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在微博上看到松鼠会”奥卡姆剃刀”的实验以及后续的争论,感到在微博实在不是一个好的科普环境,也不是一个讨论问题的好环境。当把这么一个简单实验和方粉韩粉联系起来之后,一切事情都复杂化了。由于我觉得奥卡姆剃刀(以下简称剃刀)的实验设计有问题,所以我自己也动手做了一个简单实验,以下我把两个试验过程写下来,相信这里有比较好的讨论氛围。
首先简单介绍一下剃刀的实验,他的实验检测的是充电器直接连手机的充电环境,当拔下充电器电源的时候,他用示波器检测到手机和充电器之间的接口无电压也无电流,因此得出结论——拔下充电器电源电池不会向充电器反向放电。
然而我觉得在测试设计上,剃刀的方法有瑕疵。他测的是手机直充的环境,而实际情况是,使用手机直充的人大多会直接拔下充电器连接在手机上的接头,而不是费事去拔插座上的充电器。这种时候无须担心手机内的电池对充电器的放电,因为物理上已经隔离了。更值得注意的是使用座充的环境,即把电池抽出来放在专用充电器上的情况。使用座充的人有可能拔下充电器而把电池留在充电座上,尤其是有两块电池且座充是专用型号的情况,这个时候电池有可能在充电器断电的时候向充电器反向放电。
专用的座充型号很多,测量一个也不具备代表性。不过我还是自己做了一下实验,用的就是一块杂牌的万用表,电流最小量程是1mA,最小刻度是20uA。我的方法是,拔下充电器电源。先测量充电端开路下的直流电阻,得到的数据是18K。然后接上电池测量放电电流,不过我没用手机电池,原因是电池和充电器配合太好没法插入测量电流的引线。所以我用的是一个3.2V的磷酸铁锂电池,用单节电池卡来模拟手机电池。而我的手机电池是3.6V,所以我觉得这个模拟还算靠谱。测量结果是有放电电流,大小是100uA。
100uA不算大,10小时才放掉1mAh,对于一块1000mAh容量的电池来说,放着一整天也不过损失千分之二左右的容量,可以忽略。需要注意的是锂离子电池本身是有内部放电现象的,即使不使用,充满电的情况下放置28天典型损耗是减少4%容量。这个损耗和放在充电器上效果差不多。所以我才说可以忽略。
对比两个实验设计:剃刀实验的主要问题是忽略了手机内部的充电电路。大部分手机直充的充电器现在只是提供一个5V的电源供给手机的USB接口,需要经过内部充电电路再和电池连接。这个所谓的“充电器”严格来说只是充电器的电源而不是充电器。因此实验测量的对象有误。而内部充电电路基本隔断了电池到外部电源的连接,这样测不到放电并不表示电池不会向充电器放电。
那么为什么电池会向充电器反向放电呢?主要原因是锂电池的充电要求比较严格,锂离子电池要求最终电压的误差不超过1%。误差1%最终容量可以差别8%,而且有过充的危险。所以充电电路都有电压检测回路,这个检测回路是直接接在电池两端的,因此会消耗一小部分电流。当充电器断电时就轮到电池为其供电了。
整个争论起源于某人喷剃刀使用示波器是装X。虽然我也认为剃刀用示波器干活有此嫌疑,不过我觉得后续争论基本都偏了,包括剃刀自己辩护的说法。我承认高级示波器测量精度高于普通的万用表。不过在这个实验条件下我认为万用表的确足够了,因为试验允许的误差远大于万用表的误差。原因是如果放电电流小到万用表都测不到。那么被测电流应该远小于20uA,已经和电池自放电差不多了,在这个基础上足以给出正确的结论。
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