智能手环与手机是恒压或恒流充电吗

吴亚梅

(衢州第二中学 浙江 衢州 324000)

随着科技发展，智能手环、手机、充电宝、电动自行车、电动汽车等科技产品走进千家万户，以这类产品为背景的高考题也越来越多.此类题目信息量大，干扰信息多，每每遇到，学生常常困惑不已.

该类电器充电过程是恒压还是恒流,或是其他方式呢？虽然高中教学大纲不要求学生掌握电源的种类和充电方式等问题，但作为教师，若能多方面了解，可帮助学生更好的解惑.

下面以智能手环为例.

【例题】智能手环是一种穿戴式智能设备.通过智能手环，用户可以了解日常锻炼、睡眠等实时数据，起到通过数据指导健康生活的作用.图1为某品牌智能手环的相关参数.

工作时额定电压2 V充电额定电流250 mA额定功率0.001 W充电时间约120 min充电电压5 V电池容量110 mAh

图1 某品牌智能手环及其相关参数

下列说法正确的是( )

A.电池容量是指电池储存电能的大小

B.该智能手环正常工作时的电压为5V

C.该智能手环正常工作时的电流为250mA

D.该智能手环充满电后一次工作时间最多220h

该题正确答案为选项D.由题可得，正常工作电流

充满电后一次最多工作时间

但题中还给出了干扰信息：充电电压5V，充电额定电流250mA，充电时间约120min.于是，学生困惑了，根据

q=It=250mA·2h=500mAh

电池容量不应该是500mAh左右吗？为何只有110mAh？同时，P额=UI=5V×0.25A=1.25W，为何额定功率只有0.001W呢？到底哪里出了问题？

1 蓄电池的了解

其实，这是关于电池的充电方式问题.下面一起了解常用蓄电池种类和充电方式.

1.1 蓄电池的种类

常用的化学蓄电池种类繁多，如表1所示，主要包括铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池以及锂离子电池等.各有其特点和缺点，使用的领域也不相同.

表1 常用的化学蓄电池

可见，常用的数码产品，如智能手环、手机、充电宝、Ipad等使用的都是锂离子电池.

1.2 蓄电池的充电方式

由于电池化学特性和结构不同，往往需要各种不同的充电方法进行充电.常用的有以下3种充电方法.

(1)恒流充电法

恒流充电法是利用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法, 保持充电电流强度不变的充电方法, 如图2所示.

图2 恒流充电法

该方法控制简单, 但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的, 到充电后期, 充电电流多用于电解水, 产生气体, 使出气过多, 因此, 不常应用.

(2)恒压充电法

充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值,电流逐渐减少.如图3所示.与恒流充电法相比, 充电快速.

图3 恒压充电法

这种充电方法电解水很少, 避免了蓄电池过充.但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响, 且容易使蓄电池极板弯曲, 造成电池报废.

(3)3段式充电法

最常见也是目前应用最多的是三段式充电方式(即将充电过程分为恒流充电、恒压充电和浮充充电) 及其相关方法包括恒压限流法与恒流限压法等.如图4所示.

图4 3段式充电法

第一，恒流充电阶段.充电电流保持恒定，随着充入电量增加.电池电压也持续上升；

第二，恒压充电阶段.充电电压保持恒定，充入电量仍然继续增加，但充电电流不断下降；

第三，浮充阶段.蓄电池已充满，充电电流下降，充电器充电电压降低.目前此方式或其派生的方式占据了主要的市场份额，也是使用最多的充电方式.

2 蓄电池的检测

以上是关于电池充电方式的理论知识，那么，实际的充电方式果真如此吗？为更真实了解，笔者对两款智能手环和手表做了多次检测实验，其结果如表2所示.

表2 两款智能手环检测实验数据

检测表明，手环和手表均为恒压恒流充电.那么学生在解题时怎会有那么多疑惑呢？对比发现，上题存在以下几个问题.

(1)充电时间或充电额定电流标识有误.笔者对多款智能手环和手表了解发现，均为恒压恒流充电，充电时间大多1 h左右，少数2 h.从检测看，充电电压均为5 V左右，充电电流最大120 mA.若充电额定电流为250 mA,则其电荷量

q=It=250 mA·1 h=250 mAh

而目前市场上一般手环电荷量为100 mAh左右，较大为140 mAh.

(2)额定功率标识有误.由于恒压恒流充电，其额定功率P额=UI=5 V×0.25 A=1.25 W左右，与所标0.001 W相差太大.

为更多了解电池充电方式，笔者又对两款手机多次检测，结果如表2所示.

其电压电流变化图像分别如图4所示.

图4 两款手机电压电流变化图像

可见，不同的智能手机，其充电方式也不相同，iPhoneX为恒压充电法，小米9基本采用3段式充电法，而智能手表或手环一般都是恒流恒压充电.总之，不同的智能产品，其充电方式各不相同.

表2 两款手机检测实验数据

综上，教师在编制和使用试题时，对试题和答案力求做到符合知识性和技巧性原则的同时，也要重视科学性原则.像上面这种试题，能考察学生的概念，多余的信息干扰更能考验其掌握程度，因而往往被一些教辅资料和试卷所选用，给学生造成了超出考纲要求的困扰.因此，教师多了解、多储备一些知识，也是很需要的.