Chuyển đổi đơn vị điện tích
Chuyển đổi giữa các đơn vị điện tích — coulomb, ampe-giờ, miliampe-giờ, điện tích nguyên tố, statcoulomb, faraday — bằng các hệ số đối chiếu trực tiếp với NIST, BIPM và giá trị CODATA của điện tích nguyên tố. Nhập một giá trị, kết quả tự cập nhật ngay.
Kiểm duyệt bởi WuTools Engineering Team · Cập nhật lần cuối
Cặp chuyển đổi phổ biến
Điện tích là gì và vì sao có nhiều đơn vị đến vậy?
Điện tích là một thuộc tính cơ bản của vật chất, quyết định cách hạt phản ứng với trường điện từ. Trong hệ SI, đơn vị nhất quán của điện tích là coulomb (C), từ sau lần định nghĩa lại năm 2019 được neo theo giá trị cố định của điện tích nguyên tố: e = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C, đúng tuyệt đối. Hằng số định nghĩa duy nhất này gắn kết toàn bộ các đơn vị trên trang này, từ picocoulomb trên cực cổng của một transistor cho đến hàng nghìn ampe-giờ tích trong gói pin xe điện.
Điện tích trải dài qua dải giá trị rất rộng. Một electron mang 1,6 × 10⁻¹⁹ C. Một tia sét điển hình truyền khoảng 15 C trong một phần nghìn giây. Một viên pin điện thoại 5.000 mAh cung cấp 18.000 C giữa lúc đầy và lúc cạn. Một bể tinh luyện đồng có thể đẩy hàng chục triệu coulomb mỗi ngày. Để giữ con số dễ đọc trên dải đó, kỹ sư và nhà vật lý dùng tiền tố SI (mC, μC, nC, pC) cho điện tích nhỏ, họ ampe-giờ (Ah, mAh) cho pin — vì nhà sản xuất ghi dung lượng theo dòng × thời gian — và vài đơn vị di sản như statcoulomb (CGS) và faraday (điện tích của một mol electron) còn tồn tại trong hoá học, mạ điện và sách vật lý cổ điển.
Giải thích từng đơn vị điện tích
Coulomb (C) và bội số thập phân
Coulomb là đơn vị SI của điện tích: 1 C là điện tích do một dòng điện ổn định 1 A truyền tải trong 1 giây. Giá trị này lớn so với nhiều ứng dụng điện tử, nên milicoulomb (mC, 10⁻³ C), micrôcoulomb (μC, 10⁻⁶ C), nanôcoulomb (nC, 10⁻⁹ C) và picôcoulomb (pC, 10⁻¹² C) là chuẩn. Điện tích trên tụ, hiện tượng phóng tĩnh điện ESD và đầu ra áp điện thường được ghi theo nC hoặc pC; điện tích trữ trong siêu tụ rơi vào dải kC.
Điện tích nguyên tố (e) — neo của hệ SI hiện đại
Từ ngày 20/05/2019, điện tích nguyên tố được định nghĩa đúng bằng e = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C. Một coulomb do đó tương ứng khoảng 6,241 509 × 10¹⁸ điện tích nguyên tố. Các nhà vật lý hạt, kỹ sư bán dẫn và nhà hoá học thường ghi điện tích theo số lượng e (ví dụ: "transistor đơn electron chuyển mạch một e mỗi chu kỳ cổng").
Ampe-giờ (Ah) và miliampe-giờ (mAh) — thế giới pin
Dung lượng pin về kỹ thuật là điện tích: một ampe-giờ là điện tích do dòng 1 A chảy trong 1 giờ truyền tải, nên 1 Ah = 3.600 C và 1 mAh = 3,6 C. Nhà sản xuất chuộng Ah/mAh vì nó ánh xạ trực tiếp sang thời gian sử dụng ở một tải đã biết. Một pin điện thoại 5.000 mAh có thể cấp 1 A trong 5 giờ, hoặc 100 mA trong 50 giờ, đến khi cạn — ở điện áp danh định.
Statcoulomb (statC) — di sản của hệ CGS-Gauss
Trong hệ centimet-gam-giây (Gauss) cũ, được dùng phổ biến trong vật lý lý thuyết đến tận thập niên 1980, điện tích được đo bằng statcoulomb (còn gọi là esu hoặc franklin). Quy đổi: 1 statC ≈ 3,335 640 95 × 10⁻¹⁰ C. Bạn sẽ gặp đơn vị này chủ yếu trong sách giáo khoa điện động lực học cổ điển, nơi phương trình Maxwell trông gọn hơn vì không có thừa số 4π như trong SI.
Faraday (F) — đơn vị điện tích của nhà hoá học
Một faraday là điện tích của một mol electron: F = N_A × e ≈ 96.485,332 12 C. Nó định lượng điện tích cần để điện phân một mol ion một điện tích — trung tâm của định luật Faraday về điện phân, mạ điện và phép tính hiệu suất coulomb của pin. Cẩn thận với trùng ký hiệu: cùng chữ F lại được dùng cho farad (đơn vị SI của điện dung), không liên quan.
Ứng dụng thực tế và đơn vị nào đi với ngành nào
- Pin điện thoại và laptop: Pin điện thoại tại Việt Nam được ghi theo mAh (phổ biến 3.000–5.500 mAh — Samsung Galaxy 5.000 mAh, iPhone Pro 4.500 mAh) và laptop theo Wh (= V × Ah). Một pin 5.000 mAh, 3,85 V trữ 5 × 3,85 = 19,25 Wh, tương đương 18.000 C điện tích.
- Xe máy điện và xe điện: Pin xe máy chì-axit truyền thống ghi rõ theo Ah, ví dụ '12V 12Ah' trên xe máy số. Sạc dự phòng phổ biến tại Việt Nam là 10.000–20.000 mAh. Pin lithium xe máy điện VinFast loại 22,5 Ah / 60 V trữ khoảng 81.000 C.
- Phóng tụ điện: Một tụ 1.000 μF được nạp đến 12 V chứa Q = CV = 12 mC. Tụ đèn flash máy ảnh và máy khử rung tim trữ hàng chục đến hàng trăm mC và xả trong vài phần nghìn giây.
- Điện tử — ESD và điện tích cổng: Phóng tĩnh điện từ người có thể là 100 nC ở vài kV. Datasheet MOSFET liệt kê điện tích cổng theo nC, quyết định tổn hao chuyển mạch.
- Mạ điện và điện phân: Định luật Faraday tiên đoán lượng kim loại bám theo dòng × thời gian. Mạ 1 mol đồng (Cu²⁺ → Cu) cần 2 F = 192.970 C, không phụ thuộc điện áp. Các xưởng mạ inox và mạ niken ở Việt Nam tính chi phí điện theo công thức này.
- Sét: Một cú sét đám mây xuống đất điển hình truyền 5–20 C trong dưới một phần nghìn giây. Đỉnh dòng rất lớn (≈30 kA), nhưng tổng điện tích vừa phải.
- Vật lý hạt: Đầu dò đếm điện tích theo đơn vị e. Chùm tia của LHC mang ~10¹¹ proton mỗi cụm, mỗi proton điện tích +1 e, tổng điện tích cụm gần 16 nC.
1 đơn vị bằng bao nhiêu coulomb?
| Đơn vị | Giá trị theo coulomb (C) |
|---|---|
| 1 C (Coulomb) | 1 Pa |
| 1 mC (Millicoulomb) | 0.001 Pa |
| 1 μC (Microcoulomb) | 0.000001 Pa |
| 1 nC (Nanocoulomb) | 0.000000001 Pa |
| 1 pC (Picocoulomb) | 1e-12 Pa |
| 1 e (Elementary charge) | 1.602176634e-19 Pa |
| 1 Ah (Ampere-hour) | 3600 Pa |
| 1 mAh (Milliampere-hour) | 3.6 Pa |
| 1 statC (Statcoulomb (CGS)) | 3.3356409519815204e-10 Pa |
| 1 F (Faraday (charge of 1 mole of electrons)) | 96485.33212 Pa |
Câu hỏi thường gặp về điện tích
Làm sao chuyển đổi giữa hai đơn vị điện tích bất kỳ?
Nhân với hệ số quy về coulomb của đơn vị nguồn rồi chia cho hệ số của đơn vị đích. Ví dụ: 4.500 mAh sang coulomb → 4.500 × 3,6 = 16.200 C. Bộ chuyển đổi phía trên thực hiện việc này theo thời gian thực.
Khác biệt giữa Ah và Wh là gì?
Ampe-giờ đo điện tích (dòng × thời gian). Watt-giờ đo năng lượng (công suất × thời gian = điện áp × dòng × thời gian). Quan hệ qua điện áp pin: Wh = Ah × V. Pin 5.000 mAh ở 3,7 V trữ 18,5 Wh; ở 12 V sẽ là 60 Wh. Hai pin cùng Ah nhưng khác điện áp không trữ cùng năng lượng.
Có bao nhiêu electron trong 1 coulomb?
Vì điện tích nguyên tố được định nghĩa đúng bằng 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C, một coulomb chứa 1 / e ≈ 6,241 509 × 10¹⁸ electron (hay bất kỳ hạt mang ±e). Con số này hiện là chính xác theo định nghĩa, không còn là đại lượng đo.
Pin điện thoại ghi 4.500 mAh — tương đương bao nhiêu coulomb?
4.500 mAh × 3,6 C/mAh = 16.200 C. Đó là tổng điện tích truyền giữa lúc đầy và cạn. Muốn biết năng lượng cần thêm điện áp: ở 3,85 V danh định, năng lượng là 17,33 Wh.
Vì sao dung lượng pin được ghi theo mAh chứ không theo coulomb?
Vì câu hỏi thực tế là thời gian sử dụng tại một tải đã biết. '4.500 mAh' nghĩa là pin có thể cấp 4,5 A trong 1 giờ, hoặc 450 mA trong 10 giờ — đọc thẳng ra thời gian. Coulomb (16.200 C) chứa cùng thông tin nhưng đơn vị ít trực quan cho đời thường. Kỹ sư chỉ quy đổi khi cần áp dụng định luật Faraday hoặc tính hiệu suất coulomb.
Có điện tích dương và điện tích âm không?
Có. Điện tích có dấu: proton mang +1 e ≈ +1,602 × 10⁻¹⁹ C, electron mang −1 e. Khi nói '1 C điện tích' không kèm dấu trong giao tiếp thông thường, ta thường ám chỉ độ lớn. Trong các phương trình như định luật Coulomb, dấu phải được giữ.
Faraday và farad — cùng chữ, cùng đơn vị?
Không, hai đơn vị hoàn toàn khác. Faraday (ký hiệu F hoặc Fd) là đơn vị điện tích: F ≈ 96.485 C, điện tích của một mol electron. Farad (ký hiệu F) là đơn vị SI của điện dung: 1 F = 1 C/V. Sự trùng lặp này hơi đáng tiếc; ngữ cảnh (điện tích hay điện dung) thường giúp xác định ý.
Vì sao điện tích nguyên tố hiện có giá trị chính xác?
Trong lần định nghĩa lại SI năm 2019, kilôgam, ampe, kelvin và mol được neo theo giá trị cố định của bảy hằng số định nghĩa. Điện tích nguyên tố được cố định ở e = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C với độ bất định bằng không. Ampe nay được định nghĩa qua e cố định và giây cố định; coulomb là một ampe-giây.
Hệ số chuyển đổi ở đây chính xác đến đâu?
Toàn bộ hệ số được lấy từ NIST SP 811 và giá trị khuyến nghị CODATA 2018/2019. e và các hệ số tiền tố SI là chính xác theo định nghĩa; 1 Ah = 3.600 C là chính xác (số nguyên); 1 statC ≈ 3,335 640 95 × 10⁻¹⁰ C là chính xác qua định nghĩa tốc độ ánh sáng. Hiển thị làm tròn đến mười chữ số có nghĩa.
Có thể chia sẻ liên kết đến một phép chuyển đổi cụ thể không?
Có. URL được cập nhật khi bạn đổi đơn vị và giá trị, nên chỉ cần sao chép thanh địa chỉ sau khi đổi. Ví dụ: ?from=mAh&to=C&x=4500.
Tài liệu tham khảo
- NIST Special Publication 811 — Guide for the Use of the International System of Units (SI)
- BIPM SI Brochure (9th edition, 2019) — Defining constants and the redefined SI
- CODATA 2018 — Recommended value of the elementary charge e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C (exact)
- ISO 80000-6:2008 — Quantities and units, Part 6: Electromagnetism
Các bộ chuyển đổi chuyên dụng
CHUYểN đổI18