Die Amperestunde (Ah) ist eine Maßeinheit für elektrische Ladung. Sie stellt die Ladungsmenge dar, die durch die Anschlüsse einer Batterie oder eines elektrischen Leiters fließt, wenn 1 Stunde (h) lang ein Strom von 1 Ampere (A) zugeführt wird. Obwohl sie im Bereich Batterien und elektrischer Energie eine weit verbreitete Einheit ist, ist sie nicht Teil des Internationalen Einheitensystems (SI), wie die Zeit auch.
Zusammenhang zwischen der Amperestunde und anderen Einheiten
In Bezug auf die elektrische Ladung entspricht 1 Amperestunde 3600 Coulomb (C), da:
\[ 1 Ah = 1 A \times 3600 s = 3600 °C \]
Wobei Coulomb (C) die SI-Einheit für elektrische Ladung ist und als die Ladungsmenge definiert wird, die bei einer Stromstärke von 1 Ampere pro Sekunde durch einen Leiter fließt.
Batteriekapazität und ihr Verhältnis zu Amperestunden
Die Amperestunde dient vor allem zur Messung der Kapazität von Batterien und gibt an, wie viel Strom sie speichern und abgeben können. Beispielsweise kann eine 100 Ah-Batterie theoretisch:
- Liefert 10 A für 10 Stunden.
- Liefert 1 A für 100 Stunden.
In der Praxis hängt die effektive Kapazität einer Batterie jedoch von mehreren Faktoren ab, beispielsweise:
- Entladerate: Je schneller die Entladung, desto mehr Energie geht aufgrund des Innenwiderstandes verloren.
- Temperaturbedingungen: Extreme Kälte kann die Batteriekapazität verringern.
- Alter und Zustand der Batterie: Mit der Zeit verlieren Batterien an Leistungsfähigkeit.
Messnormale
Da die Kapazität einer Batterie je nach Entladerate variiert, geben Hersteller normalerweise eine Ah-Angabe für eine Standard-Entladerate an (normalerweise 10 oder 20 Stunden). Üblich ist auch die Angabe einer Endspannung, bei der die Batterie als entladen gilt.
Beziehung zur Faradayschen Konstante
Bei elektrochemischen Berechnungen wird die Faraday-Konstante verwendet, die die Gesamtladung darstellt, die ein Mol Elektronen trägt. Sein Wert beträgt ungefähr 26,8 Ah pro Mol Elektronen.
\[ F = 26,8 \text{ Ah/mol Elektronen} \]
Angabe in mAh und anderen Einheiten
Bei elektronischen Geräten mit geringerem Stromverbrauch wie Mobiltelefonen und Smartwatches wird die Batteriekapazität in Milliamperestunden (mAh) angegeben:
\[ 1 Ah = 1000 mAh \]
Zum Beispiel:
- Ein 800-mAh-Akku hat eine geringere Kapazität als ein 3000-mAh-Akku.
- Hersteller können die gespeicherte Energie in Wh (Wattstunden) statt in Ah angeben, wobei die Batteriespannung berücksichtigt wird: \( \text{Energie (Wh)} = \text{Kapazität (Ah)} \times \text{Spannung (V)} \)
Beispiele für Batteriekapazitäten
| Gerät/Batterie | Typische Kapazität |
|---|---|
| AA-Batterie | 2 - 3 Ah |
| Mobiltelefon | 2500 - 4000 mAh (2,5 - 4 Ah) |
| Autobatterie | 50 Ah oder mehr |
| Elektrofahrrad Akku | 10 - 20 Ah |
| Batterie für Elektroautos | 50 - 100 Ah oder mehr |