A carga elétrica aparece em unidades totalmente diferentes, dependendo do campo: os físicos usam coulombs como padrão, as planilhas de dados da bateria usam amperes-hora e miliamperes-hora e os químicos usam faradays. Todos eles medem a mesma quantidade subjacente – eles apenas a dimensionam de forma diferente por conveniência. Este artigo explica como cada unidade se relaciona com o coulomb, por que os fatores de escala são o que são e quando você deve usar cada um deles.
O Coulomb é o fio condutor
Cada unidade de carga neste conversor se reduz a um múltiplo de coulomb, a unidade base do SI. Um coulomb é definido como a carga transportada por uma corrente constante de 1 ampere em 1 segundo, o que significa que carga e corrente estão diretamente ligadas: carga (C) = corrente (A) × tempo (s). Ampères-hora e miliamperes-hora são, na verdade, a mesma relação medida em horas em vez de segundos, e é por isso que 1 Ah equivale a exatamente 3.600 C (3.600 segundos em uma hora) e 1 mAh equivale a 3,6 C. Uma vez que cada unidade é expressa em coulombs, a conversão entre qualquer par - digamos, mAh diretamente em faradays - é uma única etapa de multiplicação e divisão através dessa base comum.
Por que as classificações da bateria usam Ah e mAh em vez de Coulombs
Uma bateria típica de telefone tem cerca de 18.000 coulombs de carga, mas os fabricantes imprimem “5.000 mAh” na etiqueta. Essa é uma escolha de usabilidade: miliamperes-hora descrevem a capacidade em termos que um usuário pode comparar diretamente a uma taxa de carregamento (um carregador de 2 A enche uma bateria de 5.000 mAh em cerca de 2,5 horas) ou ao consumo de energia de um dispositivo, sem exigir que ninguém faça aritmética com um valor de Coulomb de quatro ou cinco dígitos. A desvantagem é que mAh e Ah medem apenas a carga, não a energia - a conversão para watt-hora (que o Conversor de capacidade da bateria controla) também requer o conhecimento da tensão do pacote.
Faradays e a carga elementar: o fim da química e da física
Os químicos que trabalham com eletrólise alcançam o faraday porque ele liga diretamente a carga aos moles de elétrons transferidos, que é a quantidade que aparece nas leis da eletrólise de Faraday (a quantidade de substância depositada ou liberada em um eletrodo é proporcional à carga passada, medida em faradays). No extremo oposto, os físicos que trabalham no nível das partículas individuais usam a carga elementar – a carga de um único próton ou elétron – porque é a menor unidade de carga independente que existe na natureza. Desde a redefinição do SI de 2019, a carga elementar é uma constante definida com exatidão (1,602176634 × 10⁻¹&sup9; C) em vez de um valor medido experimentalmente, o que também torna o próprio coulomb formalmente definível em termos de cargas elementares.