал разряжаться в полтора раза быстрее. Мы собрали всю информацию о правильной зарядке.
Важно понимать: сохранить емкость аккумулятора в первозданном виде не получится — уже с первым получением заряда он начинает очень медленно деградировать. Тем не менее можно сделать простые вещи, которые реально продлят срок службы аккумулятора. Это как с молодостью: оставаться вечно юным нельзя, но здоровый образ жизни и правильное питание без вредных привычек позволят, насколько это возможно, оставаться в тонусе значительно дольше.
«Эффект памяти» — миф
Удивительно, как стереотипы застревают в наших головах. Один из расхожих мифов о зарядке аккумуляторов касается «эффекта памяти». Суть в том, что батарею нужно заряжать до 100% и «высаживать» до нуля. Иначе, мол, процесс заряда будет некорректным. Это было справедливо только для никель-металл-гидридных (Ni-MH) и никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов — такие уже и не встретить в смартфонах, планшетах, умных часах.
Производители давно перешли на литиево-ионные (Li-ion) батареи. И они как раз не подвержены «эффекту памяти». Более того, зарядка по старой методике (100% — 0% — 100%) нежелательна для актуальных аккумуляторов. У исследователей из разных центров различаются рекомендации по использованию литиево-ионных батарей, но в чем они единогласны — такие аккумуляторы не любят полного разряда и максимального заряда. То есть лучше всего не допускать падения заряда ниже 20—30% и не поднимать его выше 70—80%.
Постоянное удержание энергии в пределах 20—80% обеспечивает оптимальные условия для долголетия батареи.
Об этом прямо говорит Samsung на своем сайте: «Лучше не допускать падения заряда ниже 20%. Полный разряд может сократить время жизни батареи».
Правда, такой вариант не всегда удобен. Во-первых, получается, полную емкость лучше не использовать. Во-вторых, многие люди оставляют смартфон заряжаться на ночь. Это логичный сценарий: за день активного использования аккумулятор почти наверняка будет в районе 20—30%, какой бы крупной ни была батарея. Поставил заряжать, лег спать — и утром 100%. Главное — использовать только оригинальные и сертифицированные производителем смартфона зарядные устройства, кабели и беспроводные «подушки». «Ноунейм» за пару рублей из киоска на рынке может не только быстро прикончить батарею, но и привести к возгоранию.
«Перезаряда» не бывает
Все современные устройства с аккумуляторами останавливают подачу энергии по достижении 100% заряда, и в этом плане опасности никакой нет. Смартфон можно оставлять на ночь подключенным к сети, «перезаряда» не существует. Другое дело, что в режиме ожидания смартфон продолжает расходовать заряд, пусть и делает это очень медленно. В результате, когда емкость падает до 99%, электроника просыпается и вновь разрешает зарядку, пока она не дойдет до 100%. И вот это уже не лучшим образом отражается на долголетии аккумулятора. Но по сравнению с другим вредоносным фактором — в первую очередь высокими температурами — критичной такую проблему не назвать.
По этой причине в iOS появился «оптимизированный» режим зарядки. Система запоминает ваш сценарий использования, и при подключении к розетке на всю ночь смартфон сперва получит 80% заряда, а потом, незадолго до вашего пробуждения, восполнит батарею до максимума.
Что такое цикл зарядки
Производители рассчитывают срок службы аккумуляторов в своих устройствах исходя из циклов зарядки. Например, у iPhone это 500 циклов, за которые емкость не должна упасть ниже 80% от первоначальной. На первый взгляд кажется, что один цикл — это когда девайс просто зарядился до максимума. В реальности же все чуть сложнее.
Допустим, вы поставили смартфон на зарядку, когда у него оставалось 35% заряда. По достижении 100% полный цикл не завершился, потому как аккумулятор зарядился только на 65%. И лишь когда остаток энергии упадет со 100 до 65% (то есть минус 35%), цикл будет засчитан.
Поэтому небольшое на первый взгляд число циклов, на которые рассчитан аккумулятор, не должно пугать: 500 циклов не равняются пяти сотням подключений к зарядке, если только все пятьсот раз аккумулятор не был разряжен до нуля.
Во время зарядки лучше оставить телефон в покое
При подключении к источнику питания смартфон продолжает работать от аккумулятора. Важно по возможности снизить энергопотребление в момент зарядки, то есть просто не пользоваться устройством час-полтора. Активное использование смартфона во время зарядки приводит к микроциклам и ломает привычный сценарий «закачивания» энергии. В результате нарушается работа отдельных ячеек, и они могут терять заряд быстрее других.
Если без телефона жизнь невозможна, постарайтесь не запускать энергоемкие приложения — особенно видео и трехмерные игры. В таких случаях при сильной нагрузке на «железо» статус заряда может даже не меняться. Значит, зарядное устройство не способно наполнить батарею энергией, потому как она расходуется в слишком больших количествах. Также большой расход энергии приводит к нагреву батареи, что очень негативно отражается на ее жизни.
Не использовать чехлы
Это кажется излишним и неудобным: постоянно доставать смартфон из чехла на время зарядки. Но такая рекомендация есть даже на официальном сайте Apple. Причина — литиево-ионные аккумуляторы довольно чувствительны к высоким температурам, и некоторые чехлы создают эффект парника.
— Если вы заметили, что ваше устройство нагревается во время зарядки, первым делом извлеките его из чехла, — советует Apple.
С само́й температурой все непросто. Идеально, если она в районе 20 градусов. Чем выше — тем сильнее изнашивается аккумулятор и, соответственно, быстрее теряется емкость. Исследование организации Battery University показало, что за год постоянных зарядок до 100% при температуре 25—30 градусов емкость упадет до 80%, а при температуре 40 градусов — до 65%. Если заряжать при 60 градусах, то понадобится всего три месяца на падение емкости до 65%. Здесь особое внимание нужно обратить в солнечные дни: не оставляйте телефон на подоконнике или торпедо машины, особенно во время зарядки.
Однако литиево-ионные батареи боятся не только высоких, но и низких температур, поэтому в зимнее время оптимально носить смартфоны не в сумках, а во внутренних карманах одежды.
Быстрая зарядка
Здесь мнения специалистов расходятся. Судя по всему, дело просто в относительной новизне быстрых зарядок и их недостаточной изученности. Исходя из имеющейся информации, быстрая зарядка не вредит.
Такие зарядки созданы для максимально оперативного насыщения батареи энергией. Условно, забыли перед сном подключить кабель к телефону, утром проснулись — а там 5%. И впереди напряженный день с мотанием по городу. Тогда быстрая зарядка реально спасает: пока завтракаете и собираетесь, она восполнит аккумулятор до 70—80%. Потом забрали телефон и побежали по делам. И именно это — оптимальный сценарий для быстрых зарядок. Ждать зарядки до 100% не рекомендуется.
Инженер издания iFixit Артур Ши сравнивает аккумуляторы с губками: если капать на нее воду, сперва влага впитывается отлично. Но если продолжать это делать долгое время, вокруг губки образуется лужа. Во избежание схожей ситуации примерно после 80% заряда оставшиеся 20% накапливаются значительно медленнее. В таком случае польза от быстрой зарядки уже теряется.
Если все перечисленное кажется неудобным и заставит ломать свои привычки — ничего страшного, рекомендации можно игнорировать. Аккумулятор в любом случае, даже при соблюдении всех правил, будет деградировать: вопрос только в скорости потери емкости. Из личного опыта — за год iPhone XS Max в чехле при регулярных ночных зарядках оригинальным «кубиком» либо сторонней беспроводной «подушкой» потерял только 2% емкости.
Если не собираетесь пользоваться смартфоном дольше полутора-двух лет — можно не заморачиваться. Однако несколько очень простых правил позволят сохранить батарею пусть не в первоначальной кондиции, но в близкой к ней. А значит, устройство будет дольше работать на одном заряде и не подведет в важный момент.
Читайте также: