Akkuspannung, Wicklungswiderstand, Leistung. Was hat das miteinander zu tun?
Die Relevanz für Nutzer von E-Zigaretten
Moderne elektronische Zigaretten sind mit Schutzschaltungen gegen Kurzschlüsse ausgestattet. Die Leistungsabgabe wird über die Elektronik gesteuert. Dennoch unterliegt der Betrieb physikalischen Gesetzmäßigkeiten in Bezug auf den Widerstand der Wicklung und die anliegende Spannung.
Bei Akkuträgern mit direkter Leistungsabgabe (mechanische Mods) resultiert die abgegebene Leistung aus dem Verhältnis von Akkuspannung und Wicklungswiderstand. In diesen Systemen findet keine elektronische Regelung der Leistung statt, weshalb die korrekte Abstimmung des Widerstands für den Betrieb technisch erforderlich ist.
Akkuspannung + Wicklungswiderstand = Leistung
Die in Volt (V) angegebene Akkuspannung ist bei elektronisch geregelten Akkuträgern innerhalb der technischen Spezifikationen variabel einstellbar. Bei Geräten mit direkter Leistungsabgabe ist die Spannung vom aktuellen Ladestatus der Akkuzelle abhängig und sinkt mit fortschreitender Entladung.
Der Wicklungswiderstand, angegeben in Ohm, ist ein konstanter Wert, der durch die physikalischen Eigenschaften der installierten Wicklung (Material, Drahtstärke, Windungsanzahl) bestimmt wird. Dieser Wert kann nicht über die Geräteeinstellungen verändert werden. Bei elektronisch geregelten Akkuträgern dient der gemessene Widerstand als Parameter für die Berechnung der erforderlichen Spannung, um die gewählte Leistungsabgabe (Watt) zu erzielen.
Die physikalische Grundlage bildet das Ohmsche Gesetz. Dieses beschreibt das Verhältnis zwischen elektrischer Spannung (U), Stromstärke (I) und Widerstand (R). Aus diesen Werten lässt sich die elektrische Leistung (P) berechnen, die in Watt (W) angegeben wird.
Vereinfacht lauten diese Formeln:
E-Zigaretten mit Mods mit direkter Leistungsabgabe
Bei einem beispielhaften Wicklungswiderstand von 0,5 Ohm und einer anliegenden Spannung von 4,2 Volt ergibt sich rechnerisch eine Stromstärke von 8,4 Ampere. Dieser Wert dient dem technischen Abgleich mit der maximalen Strombelastbarkeit (Continuous Discharge Current) der verwendeten Akkuzelle. Die resultierende elektrische Leistung beträgt in diesem Szenario 35,28 Watt (P = U * I). Bei Geräten mit direkter Leistungsabgabe verändern sich diese Werte proportional zum Ladestand und der damit verbundenen Spannung der Akkuzelle.
Die elektrische Leistung ergibt sich aus dem Produkt von Spannung und Stromstärke. Die Berechnung für das genannte Beispiel lautet:
E-Zigaretten mit geregelten Mods
Bei elektronisch geregelten Modellen erfolgt die Steuerung der Leistungsabgabe über die geräteinterne Software. Basierend auf dem gemessenen Wicklungswiderstand wird die erforderliche Ausgangsspannung reguliert, um den gewählten Leistungswert zu erreichen. Die mathematische Grundlage hierfür bildet die Formel:
Im behandelten Beispiel:
In diesem Fall reguliert der Akkuträger die Ausgangsspannung auf 4,2 Volt, um die vorgegebene Leistung bei dem vorhandenen Widerstand technisch umzusetzen.
Diese technischen Zusammenhänge sind für den Betrieb von Selbstwickelverdampfern auf Akkuträgern mit direkter Leistungsabgabe maßgeblich. Die Kenntnis der physikalischen Grundlagen ermöglicht die Bestimmung der erforderlichen Parameter für den Betrieb von elektrischen Zigaretten.