Bateri

bateri dediğin böyle çalınır (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Bateri

Elektrik Asas


soalan 1

Sekiranya saya mahu membina gerudi elektrik berkuasa bateri, adakah lebih baik menggunakan bateri sel utama, atau bateri sel sekunder "# 1"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Bateri sel "sekunder" akan lebih baik digunakan untuk aplikasi seperti gerudi elektrik, kerana ia akan membazir untuk membuang begitu banyak bateri sel utama pada kadar yang mereka akan "dimakan" yang menyalurkan peranti sedemikian.

Nota:

Pada asasnya, titik soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar untuk meneliti perbezaannya antara sel primer dan sel sekunder. Membingkai soalan dalam konteks praktikal menjadikannya lebih menarik, dan melibatkan isu-isu praktikal lain (ekonomi, pemuliharaan, dan sebagainya).

Soalan 2

Kenal pasti beberapa jenis sel utama "biasa", serta beberapa jenis sel "biasa" biasa. Untuk setiap jenis bateri, kenalpasti voltan keluaran piawai mereka.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jenis sel primer dan voltan:

• Karbon-seng: 1.5 volt
• Alkali: 1.5 volt
• Lithium: 1.8 hingga 3.65 volt, bergantung kepada solek kimia yang tepat
• Mercuric-oxide: 1.35 hingga 1.4 volt

Jenis dan voltan sel sekunder:

• Lead-asid: 2.1 volt
• Nikel-kadmium: 1.2 volt
• Silver-zinc: 1.5 volt

Soalan susulan: apakah kebimbangan keselamatan dan alam sekitar mengenai bahan kimia yang digunakan dalam bateri, kedua-dua jenis utama dan sekunder?

Nota:

Cabar pelajar anda untuk menyenaraikan beberapa jenis sel selain daripada yang tersenarai di bahagian jawapan.

Nota: data untuk voltan keluaran sel biasa yang diambil dari bab 20 Buku Rujukan Jurutera Elektronik, edisi ke-5 (diedit oleh F. Mazda).

Soalan 3

Bateri menyimpan tenaga dalam bentuk ikatan kimia antara atom. Apabila litar lengkap disambungkan ke terminal bateri, arus bermula di dalam bateri dan melalui litar. Reaksi kimia bermula di dalam bateri pada masa yang sama litar dibentuk, memancarkan arus ini. Sekiranya semua bahan kimia telah habis, namun, arus akan terhenti. Inilah yang berlaku apabila bateri "mati".

Terangkan apa yang berlaku apabila bateri diisi semula, dan peranti elektrik yang mesti disambungkan kepada bateri untuk mengecasnya. Jadilah seperti yang mungkin dalam jawapan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pengisian semula adalah pembalikan tindak balas kimia yang berlaku semasa menunaikan bateri. Agar ini berlaku, sesetengah sumber luaran tenaga mesti memaksa keadaan semasa ke belakang melalui bateri.

Nota:

Adalah penting untuk diperingatkan kepada pelajar anda bahawa tidak semua jenis bateri meminjamkan diri kepada pengisian semula, walaupun sel-sel "utama" banyak boleh diremajakan darjah kecil dengan dimasukkan melalui kitaran pengisian (reverse-current).

Soalan 4

Lukis rajah skematik yang menunjukkan penjana DC yang mengecas bateri, dan skema lain menunjukkan bateri yang melepaskan beban beban rintangan. Pastikan anda memasukkan anak panah dalam lukisan anda yang menunjukkan arahan mengecas semasa.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan # 1: bagaimanakah perbandingan voltan bateri dan penjana agar bateri terpaksa memaksa "mundur" melalui "nota tersembunyi"> Nota:

Sangat penting bagi pelajar untuk memahami arah semasa melalui bateri, sama ada semasa mengecas dan apabila diberhentikan. Perspektif yang berguna mengenai topik ini ialah memikirkan bateri sama ada sebagai sumber tenaga elektrik berbanding beban . Di bawah keadaan (pengecasan atau pemangkasan) apakah bateri memainkan peranan sumber berbanding beban?

Soalan 5

Apakah kapasiti bateri amp-jam mewakili bateri? Apa maksudnya jika bateri diberi nilai, katakan, 150 amp jam?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penarafan bateri jam-amp adalah petunjuk anggaran jangka hayat yang berguna untuk setiap caj.

Soalan susulan: mengapa tidak hanya menilai bateri dari segi jam, bukannya jam-jam? Oleh kerana masa adalah nilai yang kita paling mungkin berminat, kenapa mengganggu merujuk kepada semasa (amps) sama sekali?

Nota:

Walaupun konsep asas penarafan bateri amp-jam adalah mudah, penting untuk menyedari bahawa ciri-ciri pelepasan bateri sebenar adalah sangat tidak linear, dan dengan itu pendekatan "ampa kali jam" yang sederhana boleh menghasilkan ramalan yang terlalu tidak tepat mengenai hayat bateri.

Soalan 6

Apakah teknologi sel menengah yang terbaik hari ini, dari segi tenaga yang disimpan dalam jisim unit?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Tidak ada gunanya memberi jawapan di sini, kerana ia akan berubah apabila teknologi bateri berkembang. Walau bagaimanapun, dalam jawapan anda, anda perlu menentukan angka berangka sebenar untuk ketumpatan tenaga, untuk perbandingan berbanding kajian rakan sekelas lain!

Nota:

Soalan-soalan seperti ini adalah menyeronokkan, kerana mereka membenarkan pelajar melakukan penyelidikan mengenai teknologi terkini. Tanya kepada mereka di mana mereka mendapat maklumat untuk jawapannya!

Soalan 7

Katakan saya mahu kuasa mentol lampu di kabin terpencil dengan kuasa solar, mengecas sebuah bank bateri yang besar. Bank bateri perlu dapat mentol sepuluh mentol lampu 60 watt selama lapan jam tanpa diisi semula. Voltan sistem adalah 115 volt. Berapa besar mesti bank bateri, dalam jumlah jam penuh?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekurang-kurangnya 41.7 amp-jam kapasiti diperlukan, pada 115 volt.

Nota:

Tanya pelajar anda apa yang mereka cadangkan untuk kapasiti bank bateri jika mereka merancang sistem ini. Adakah mereka akan menentukan 41.7 amp jam tepat? Mengapa atau mengapa tidak?

Soalan 8

Katakan bateri asid plumbum 12 volt mempunyai rintangan dalaman sebanyak 20 milli-ohms (20 mΩ):

Sekiranya litar pintas diletakkan di seluruh terminal bateri yang besar ini, arus kesalahan akan agak besar: 600 amp;

Kini, katakan tiga bateri ini disambung secara langsung selari dengan satu sama lain:

Kurangkan rangkaian bateri yang bersambung selari ke dalam litar setara Thévenin atau Norton, dan kemudian kirakan kembali kesalahan semasa yang terdapat di terminal "bank" tiga bateri sekiranya berlaku litar pintas langsung.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya salah = 1800 amp

Soalan susulan: terangkan apa kepentingan utama soalan ini untuk bateri yang bersambung selari, dan bagaimana teori Thévenin atau Norton menjadikan konsep ini lebih mudah diterangkan kepada orang lain. Isu keselamatan apa yang mungkin dibangkitkan oleh sambungan sejajar bateri besar seperti "nota yang disembunyikan"> Nota:

Tanya kepada pelajar anda sama ada mereka menggunakan Teorem Thévenin atau teorem Norton untuk menyelesaikan masalah semasa. Mintalah pelajar menunjukkan analisis kedua-dua cara untuk melihat yang paling mudah difahami.

Soalan 9

Litar ujian bateri tugas berat ini sepertinya mempunyai masalah. Daripada voltmeter melabuh apabila suis ujian ditutup, ia tetap stabil tanpa mengira keadaan suis. Ini berlaku walaupun bateri yang diuji dikenali lemah:

Petunjuk lain untuk masalah ini termasuk hakikat bahawa penetapan rheostat nampaknya tidak ada perbezaan dalam petunjuk voltmeter, dan juga bahawa motor kipas penyejuk tidak berlaku apabila suis ditekan.

Kenal pasti kemungkinan kerosakan dalam litar ini yang boleh menjelaskan gejala yang disenaraikan di sini. Juga, jelaskan mengapa setiap kesalahan yang dicadangkan anda akan menyebabkan gejala yang diperhatikan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kesalahan yang mungkin termasuk wayar yang patah atau sambungan terbuka pada titik berikut dalam litar (ditandakan dengan "X"):

Nota: terdapat satu lagi kemungkinan kesalahan yang saya tidak disenaraikan di sini!

Nota:

Bincangkan litar mudah ini dengan pelajar anda, bertanya kepada mereka bagaimana mereka mendiagnosis masalah dan apa yang mungkin boleh menyebabkan kesalahan itu. Galakkan mereka untuk meneroka lebih daripada satu kemungkinan dalam diagnosis mereka!

Sekiranya pelajar berlaku untuk bertanya apa kipas penyejuk di sana, beritahu mereka bahawa ia ada untuk memberikan penyejukan kepada rheostat apabila digunakan.

Soalan 10

Sesetengah jenama bateri sel kering dilengkapi dengan penunjuk caj terbina dalam bentuk jalur terma di sepanjang satu sisi. Menekan dua titik putih menutup litar, yang memanaskan jalur dan menunjukkan caj bateri dengan menukar warna.

Bandingkan ketepatan indikator caj reka bentuk umum terhadap penggunaan voltmeter untuk mengukur voltan bateri litar terbuka. Kaedah pengukuran adalah petunjuk petunjuk bateri yang lebih tepat, dan mengapa "# 10"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penunjuk muatan jalur termal sebenarnya merupakan petunjuk bateri yang lebih tepat daripada ujian voltan litar terbuka.

Soalan cabaran: jika tiada "penunjuk caj" sedemikian di sebelah bateri, bagaimanakah anda dapat melaksanakan penilaian bateri yang tepat?

Nota:

Persoalan ini praktikal kerana saya telah melihat pelajar mengukur voltan litar terbuka bateri dan mengisytiharkan ia "baik" apabila ia benar-benar melepasi hayat kegunaannya. Ini bukan untuk mengatakan bahawa voltmeter biasa tidak berguna untuk menentukan caj bateri. Jelas sekali jika ujian voltan litar terbuka menghasilkan voltan yang tidak normal, kita tahu bateri sudah mati. Persoalannya ialah, di bawah keadaan apakah pengukuran voltan "baik" adalah penunjuk yang boleh dipercayai bagi caj bateri yang mencukupi?

Soalan 11

Apa maksudnya jika bateri, atau bank bateri, menerima caj terapung ? Apakah yang dimaksudkan jika bateri, atau bank bateri, menerima caj penyamaan ?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Tuduhan "terapung" adalah kadar caj yang sangat rendah, cukup untuk mengekalkan keadaan penuh walaupun turun naik beban normal pada bas kuasa. Tuduhan "menyamakan" adalah keadaan yang berlebihan, dilakukan untuk menyamakan kimia dalam semua sel bateri.

Persoalan susulan: secara kualitatif, pada apa voltan harus bekalan kuasa ditetapkan untuk "mengapungkan" bank bateri, berbanding untuk "menyamakan" bank bateri?

Nota:

Mampu mengenal pasti strategi jenis caj ini adalah penting, kerana banyak sistem berkuasa bateri dengan pengecas automatik sama ada direka untuk mengenakan bayaran dengan cara tertentu, atau mempunyai keupayaan untuk beralih antara mod pengecasan yang berbeza. Kegagalan untuk mengecas dengan betul bateri, atau bank bateri, akan mengakibatkan penurunan prestasi dan / atau menurunkan hayat.

Soalan 12

Persamaan penting dalam meramalkan kapasiti sel asid plumbum dipanggil formula Peukert :

Saya n t = C

Di mana,

I = Melepaskan arus, di amp

n = Selalunya, sel tertentu (selalunya antara 1.1 dan 1.8)

t = Masa pelepasan

C = Tetap, khususnya kepada bateri (berbeza dengan kapasiti amp jam)

Jelaskan bagaimana formula Peukert berkaitan dengan formula "amp-jam" yang lebih mudah.

Juga, hitung masa pelepasan untuk bateri dengan nilai n 1.2 dan nilai C 200, diberi arus pelepasan 25 amp.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Formula "amp jam" adalah linear, manakala formula Peukert tidak (sekurang-kurangnya untuk nilai n tidak sama dengan perpaduan).

Masa pelepasan untuk masalah contoh adalah 4.2 jam.

Nota:

Tanya salah seorang pelajar anda untuk menulis persamaan Peukert pada papan putih di hadapan kelas, bersama dengan formula amp-jam piawai. Dilihat bersebelahan, terdapat satu perbezaan di antara dua persamaan, dan ia adalah eksponen n.

Soalan 13

Bateri mempunyai kapasiti yang diiklankan sebanyak 600 amp-jam, diambil dari ujian yang dilakukan dalam tempoh 8 jam (di mana kapasiti dalam amp-jam = Ia). Mengikut formula Peukert, apakah kadar pelepasan semasa yang akan mengakibatkan bateri sepenuhnya dilepaskan dalam masa 3 jam (mengandaikan nilai n 1.35)?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

155 amp

Nota:

Tanyakan pelajar anda untuk mengira jumlah semasa yang diramalkan oleh persamaan "jam sederhana" untuk masa pelepasan 3 jam. Dalam anggaran pelajar anda, yang merupakan ramalan yang lebih realistik, formula Peukert atau formula amp jam (Ia)?

Soalan 14

Tuntutan yang sering diulang ialah bateri asid plumbum pelepasan diri pada kadar yang lebih tinggi semasa duduk di lantai konkrit, daripada apabila dipasang di dalam kereta, atau di rak, atau di tempat lain di mana tidak ada hubungan langsung dengan permukaan konkrit. Adakah tuntutan ini benar atau tidak?

Reka bentuk percubaan untuk menguji kesahihan tuntutan ini, dan reka bentuknya sedemikian rupa sehingga satu contoh bateri yang rosak tidak cergas hasil ujian.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah topik yang menyeronokkan untuk dibincangkan! Lakukan penyelidikan anda, dan datang ke masa perbincangan dengan idea-idea bagaimana untuk menguji tuntutan ini.

Nota:

Saya telah mendengar tuntutan ini banyak, berkali-kali, tetapi saya belum berada dalam kedudukan seperti ini di mana saya boleh mengujinya sendiri. Walaupun saya telah mengujinya, saya masih tidak akan memberikan jawapannya! Terdapat banyak perkara praktikal yang mesti ditangani dalam persediaan dan ujian bateri untuk pelepasan diri. Persoalan ini memberikan peluang yang sangat baik untuk membincangkan kaedah saintifik dengan pelajar anda, termasuk prinsip-prinsip seperti ujian pengujian, ujian dan kawalan ganda, dan korelasi statistik.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →