Как перевести фарады в амперы
Как измерить емкость аккумулятора и перевести фарады в ампер-часы
В чем и почему измеряется емкость аккумуляторов
Что бы это значило? Один ампер — это кулон за одну секунду, мы знаем из курса физики, что если через проводник за 1 секунду проходит электрический заряд равный 1 кулону, то по проводнику течет ток в 1 ампер.
И что тогда такое ампер-час? Ампер-часом (Ач) считается емкость аккумулятора, при которой по приведенному току в 1 ампер, аккумулятор разрядится за 1 час до минимально допустимого напряжения.
Например для литий-ионного аккумулятора типоразмера 18650, емкостью 3400 мАч, это означает, что аккумулятор при токе в 340мА сможет отдать свой заряд за 10 часов, а автомобильный аккумулятор емкостью 55 Ач разрядится от примерно от 12,8 до 10,8 вольт за 2 часа при разрядном токе в 27,5 А.
Как вы наверняка знаете, аккумуляторы нельзя разряжать до нуля, и в реальности каждому типу аккумуляторов свойственно минимально разрешенное напряжение, до которого допускается разряжать аккумулятор без вреда.
Например, автомобильный свинцовый аккумулятор нельзя разряжать ниже чем до 10,5 вольт, а литиевый аккумулятор можно разряжать не ниже чем 2,75 вольта. Если эти допуски нарушать, то ресурс аккумулятора будет истощен значительно быстрее, чем могло бы быть с соблюдением рекомендаций относительно минимального напряжения.
Таким образом, емкость аккумулятора оценивают исходя из регламентированных норм для различных типов аккумуляторов: автомобильные аккумуляторы тестируют на 20 часовом цикле разряда, а литиевые — на 5 часовом. Полностью заряженный аккумулятор разряжают заранее выбранным током I до минимально допустимого напряжения разряда, измеряя при этом время разряда Т. В конце эксперимента, перемножив ток и измеренное время, — получают значение реальной емкости аккумулятора в ампер-часах. Q = IT.
Простейший способ экспериментальной оценки емкости аккумулятора известного типа
Итак, для измерения емкости аккумулятора простейшим но кропотливым способом, не прибегая к применению специальных приборов, его полностью заряженный можно разрядить через резистор известного приемлемого номинала.
Например, допустимое безвредное напряжение полного разряда литиевого элемента типоразмера 18650 равно 2,75 вольт, а напряжение полного его заряда принимается равным 3,75 вольт. Помните, что такие аккумуляторы заряжают напряжением не более 4,35 вольт в специальных зарядных устройствах!
К примеру, через 10 часов 27 минут напряжение на аккумуляторе стало 2,75 вольт, причем на старте он было 3,75 вольт, и это при разряде через резистор в 10 Ом. Итак, емкость уже можно с хорошей точностью оценить: стартовый ток 3,75/10 = 375 мА, финишный ток 2,75/10 = 275 мА, средний ток (375+275)/2 = 325 мА. Значит, в течение 10,45 часов аккумулятор отдавал средний ток в 0,325 А, следовательно емкость равна Q = 10,45*0,325 = 3400 мА-ч. Это хотя и грубый, но надежный способ оценки емкости аккумулятора.
Автомобильный аккумулятор
Для измерения емкости автомобильного аккумулятора удобно применить обычную лампу накаливания от фары на 60 ватт. Средний ток в 5 ампер она обеспечит. К полностью заряженному аккумулятору (до примерно 12,5-12,8 вольт) подключают лампу и вольтметр, одновременно засекая время. Когда напряжение снизится до 10,8 вольт — отключите лампу и зафиксируйте прошедшее время. Например, если прошло 9 часов, то реальная емкость данного автомобильного аккумулятора Q = 9*5 = 45 Ач.
Перевести фарады в ампер-часы
Аккумулятор, в отличие от конденсатора, имеет очень большой участок нелинейности на разрядной кривой. Но все же некоторые любители экспериментов пробуют, и у них это успешно получается, в некоторых применениях заменять аккумулятор суперконденсаторами.
1 ампер-час — это 3600 кулон. Пусть, мы хотим получить батарею конденсаторов, эквивалентную по разрядной характеристике, хотя и на коротком участке, аккумуляторной батарее номиналом 12 вольт, емкостью 55 ампер-часов. 55 ампер в течение часа — это 55*3600 кулон.
Примем изменение напряжения от 13 до 11 вольт, тогда поскольку Q = С(U1-U2), то С = 55*3600/2 = 99000 Ф. Почти 100 килофарад эквивалентная электроемкость автомобильного аккумулятора, если бы его разрядная характеристика была такой же, как у конденсатора.
В интернете есть видео, где шестью суперконеднсаторами по 3000 Ф, на 2,7 В каждый, соединенными последовательно заменяют стартерную батарею автомобиля. Получается 500 Ф примерно на 16 В.
Давайте прикинем, какой ток и в течение какого времени сможет дать такая сборка. Пусть рабочий диапазон принят снова от 13 до 11 вольт. В течение какого времени можно рассчитывать на ток в 200 А (с запасом)? I = С(U1-U2)/t, тогда t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 секунд. Достаточно чтобы завести двигатель.
Как перевести фарады в амперы
В чем и почему измеряется емкость аккумуляторов
Что бы это значило? Один ампер — это кулон за одну секунду, мы знаем из курса физики, что если через проводник за 1 секунду проходит электрический заряд равный 1 кулону, то по проводнику течет ток в 1 ампер.
И что тогда такое ампер-час? Ампер-часом (Ач) считается емкость аккумулятора, при которой по приведенному току в 1 ампер, аккумулятор разрядится за 1 час до минимально допустимого напряжения.
Например для литий-ионного аккумулятора типоразмера 18650, емкостью 3400 мАч, это означает, что аккумулятор при токе в 340мА сможет отдать свой заряд за 10 часов, а автомобильный аккумулятор емкостью 55 Ач разрядится от примерно от 12,8 до 10,8 вольт за 2 часа при разрядном токе в 27,5 А.
Как вы наверняка знаете, аккумуляторы нельзя разряжать до нуля, и в реальности каждому типу аккумуляторов свойственно минимально разрешенное напряжение, до которого допускается разряжать аккумулятор без вреда.
Например, автомобильный свинцовый аккумулятор нельзя разряжать ниже чем до 10,5 вольт, а литиевый аккумулятор можно разряжать не ниже чем 2,75 вольта. Если эти допуски нарушать, то ресурс аккумулятора будет истощен значительно быстрее, чем могло бы быть с соблюдением рекомендаций относительно минимального напряжения.
Таким образом, емкость аккумулятора оценивают исходя из регламентированных норм для различных типов аккумуляторов: автомобильные аккумуляторы тестируют на 20 часовом цикле разряда, а литиевые — на 5 часовом. Полностью заряженный аккумулятор разряжают заранее выбранным током I до минимально допустимого напряжения разряда, измеряя при этом время разряда Т. В конце эксперимента, перемножив ток и измеренное время, — получают значение реальной емкости аккумулятора в ампер-часах. Q = IT.
Простейший способ экспериментальной оценки емкости аккумулятора известного типа
Итак, для измерения емкости аккумулятора простейшим но кропотливым способом, не прибегая к применению специальных приборов, его полностью заряженный можно разрядить через резистор известного приемлемого номинала.
Например, допустимое безвредное напряжение полного разряда литиевого элемента типоразмера 18650 равно 2,75 вольт, а напряжение полного его заряда принимается равным 3,75 вольт. Помните, что такие аккумуляторы заряжают напряжением не более 4,35 вольт в специальных зарядных устройствах!
К примеру, через 10 часов 27 минут напряжение на аккумуляторе стало 2,75 вольт, причем на старте он было 3,75 вольт, и это при разряде через резистор в 10 Ом. Итак, емкость уже можно с хорошей точностью оценить: стартовый ток 3,75/10 = 375 мА, финишный ток 2,75/10 = 275 мА, средний ток (375+275)/2 = 325 мА. Значит, в течение 10,45 часов аккумулятор отдавал средний ток в 0,325 А, следовательно емкость равна Q = 10,45*0,325 = 3400 мА-ч. Это хотя и грубый, но надежный способ оценки емкости аккумулятора.
Автомобильный аккумулятор
Для измерения емкости автомобильного аккумулятора удобно применить обычную лампу накаливания от фары на 60 ватт. Средний ток в 5 ампер она обеспечит. К полностью заряженному аккумулятору (до примерно 12,5-12,8 вольт) подключают лампу и вольтметр, одновременно засекая время. Когда напряжение снизится до 10,8 вольт — отключите лампу и зафиксируйте прошедшее время. Например, если прошло 9 часов, то реальная емкость данного автомобильного аккумулятора Q = 9*5 = 45 Ач.
Перевести фарады в ампер-часы
Аккумулятор, в отличие от конденсатора, имеет очень большой участок нелинейности на разрядной кривой. Но все же некоторые любители экспериментов пробуют, и у них это успешно получается, в некоторых применениях заменять аккумулятор суперконденсаторами.
1 ампер-час — это 3600 кулон. Пусть, мы хотим получить батарею конденсаторов, эквивалентную по разрядной характеристике, хотя и на коротком участке, аккумуляторной батарее номиналом 12 вольт, емкостью 55 ампер-часов. 55 ампер в течение часа — это 55*3600 кулон.
Примем изменение напряжения от 13 до 11 вольт, тогда поскольку Q = С(U1-U2), то С = 55*3600/2 = 99000 Ф. Почти 100 килофарад эквивалентная электроемкость автомобильного аккумулятора, если бы его разрядная характеристика была такой же, как у конденсатора.
В интернете есть видео, где шестью суперконеднсаторами по 3000 Ф, на 2,7 В каждый, соединенными последовательно заменяют стартерную батарею автомобиля. Получается 500 Ф примерно на 16 В.
Давайте прикинем, какой ток и в течение какого времени сможет дать такая сборка. Пусть рабочий диапазон принят снова от 13 до 11 вольт. В течение какого времени можно рассчитывать на ток в 200 А (с запасом)? I = С(U1-U2)/t, тогда t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 секунд. Достаточно чтобы завести двигатель.
Ранее ЭлектроВести писали, что к омпания Gocycle представила электровелосипед-трансформер GX, который имеет съемную батарею и складывается в считанные секунды. Это делает его особенно подходящим, например, для поездок на работу с последующим размещением двухколёсного друга в углу офиса, где он не займет много места.
Как перевести фарады в амперы
Вот и считай, 1 фарада равна электрической ёмкости где заряд 1 кулон создаёт напряжение 1 вольт.1 кулон равен заряду при котором в течении секунды в проводнике будет течь ток 1 ампер.Вот и считай дальше..
главное, не фарады, а любовь. Фарадей тоже так считал.
Т.е. многоуважаемый Вов, 3600 фарада будет 1 ампер час/1 вольт?
Вася., если «1 кулон создаёт напряжение 1 вольт.1 кулон равен заряду при котором в течении секунды в проводнике будет течь ток 1 ампер.» 3600 фарада будет 12960000 ампер час(3600 секунд)/1 вольт
Герундий, ой, я не внимательно прочитал
ты явно не фарадей, раз задаешь такие вопросы.
Интересно а куда засунеш конд в одну фараду это сколько
же такой фонарик будет весить кг 15 не меньше.Силен мужик.
Как куда? В авто, подцепит к питанию Сабвуфера и любимый город может спать спокойно! зато какие Бум Бум будет выводить.Кстати для авто они стоят 2500-4000 т рублей за емкость в 2 фарады.Фонарик слишком дороговатый будет ::))))).
Ну, вообще-то еще пишут «Гц» 🙂
ещё пр систему СИ расскажем, про Мгновенную,Циклическую,вращения- частотах.Группу консультантов,управление,министерство Офаноризма создадим в пику Энергосбыту,бюджет попилим,а что там Фарадей спросил?Кто нибудь помнит?
Создан автомобиль способный проехать без дозапрвки 1000 км! Где Леонид!
Большой автономности создателям удалось добиться благодаря использованию инновационных аккумуляторов. В отличие от обычных батарей, в проточных электролит прокачивается насосами сквозь шесть топливных ячеек, что приводит к выработке электроэнергии для конденсаторов. Проточные батареи не токсичны и безопасны при попадании электромобиля в ДТП. Аккумуляторы, в которых циркулирует электролит, могут либо сами заряжать себя в процессе работы, либо заправляться свежей энергожидкостью, как обычным бензином. В названии модели Quant 48Volt также отражено использование низковольтной силовой установки, которую создатели позиционируют как самый лгкий, самый безопасный, экологически чистый и экономичный вид электромотора.
Новый электрокар должен разгоняться до максимальной скорости в 300 км/ч, которая ограничена электроникой, а также достигать 100 км/ч при старте с места за 2,4 секунды. Концепт-кар NanoFlowcell оснащн распашными подъмными дверями «крылья чайки» и салоном на четырх человек.
Суперконденсатор в помощь аккумулятору
Прочитал темку :
Отчёт: Суперконденсаторы Boostcap/Ultracap/ИКЭ итд. в помощь акб лютой зимой (PGrap)
forums.drom.ru/toyota-vit…ienta/t1152002361-p8.html
и заинтересовался.
Решил забабахать супер конденсатор и себе.
Подключить последовательно 6 кондёров по 100F и получить один на 16F и напряжение в 16v
Это конечно мало для без аккумуляторной заводки, но как буфер для помощи в начале вращения стартёра должен очень помочь.
Поиграюсь, поэкспериментирую, а там глядишь разорюсь и на большую ёмкость, цены всё-ж не дешёвые.
заводим двигатель конденсатором 350 Ф при 8,7 В (Toyota FunCargo, 1NZ-FE)
Replacing My Car Battery with Capacitors! 12V BoostPack Update
6 х 350F 2.5v = 60F 15v
12V BoostPack. Replaces auto battery. Works great!
Самое прикольное, что ролики про моего Яриса… :6:
Старт ДВС от подобных конденсаторов, от этой-же конторы с тонкими выводами
Набор из 6 кондёров по 500 фарад = 83 фарада.
Экспериментальная проверка конденсатора
www.krasvolga.narod.ru/pap003.htm
Чтобы убедиться в полезности такой покупки, отсутствии негативных последствий для машины, администрация магазина решила организовать экспериментальную проверку конденсатора. Конденсатор «для грузовиков» повышенной мощности – ИКЭ 16/14(160F) был установлен на грузовой автомобиль УАЗ-3303. Умощнённая модификация конденсатора была выбрана потому, что двигатель после ремонта вращался туго и требовал явно больше затрат мощности, чем прокручивание двигателя «Жигулей». При подключении конденсатор был заряжен через лампу фары от батареи автомобиля. Подключение без зарядки вызвало бы мощное искрение на клеммах. Зарядка до 12 вольт заняла 14,3 минут. Если же дать ток зарядки 30 ампер, то потребуется 42 секунды на зарядку. Попробовал я зарядить конденсатор и от девяти батареек для фонарика. Зарядка происходила дольше — 27 минут, но для запуска стартером теплого двигателя этого хватило, ибо ёмкость батареек немного больше 0,9 А-ч. Ток при запуске тёплого двигателя составил 140 А. Для эксперимента специально была взята аккумуляторная батарея в последней стадии истощения. Её возможностей хватало на пару оборотов стартера. В случае фиаско – доставай ручку. После подключения конденсатора батарея поделилась с конденсатором крохами ёмкости. Как только напряжение достигло предела этой батареи – 11,64 В, был включен в работу стартер. Запуск был короткий и энергичный, и это при полумёртвой батарее! Итог следующий: максимальный ток стартера в режиме торможения составил 300 А, время уверенной прокрутки двигателя только конденсатором 11 секунд до напряжения 8,5 В. При включении фар с габаритными огнями напряжение на конденсаторе снижается с 14 до 12 В за 42 секунды. Как долговременный источник тока конденсатор неприменим, – для этого есть аккумулятор. Зато конденсатор может другое, — в любой мороз отдать максимум тока. В 2000 году исследовательскую дипломную работу выполнял выпускник АТФ А.Н. Телепня. Его результаты ещё более интересны. Мало того, что пусковой ток легко достигает 600 ампер несмотря на мороз. За счёт того, что конденсатор берёт на себя максимум нагрузки, аккумуляторная батарея работает в щадящем режиме и не выходит из строя за один-два сезона работы.
Расчёты, что-б не забыть :
Аккумулятор 60 Ампер-часов. Это значит, что аккумулятор может давать ток 60 ампер в течении 1 часа, или ток в 1 ампер в течении 60 часов.
Таким образом, например, мы можем использовать электрическую энергию с параметрами 60 Ампер 12 Вольт в течении 1 часа, то есть мы получим от акумулятора энергию, достаточную для совершения работы A=U*I*t = 12Вольт * 60 Ампер * 1час = 720Ватт * 3600 секунд = 2592000 Джоулей = 2.6МДж.
Этой энергии, например, хватит, чтобы вскипятить 7.7 литров воды комнатной температуры.
А для потребление стартёра при пуске автомобиля в среднем :
12 Вольт * 200 Ампер * 2 секунды = 4800 джоулей
Формула E=(C*U*U)/2 выражает собой накопленную конденсатором энергию.
То есть конденсатор емкостью 1 фарада заряженный до напряжения 12 вольт накопит в себе энергии 72 джоуля.
Соответственно 16 фарад = 1152 джоулей.
Потребитель — стартёр : 200A * 12V = 2400 джоулей в 1 секунду
Источник — конденсатор : (16F * 12V^2) /2= 1152 джоулей.
Конденсатора в 16 фарад теоретически должно хватать на 0.5 секунды работы стартёра.
Дальше можно легко соотнести время работы стартёра запасённое в конденсаторе определённой ёмкости.
Вот график стартовых токов (это для какой-то легковушки, но нас интересует общая форма кривой):
Как видно, в начале ток резко подскакивает до максимума (ток короткого замыкания стартера, когда ротор еще неподвижен, в нагрузке присутствует лишь активное электрическое сопротивление статора), потом где-то за 0.5 секунды потребляемый ток снижается вдвое (стартер начал проворачиваться, в нагрузке добавилось реактивное сопротивление) и дальше остается на этом устоявшемся значении, пока двигатель не заведется.
Задача конденсатора состоит в том, чтобы взять на себя питание стартера в эти первые 0.5 секунд, когда ток скакнул до 200А. Ну а дальше, когда кондер разрядится, питать стартер будет уже аккумулятор, но уже вдвое меньшим током.
Так ёмкость в 50-100 фарад можно использовать как хороший помощник для аккумулятора при старте стартёра, при начале его вращения когда он потребляет максимальный, пиковый ток.
Чем обеспечивает более щадящий режим эксплуатации аккумулятора и продлевает его жизнь.
Ёмкость в 200-500 фарад самостоятельно заводит автомобиль без аккумулятора, но нуждается в таковом для последующей быстрой подзарядки, в случае неудачного старта. В течении нескольких минут она заряжается от даже очень слабого аккумулятора(который самостоятельно не смог-бы запустить ДВС) и снова готова к очередной попытке.
Ёмкости более 500 фарад можно использовать вообще без аккумулятора, а для поддержки заряда и питания слабосильных потребителей во время стоянки,
питать их от источников в 5-10 А/ч.
Ёмкость в 1000 и более фарад, если таковые у кого-то появятся, могут хранить достаточный уровень заряда продолжительное время, сравнимое со стандартной аккумуляторной батареей и могут таковую заменить по всем параметрам. При том, что срок жизни конденсаторов более 10 лет.
Путаница в терминах: амперы и фарады
Я сижу пишу статьи для сайта, кторый продаёт аккумуляторы для разных целей. И у меня вопрос знатокам. Почему ёмкость аккумуляторов. в частности, автомобильных, оценивают в ампер-часах, а не в фарадах? Ведь ампер-час это единица заряда. Или я в школе и универе плохо физику учил?
Исходя из физического смысла, 1 ампер-час — это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника в течение одного часа при наличии в нём тока силой в 1 ампер.
Заряженный аккумулятор с заявленной ёмкостью в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 10 А в течение 0,1 часа, или 0,1 А в течение 10 часов). На практике слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву.
На практике же ёмкость аккумуляторов приводят исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,5 В[1]. Например, надпись на маркировке аккумулятора «55 А·ч» означает, что он способен выдавать ток 2,75 ампер на протяжении 20 часов, и при этом напряжение на клеммах не опустится ниже 10,5 В
для практических расчетов удобнее ампер-часы.
мощность до сих пор в лошадиных силах измеряют
Наверное, лучшее объяснение про аспекты игры в боулинг
«ЧТО ТАКОЕ РЕНТГЕН И ЧЕМ ОН ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ЗИВЕРТА» или «ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЦИИ»
Мы уже рассказывали о том, что такое радиация в принципе (см. мою первую статью здесь же). Теперь так же коротко и очень понятным языком обсудим единицы её измерения. Надо сказать, вопрос этот не слишком сложный, но, тем не менее, иногда здесь происходит некоторая путаница.
Начнём с того, что для измерения активности радиоактивных материалов в системе СИ используется такая единица как беккерель (Бк). Фактически это дело показывает то, сколько распадов в секунду происходит в данном веществе за 1 с. Поэтому 1 Бк = 1 с^-1. То есть, речь идёт именно о процессах «внутри» радионуклида, а не об информации о «радиации вокруг» него. Внесистемная единица измерения активности – кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 * 10^7 Бк.
Теперь непосредственно о самой радиации. Существует такое понятие как экспозиционная доза. По сути, она просто характеризует способность фотонного (гамма) излучения ионизировать окружающий воздух и представляет собой отношение суммарного заряда ионов, образованных в результате действия излучения, к массе воздуха, на который это действие оказывалось. Соответственно единица измерения экспозиционной дозы – кулон на килограмм (кл/кг). Внесистемная единица измерения – это тот самый рентген (Р). 1 Р = 2,58*10^-4 кл/кг. Мощность экспозиционной дозы измеряется в амперах на килограмм (А/кг) или в рентгенах в секунду (Р/с). На практике, впрочем, часто используют рентгены в час (Р/ч). А мощность – она и есть мощность. Её значение даёт понять, «насколько сильное» гамма-излучение присутствует в данном месте, «сколько рентген воздействует на объект за секунду или за час».
Также существует понятие поглощённой дозы. Это – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Чтобы было понятно, скажем так. Если экспозиционная доза скорее характеризует само по себе излучение (только гамма), то поглощённая – показывает именно «количество» действия излучения (какого-нибудь) на что-либо, «сколько радиации здесь подействовало на объект». Формулировки, разумеется, мягко говоря, некорректные, но весьма наглядные и понятные. В системе СИ данная величина измеряется в греях (Гр). Один грей равен одному джоулю (энергии) на килограмм (вещества) (Дж/кг). Кроме того, есть несистемная единица под название «рад», равная 0,01 Гр. Фактически именно поглощённая доза является основополагающей в дозиметрии. Она показывает именно действие энергии на вещество и применима к радиоактивному излучению любого вида. В общем и целом, в большинстве случаев можно считать, что «100 рентген гамма-излучения равны 100 радам или 1 грею». То есть, в среднем, объект, помещённый в среду, в которой наблюдается мощность гамма-излучения 100 Р/ч, за час получит дозу в 1 грей. А за 2 часа, как несложно догадаться – 2 грея. Хотя на самом деле там всё будет зависеть от конкретной энергии конкретных частиц. Но в среднем – примерно как-то так.
Теперь самое интересное. Дело в том, что разные виды излучения (альфа, бета, гамма. ) по-разному воздействуют на живые организмы. Ранее мы уже отмечали, что альфа-излучение может быть гораздо опаснее, чем бета (другой вопрос, что оно должно ещё как-то «попасть в организм», а для него это сложнее). Поэтому для оценки биологического эффекта облучения организма была придумана эквивалентная доза излучения, измеряемая в зивертах (Зв). Она равна поглощённой (организмом или его частью) дозе, умноженной на так называемый взвешивающий коэффициент данного вида излучения. То есть, величину энергии, полученной организмом или его частью, просто умножают на коэффициент, который у каждого вида излучения свой. Для гамма-излучения он равен 1. Следовательно, в этом (и самом распространённом) случае эквивалентная доза (в Зв) будет численно равна поглощённой (в Гр). Есть и внесистемная единица измерения эквивалентной дозы: бэр (биологический эквивалент рентгена), который равен 0,01 Зв. Таким образом, если человек пробыл 3 часа в местности, мощность экспозиционной дозы в которой составляет 30 Р/ч, то поглощённая им доза излучения примерно такова: 3 * 30 = 90 (рад) = 0,9 (Гр), что в эквиваленте равно 90 (бэр) или 0,9 (Зв).
Для бета-частиц и рентгеновского излучения взвешивающий коэффициент также равен 1.
Для протонного принимается равным 2.
Для альфа-частиц и осколков деления атомов – 20.
Что касается нейтронного излучения, то оно сильно различается по энергии этих самых нейтронов, и здесь коэффициент может быть от 2 до 21.
Получается, что 1 час воздействия альфа-излучения на организм как бы соответствует целым 20 часам воздействия гамма-излучения.
Всё? Нет, не всё. Излучение ещё и по-разному может действовать на различные ткани и органы организма. Например, глаза могут быть более чувствительны, чем кожа. Для оценки действия излучения на конкретные «места организма» используется ещё один коэффициент, на который умножается суммарная эквивалентная доза облучения организма. Полученная величина называется эффективной дозой и измеряется в тех же единицах, что и эквивалентная. Например, для желудка и лёгких коэффициент равен 0,12, для кожи – 0,01.
Какие конкретно эквивалентные дозы излучения приводят к развитию лучевой болезни? Это тема для отдельного разговора. Если совсем вкратце, то за довольно короткий промежуток времени человек должен успеть получить дозу 100 Р = 1 рад = 1 Гр = 100 бэр = 1 Зв (для гамма-излучения). Да, да, вероятно, именно поэтому знаменитый бар в «Сталкере» был назван именно так.
Автор: Сергей Смолин.
«ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ» и «КАКАЯ ОНА БЫВАЕТ»
Краткая и понятная справка для самых маленьких.
В сети (и не только) иногда попадаются люди, которые не знают даже самых простых вещей про радиацию. Специально для них объясняем. Да, очень вкратце. Да, НЕ совсем научно, а, может быть, даже и НЕ совсем точно, и вообще наивно и по-детски. Но зато очень просто и ясно. А если кому-то нужно больше и правильнее – пожалуйте в Гугл.
Сначала на всякий случай напоминаем. Как известно, вещества состоят из атомов, а атомы состоят из трёх видов частиц: протонов (положительно заряженные частицы), нейтронов (нейтральные частицы), электронов (отрицательно заряженные частицы). Из протонов и нейтронов сделано ядро атома. И тех, и других называют ещё нуклонами. А электроны (которые намного меньше по массе) роятся вокруг этого ядра по специальным «орбитам» (орбиталям). Этот «рой» (облако) электронов нас сейчас не интересует. Все самые захватывающие процессы происходят в ядре.
Все эти нуклоны держатся (обычно) вместе и никуда на разлетаются. На это у них есть веские причины, называемые ядерными силами, из-за которых нуклоны притягиваются друг к другу. Строго говоря, само это явление рассматривается уже не в ядерной физике, а в физике элементарных частиц, в общем, просто поверьте, что оно есть. Помимо ядерных сил на нуклоны действуют некоторые другие силы, например, кулоновские силы отталкивания. У «обычных» стабильных изотопов притяжение нуклонов пересиливает всё остальное. И ничего интересного с такими ядрами не происходит. Однако, при некоторых условиях, например, если нейтронов получается «больше, чем нужно», или при некоторых других, могут начать происходить весьма любопытные явления. Именно это и отличает радиоактивные изотопы элементов от не радиоактивных.
Одним из таких любопытных явлений является альфа-распад. При альфа-распаде из ядра атома вылетают – кто бы мог подумать! – так называемые альфа-частицы. Они представляют собой два протона и два нейтрона (то, есть, по сути, это ядра гелия). Соответственно, в ядре остаётся меньшее число нуклонов, и данный атом становится уже атомом другого элемента. Альфа-частицы не могут улететь далеко от покинутого ядра, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а в какой-нибудь там алюминий они могут проникнуть только на доли миллиметра, не говоря уже о чём-то более плотном. Альфа-частицы притягивают к себе часть электронов из окружающей среды, чтобы стать «полноценными» атомами гелия. Соответственно, при контакте с ними соседние атомы вещества часть своих электронов теряют и становятся так называемыми ионами. Ввиду маленькой проникающей способности, альфа-излучение в подавляющем большинстве случаев не представляет опасности для человека и прочих зверюшек, так как эти частицы не способны преодолеть даже верхний омертвевший слой кожи (даже если смогут на неё попасть сквозь окружающий воздух). Однако, вещества, в которых происходит альфа-распад, могут быть чрезвычайно опасны при попадании внутрь организма. Кстати говоря, радиоактивные вещества, попав в организм, могут весьма и весьма надолго там задержаться (а некоторые прям очень надолго), то есть, воздействие получится не только гораздо более сильным, но ещё и долгим (и вот это уже относится к изотопам с любым видам распада, а не только с альфа). Именно поэтому при нахождении в некоторых опасных зонах следует пользоваться защитной одеждой и противогазом.
Второе интересное явление, касающееся предмета нашего рассмотрения – бета-распад. Здесь процесс немного более сложный. Существует такая вещь как слабое взаимодействие (тут опять физика элементарных частиц). И вот это взаимодействие при бета-распаде превращает один из нейтронов атома в протон (или наоборот). При этом, в соответствии с определёнными законами, в ядре также «образуются» две частицы. В зависимости от вида бета-распада (отрицательный или положительный), это могут быть либо электрон и антинейтрино, либо позитрон и нейтрино. «Нейтрины» оставим в покое, нам они сейчас не нужны. А вот такие вылетающие из ядер электроны/позитроны – это и есть бета-частицы. Они способны ионизировать чьи-либо атомы, вызывать химические реакции и вообще делать всякие разные вещи. Их проникающая способность – на порядок больше, чем у альфа-частиц. Пробег в воздухе может исчисляться метрами. Эти малыши вполне способны проникать в кожу человека. Вещества с бета-распадом так же очень опасны при попадании вовнутрь (хотя действие бета-частиц на организм всё-таки намного слабее, чем альфа).
Нейтронное излучение. Как несложно догадаться, это поток нейтронов. Фактически наблюдается не «само по себе», а только при ядерных реакциях (в реакторах или при тех самых ядерных взрывах). Вылетающие нейтроны различаются по своей энергии. В отличие от вышеперечисленных частиц, нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов и лучше поглощаются не тяжёлыми (плотными), а лёгкими атомами, скажем, бором. Так называемые «быстрые» нейтроны (с более высокой энергией) поглощаются вообще плохо, однако, могут быть «замедленны» с помощью, к примеру, водородосодержащих материалов (той же воды). Нейтроны могут «цепляться» к ядрам окружающих веществ, в результате чего эти ядра становятся радиоактивными и начинают сами испускать те или иные частицы (наведённая радиоактивность).
Существует также экзотическое протонное излучение и некоторые другие, но их рассмотрение уже выходит за рамки этого разговора.