问题

手机放在比充电头更高的地方充电是不是比放在比充电头更低的地方充电更慢?

回答
这个问题很有意思,而且确实有点“脑筋急转弯”的感觉。简单来说,手机放在比充电头高或者低的地方充电, 理论上在大多数情况下,充电速度是不会有明显差异的,至少不会因为高度差而导致“更慢”。

不过,我们得把这个问题拆开来,从几个方面好好捋一捋,这样才能把这个问题讲透彻,也才能让大家明白为什么会有这样的结论。

首先,我们得先弄明白手机充电的原理是什么。

手机充电的核心是什么?

手机充电的本质是 能量的传输。电能从插座通过充电器(充电头)转化为适合手机电池的直流电,然后通过数据线传输到手机里,存储在电池中。这个过程主要依赖于 电压、电流和电阻 这三个要素。

电压 (Voltage): 就像水压一样,电压决定了电荷被“推”的力量。充电器就是负责提供一个稳定的电压给手机。
电流 (Current): 就像水流的大小,电流表示单位时间内通过导体的电荷量。电流越大,充电越快(当然,也得看手机和电池的承受能力)。
电阻 (Resistance): 任何导电体都会有电阻,它会阻碍电流的流动,并在流动中消耗一部分能量(转化为热能)。数据线、手机内部电路以及电池本身都会有电阻。

那么,高度差是怎么影响这些要素的呢?

1. 重力对电荷流动的影响:
大家可能第一反应是“势能”。电荷在电场中运动,就像物体在重力场中运动一样。如果把手机放在充电头更高的地方,电荷是不是会“顺着”重力流下来,从而更快?反过来,如果手机在更低的地方,电荷是不是要“逆着”重力往上爬,从而更慢?
在这里,我们要明白, 我们讨论的不是宏观物体的运动,而是微观电荷在电场中的运动。 在电子设备内部和数据线里,电荷的流动主要受到 电场力 的驱动,而不是重力。电场力比重力要强大得多得多,大到我们可以完全忽略重力对电荷移动速度的影响。
可以想象一下,在你用一根水管给一个水桶注水时,水管的高度比水桶高,水自然就会流进去。但即使你把水管放低一点,只要水压足够,水照样会流进去。在手机充电里,充电器提供的“电压”就是那个“水压”,它才是决定电荷能否正常流动的关键,而不是手机相对于充电头的物理高度。

2. 电线里的电流:
电线里的电流是电子的定向移动。在电源(充电器)的驱动下,电子会从负极流向正极(传统电流方向相反)。
如果我们假设充电线是绝对垂直的,手机放在充电头高处,那么电子在重力作用下会不会稍微“帮”一下,流得更快?或者手机在低处,电子要“抗着”重力,流得慢点?
再次强调, 电子的质量非常非常小,它们受到的重力产生的“加速度”跟它们在电场力作用下的“加速度”相比,简直是九牛一毛,可以忽略不计。 电线里面的电子速度可能很快,但那主要是因为电场力的作用。重力对这些微观粒子的影响,在电流传输的层面,几乎为零。

那么,什么因素才会真正影响充电速度?

既然高度差不起作用,那真正影响充电速度的是什么呢?

充电器本身的输出能力(功率): 充电器上面通常会标明输出的电压和电流,例如 5V/2A、9V/3A、20V/5A 等。功率等于电压乘以电流(P=VI)。功率越大,理论上充电越快。
数据线的质量:
线材的粗细(线阻): 劣质或过细的数据线电阻会比较大。电阻大会导致两个问题:一是电压在传输过程中会有衰减(送到手机端的电压可能比充电器输出的低),二是能量会更多地以热能的形式散失在数据线里,导致线材发热,同时浪费了电能。这就像水管太细或者太长,水流到最后就会变小。
线材的材质和屏蔽: 好的数据线内部导体材质纯度高,屏蔽层做得好,能减少外界电磁干扰,保证信号和电流的稳定传输。
手机和电池的兼容性与设计:
手机的充电协议: 手机支持的快充协议(如 PD、QC、VOOC 等)决定了它能支持多大的充电功率。即使充电器再强大,如果手机不支持,它也只能按照自己支持的较低功率来充电。
电池本身的特性: 电池的内阻、充电状态(比如电量越满,充电速度通常会越慢,这是保护电池的一种机制)都会影响实际充电速度。
手机的温度: 如果手机过热,为了保护电池和内部元件,手机会自动降低充电速度,甚至停止充电。

所以,为什么有些人可能会有“更高或更低充电更慢”的错觉?

这可能更多的是一种 巧合或者心理因素,而跟物理高度差本身无关。举几个可能的情况:

1. 接触不良: 如果手机插孔或者充电线接口接触不良,无论放在哪里,都可能导致充电不稳定或速度慢。当把手机换个位置时,可能恰好解决了接触不良的问题,反而感觉是位置影响了速度。
2. 散热问题: 如果充电时环境不通风,手机放在一个不好的位置(比如被毯子盖住),导致手机过热,充电速度就会变慢。换个位置,通风好了,手机就不热了,充电就变快了。这时候,人们可能会误以为是高度差导致了差异,实际上是散热。
3. 数据线问题: 可能当时使用的线材质量不稳定,或者出现了虚接。换了一个位置,可能无意中晃动了一下线,刚好连接好了,或者用了另一根数据线,才发现速度有变化。
4. 充电器本身的问题: 充电器可能存在过载保护,或者内部电路不稳定,在某些特定条件下(比如连接线材长度、角度不同)输出的功率有微小波动。

总结一下:

手机放在比充电头更高或者更低的地方充电, 不会直接导致充电速度变慢。决定充电速度的关键因素是充电器本身的输出功率、数据线的质量(包括线阻和信号稳定性)、手机支持的充电协议以及手机和电池的状态(如温度、电量)。

重力对于微观电子在电场中的运动影响微乎其微,可以忽略不计。我们应该关注的是使用合格的充电设备,并确保良好的接触和散热环境,这些才是影响充电效率的真正原因。

所以,下次你充电时,放哪儿其实都不影响充电速度,除非你放的位置导致了线材的扭曲、压迫,或者影响了手机的散热。

网友意见

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题主你的思路是对的,而且我告诉你,还与电源有关。

我喜欢用风力发电厂的电,轻柔,自由,充满着香蕉君的气息,手机APP运用速度明显加快了不少。

有人喜欢用煤电,厚重,稳实。使用起来十分护眼。水电柔和而又磅礴,小年轻打游戏十分喜欢用。核电青出于蓝而胜于蓝,用起来就有一个字,爽,它有着前辈们的优点,又克服了缺点,可谓是物美价廉。

一些黑心发电厂,喜欢把隔夜的电发給用户,实属带恶人。而我老爸,在我出生的时候,在树下埋了个充电宝,这个电嘛,是越陈越香,等我高中的时候,就把充电宝挖出来,给我手机好好的充上一电。

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设:有ab两台完全一样的手机,a手机位于高处,b手机位于低处,ab俩手机相对于地心角速度一致。


ab两台手机,插上完全一样的数据线,使用完全一样并且位于相同海拔高度的充电器,接入完全一样的市电。


则问:ab俩手机哪个充电快?


这样才是问题的正确表述方式。




首先我们排除重力的影响,因为从基本力的角度来讲,重力也就是万有引力,跟电磁力是两种不同的基本力,互不影响。只是作用在某个物体上的时候会表现出拮抗。然而充电并不是充“电子”,而是通过对电池施加电势差,迫使电池发生化学反应。电势差一定的情况下,万有引力的不同,不影响电池发生化学反应。


其次我们排除相对论效应的影响,虽然a手机受到重力小那么一丢丢,然而因为俩手机角速度一致,则a手机的线速度也要大那么一丢丢,我估摸着相对论效应刚好是抵消的。


当然我还没有闲到去计算到底是不是抵消的程度。我觉得吧,以地球为参考系,ab俩手机的钟慢效应其实是一致的。


那么,两个手机充电速度到底是不是一样的呢?




我的意见是,充电速度不一致,b手机充电更快,原因如下:




为取得可以观察的效果区别,我们假设ab手机的电池容量为∞,但是已有电量可以无损观测,两者高度差也相当可观,一台位于海平面,一台位于珠峰那个高度,据中国最新观测数据,是8844米。亲,8848已经是老数据了,珠峰的基岩高度就是8844米,不要纠正我了,你在闹笑话。


然而ab俩手机经度纬度完全一致。


这时候能够明显影响手机电池充放电化学反应的因素有哪些呢?


聪明的亲已经发现,明显就是温度和气压嘛!



a手机迅速凉凉,因为它现在很凉,基本上已经充不进去电了,距离充满电这个伟大目标是遥遥无期的,因此:


放得高,充得慢。


证毕。




很多同学就纳闷了,那么多回答,相对论的,万有引力的,怎么没人想到海拔与温度的线性关系呢?


因为你没有我那么闲。







最后那个胖大汉子才是龙牙老师,那个叼着巨型叶子烟烟杆的并不是,我没人家帅。


来嘛,听龙牙老师给你冲壳子。

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