آخر تحديث: 2026-07-02

عمر البطارية

تخزّن البطارية مقدارًا ثابتًا من الشحنة، ويستهلكها الجهاز بمعدّل ما. اقسم أحدهما على الآخر تحصل على المدة، غير أنّ هذه الحسبة الأنيقة تقوم فوق كومة من الخسائر الواقعية التي يبقيها معامل كفاءة واحد تحت السيطرة.

صيغة المدة

تُقاس سعة البطارية بوحدة ملّي أمبير-ساعة (mAh): يمكن لخلية سعتها 3000 mAh، من حيث المبدأ، أن تزوّد بتيار 3000 mA لساعة واحدة، أو 300 mA لعشر ساعات، أو 150 mA لعشرين. أما التيار الذي يسحبه الجهاز فيُقاس بالملّي أمبير (mA). وقسمة السعة على التيار تعطي المدة المثالية:

حيث $Q$ السعة بوحدة mAh و$I$ متوسط التيار المسحوب بوحدة mA. تختصر الوحدات بنظافة — فملّي أمبير-ساعة مقسومة على ملّي أمبير تترك ساعات — ومن ثمّ لا حاجة لأي تحويل.

لا تقدّم البطاريات الواقعية القيمة الكاملة أبدًا، لذا يضرب التقدير المدة المثالية في معامل كفاءة $k$ يقع بين 0 و1:

يُعدّ المعامل 0.85 (85 %) نقطة انطلاق شائعة؛ وتستدعي الأحمال الأعلى والخلايا الأقدم قيمة أقل.

مثال محلول

لنأخذ بطارية سعتها 3000 mAh تغذّي جهازًا يبلغ متوسط سحبه 150 mA، بكفاءة 85 %.

المدة المثالية أولًا:

ثم نطبّق الخفض:

فتدوم البطارية عمليًا نحو 17 ساعة، مقابل سقف نظري قدره 20. وبرفع الحمل إلى 300 mA تنخفض المدة المثالية إلى النصف عند 10 ساعات، أي نحو 8.5 ساعة بعد الخفض.

لماذا يقصّر الواقع

تفترض الصيغة المثالية أنّ الخلية تسلّم كل ملّي أمبير-ساعة مدوّن على ملصقها عند جهد ثابت ودون هدر. وتنخر عدة عوامل هذا الافتراض:

• خسائر المنظّم. نادرًا ما يعمل الجهاز عند جهد البطارية الخام، وتحويله رفعًا أو خفضًا يهدر بضع نقاط مئوية في صورة حرارة.
• التفريغ الذاتي. تفقد الخلايا شحنة حتى في السكون، وأكثر في الحرارة.
• الحرارة. يقلّل البرد السعة القابلة للاستخدام من الكيمياء، ويسرّع الحرّ التقادم.
• تفاؤل السعة الاسمية. تُقاس قيمة الملصق بتفريغ لطيف وموحّد القياس، أرفق من معظم دورات التشغيل الواقعية.

يجمع معامل الكفاءة كل ذلك في رقم واحد. فقد يبلغ منظّم متوافق تحت حمل خفيف ثابت 85–90 %؛ في حين قد يهبط حمل متقطّع ومرتفع على خلية متعبة إلى 70 % أو أقل.

تأثير بوكيرت

ثمة خسارة لا يعدو معامل الكفاءة أن يقرّبها: تتقلّص السعة القابلة للاستخدام كلما ارتفع تيار التفريغ. يصف قانون بوكيرت ذلك — فمضاعفة التيار كثيرًا ما تعطي أقل من نصف المدة بكثير — لأنّ التفريغ الأسرع يترك جزءًا أكبر من الشحنة المخزّنة دون استغلال. ويكون التأثير حادًّا في بطاريات الرصاص الحمضية والأحمال عالية التيار، وأخفّ في خلايا ليثيوم أيون في الهواتف والحواسيب المحمولة. وللحمل الثابت تقريبًا يكفي إدماجه في معامل كفاءة أقل؛ أما للسحب الشديد التغيّر أو المرتفع جدًّا فيعطي نموذج بوكيرت المخصّص إجابة أقرب.

تقدير التيار المتوسط

تكافئ الصيغة قيمة تيار واقعية. فمعظم الأجهزة تقضي جلّ وقتها في السكون وتستيقظ لبرهة كي تعمل، لذا تبالغ قراءة تيار الذروة في تقدير الاستهلاك كثيرًا. واستخدم قدر الإمكان المتوسط على مدى دورة تشغيل كاملة: فمثلًا مستشعر يسحب 50 mA لثانية واحدة كل دقيقة و1 mA بقية الوقت يبلغ متوسطه أقل من 2 mA بقليل، لا 50. وكثيرًا ما تدرج أوراق البيانات تيارًا نموذجيًا أو تيار استعداد أقرب إلى المتوسط المفيد من القيمة القصوى.

تقديرات ذات صلة