我有一部 iPhone,有时从墙上给它充电很不方便。也许我在长途巴士上。如果我愿意进行体育锻炼/锻炼来发电,我需要付出多大的努力才能充当手机充电器,在 5 V 下提供稳定的 1-2 安培电流?
这个假设的设备需要足够小和足够轻,以便我可以携带它......如果我必须在家使用它,它没有意义。
例如,有一个简单的手部锻炼设备,您可以通过反复挤压来锻炼手部肌肉。这能产生多少电力?
我有一部 iPhone,有时从墙上给它充电很不方便。也许我在长途巴士上。如果我愿意进行体育锻炼/锻炼来发电,我需要付出多大的努力才能充当手机充电器,在 5 V 下提供稳定的 1-2 安培电流?
这个假设的设备需要足够小和足够轻,以便我可以携带它......如果我必须在家使用它,它没有意义。
例如,有一个简单的手部锻炼设备,您可以通过反复挤压来锻炼手部肌肉。这能产生多少电力?
输送到手摇发电机的 20 瓦(在转换损失后足以输送 10 瓦)可以由一个健康且有动力的人全天管理。这将使用你所有的手臂肌肉。但是,您需要合理长度的曲柄、舒适的手柄、牢固的发电机安装装置,这不是您在公共汽车上随便携带和使用的东西。
可以操纵一个握力挤压装置来产生一些力量,但是,由于只能使用前臂的小握力肌肉,你很难在筋疲力尽之前的几分钟内获得超过几瓦的功率。
如果您不介意站立,则可以在小型步进机上安装发电机。这会用到你的腿,所以我们又回到了持续的 10 瓦,甚至 100 多瓦的区域。它可以稳定地躺在地板上,也可以装进一个小背包,所以可能是整体上最合适的设备。考虑一下,一个 70 公斤的人每秒走 200 毫米高的台阶会产生 140 瓦的功率。
Neil_UK 提到手握力量训练设备让我很好奇你的手能提供多少力量。为了得到一个估计,我查找了这些设备,显然它们通常在 6 厘米的距离上提供大约 500N 的电阻。这给我们每次挤压大约 30J 的机械能。不知道你每秒能做多少次挤压,所以让我们开始吧。一节 NiMH AA 电池可储存约 12kJ 的电量,因此您需要挤压 400 次才能为单个 NiMH AA 电池充电。祝你好运!而且这个计算甚至没有考虑损失。
正如 Neil_UK 还提到的,手臂和腿部的肌肉更加强壮。即使是未经训练的人也可以长时间(>1 小时)骑自行车输出 100W。
10 瓦与 550 英尺磅和 746 瓦的 ONE 马力相比,为我们提供了有用的数字。
你需要举起 550 英尺磅 * 10/746 = 550 * 1/75 ~~ 8 磅举起一只脚,每秒。
你能每秒将一加仑水举起一英尺,持续一个小时吗?
从技术上讲,如本文所示,体重为 100 公斤的人以 2 米/秒(约 4.5 英里/小时)的速度以 1 米的步长行走必须产生/使用约 500 瓦的功率。因此,如果您的鞋子中嵌入了一些设备,那么额外获得 10 W 应该是可行的,特别是因为您只需要充电 1 小时(智能手机电池的容量约为 10 W-hr,如果我们忽略转换损失)。因此,在步行努力中增加 2% 的负荷应该可以完成这项工作。这些鞋有多舒适是另一个问题。
有人尝试在鞋内使用能量收集,但结果并不令人印象深刻,3-4 mW。
甚至有教科书如何用可充电手电筒的零件制作“鞋发生器”,因此这种方法可能产生超过几毫瓦的功率。
重新考虑和更正:这个答案引起了人们的注意,不仅“手握”可用于通过举起某物来收集能量,而且步法也具有一些功能。然而,上述预期过于乐观。
(1) 4.5 mph 是一个很好的 5K 马拉松步行,一般人不能在 1 小时内完成。所以是的,这确实是一次“快步走”,或者就像在环法自行车赛上骑自行车一样;
(2) 从观察上看,步行只需要将人的重心提升 2-3 厘米,而不是像引用的模型所暗示的那样,没有轮辋的 1 米长的刚性辐条滚动。因此,每秒步行 2 步的机械功率似乎约为 2 x 100 x 0.03 xg ~= 60 瓦。(这并没有解决一个人应该吃多少才能实现这一目标)。
(3) 因此,假设效率为 100%,发电鞋必须有 0.5 cm 的冲程柱塞才能从 100 kg 的快走体产生 10 W 的功率。
(4) 更糟糕的是,曲柄发电机的效率,即使是最好的军事工程师制造的,也不会超过 50%,所以鞋子必须有一个 1 厘米的偏移鞋才能产生 10 W。
(5) 因此,如果将一个 10 瓦的曲柄发电机嵌入鞋中,将消耗大约 15-20% 的快走力,这可能会不舒服。
(6) 另请参阅EE Stack Exchange 上关于发电努力的相当相关的答案。
结论:使用肌肉力量在一小时内为智能手机充电的任务需要一个非常敬业且身体健康的人。