La legge di Peukert può essere utilizzata per determinare l'efficienza di scarica di una batteria. Lo scienziato tedesco Wilhelm Peukert (1855-1932) scoprì che la capacità disponibile della batteria diminuisce all'aumentare della velocità di scarica e derivò una formula per calcolare il valore di queste perdite. Questa formula viene applicata principalmente al sistema elettrochimico al piombo e aiuta a stimare la durata della batteria a vari carichi di scarica.
Questo calcolatore calcola il tempo di carica e l'energia di un condensatore, tenendo conto della tensione di alimentazione e della resistenza in serie aggiunta. Questo calcolatore è progettato per calcolare il valore dell'energia immagazzinata in un condensatore in base al suo valore di capacità e alla tensione ai suoi capi. La costante di tempo può essere calcolata anche se viene fornito il valore della resistenza. Si noti che la capacità di ingresso deve essere in microfarad.
Domande e compiti per l'autocontrollo
La costante di tempo di una combinazione di sequenze di resistore e condensatore è definita come il tempo necessario affinché un condensatore scarichi l'8% della sua carica o il tempo necessario per raggiungere il 2% della sua capacità di carica massima, dato che non ha carica iniziale. La costante di tempo determina anche la risposta del circuito a una tensione di gradino in ingresso. Pertanto, la frequenza di taglio del circuito è determinata dalla costante di tempo.
La legge di Peukert tiene conto della resistenza interna e dei processi di recupero della batteria. Il valore risultante, prossimo a uno (1), indicherà il buono stato della batteria, con efficienza normale e perdite minime; il valore più alto risultante rifletterà la ridotta efficienza della fonte di energia in studio. La legge di Peukert è esponenziale, con valori standard per un sistema elettrochimico al piombo che vanno da 1,3 a 1,5 e aumentano con l'età. I valori ottenuti sono influenzati anche dagli indicatori di temperatura. La Figura 1 mostra la capacità disponibile in funzione della corrente di scarica di batterie con diversi numeri di Peukert.
La lampada flash di una macchina fotografica usa e getta è alimentata da una carica immagazzinata su un condensatore. È interessante notare che un alimentatore è di soli 5 V corrente continua può essere convertito in una delle diverse migliaia di volt per accendere una lampada flash. In effetti, questa singola, piccola batteria ha energia sufficiente per far scorrere l'intera pellicola attraverso la fotocamera. Oltre a proteggere le apparecchiature da picchi imprevisti di tensione e corrente, la maggior parte delle unità di qualità filtra anche le interferenze elettromagnetiche e le interferenze in radiofrequenza.
La filtrazione viene eseguita con la corretta combinazione di resistore e condensatore. Caricare e scaricare il condensatore significa che non consentirà rapidi picchi di tensione che altrimenti danneggerebbero apparecchi e apparecchiature. Nota: il valore della resistenza o della capacità non può essere zero.
Ad esempio, una batteria al piombo da 100 Ah scaricata a 15 A dovrebbe teoricamente fornire energia per 6,6 ore (100 Ah diviso 15 A), ma il tempo effettivo sarà inferiore. Con un numero di Peukert pari a 1,3 il bit time sarà di circa 4,8 ore.
Figura 1: Capacità disponibili della batteria con valori del numero di Peukert da 1,08 a 1,50. Un valore vicino a 1 indica perdite interne più basse; valori più alti indicano una notevole diminuzione della capacità. Il numero di Peukert dipende dal tipo e dall'età della batteria, nonché dalla temperatura ambiente. Valori medi dei numeri di Peukert tipi diversi batterie al piombo: AGM: 1,05 - 1,15; gel: 1,10 - 1,25; allagato: 1,20 - 1,60.
Una volta che lo sappiamo, possiamo calcolare la tensione ai capi del condensatore utilizzando la formula sopra. Più lungo è il tempo trascorso, più il condensatore si scarica. Meno tempo è trascorso, meno tempo il condensatore dovrà scaricarsi.
Questo perché la resistenza rallenta la quantità di corrente che scorre. Pertanto, se la resistenza è elevata, il condensatore si scarica più lentamente. Maggiore è la capacità del condensatore, più lento sarà il processo di scarica. Ciò è dovuto al fatto che maggiore è la capacità, maggiore è la carica sul condensatore. Se ha più carica, ci vorrà più tempo per completare tutta quella carica. Se la capacità è minore, ha meno carica. Pertanto, questo addebito richiede un tempo più breve per essere completato.
2. Grafico di Ragon
Le batterie a base di nichel e litio sono generalmente classificate utilizzando la tabella Ragon. Questo grafico, che prende il nome da David W. Ragone, mostra la relazione tra la capacità della batteria in wattora (Wh) e la potenza di scarica in watt (W). Il grande vantaggio del complotto di Ragon rispetto alla legge di Peukert è la disponibilità della durata della batteria in minuti e ore; Ogni valore temporale è rappresentato da una linea diagonale specifica sul grafico.
La tensione risultante è espressa in unità di volt. Questa calcolatrice calcola 2 valori. Calcola la quantità di tensione alla quale il condensatore si scarica, che è la formula di scarica del condensatore sopra, calcola e calcola la quantità di tensione rimanente nel condensatore uguale alla tensione iniziale del condensatore, meno il numero di volt che è stato scritto.
La scarica dei condensatori è importante per i circuiti che richiedono che i condensatori scarichino la tensione per funzionare. Un esempio di tale schema è una fotocamera con flash. Una fotocamera con flash è una fotocamera che viene attivata per caricare un condensatore e quindi, quando è completamente carica, ripristinata o scarica, viene caricata in modo che possa verificarsi un flash e sia possibile scattare una foto. La capacità di calcolare la tensione in qualsiasi momento durante il processo di scarica per questi tipi di circuiti è fondamentale affinché il circuito possa funzionare correttamente da un punto di vista numerico.
Figura 2: Grafico Ragon per celle agli ioni di litio 18650, confrontando la potenza e l'energia di scarica rispetto al tempo. Non tutte le curve sono completamente estese.
Legenda: A123 APR18650M1 è una batteria al litio ferro fosfato (LiFePO4) da 1.100 mAh con corrente di scarica continua di 30 A. Sony US18650VT e Sanyo UR18650W sono celle al litio manganese da 1.500 mAh con corrente di scarica continua di 20 A. Sanyo UR18650F è una cella ottimizzata per capacità (2.600 mAh) con una corrente di scarica moderata di 5 A. Questa cella ha l'energia di scarica più alta, ma la sua potenza è la più bassa.
Quando si applica tensione a un condensatore, è necessario un po' di tempo affinché il condensatore si carichi completamente. Durante questo tempo, la corrente scorre attraverso il condensatore. Allo stesso modo, quando si scarica un condensatore posizionandovi sopra un carico, occorre un po' di tempo affinché il condensatore si scarichi completamente.
Quando un condensatore è carico, la corrente fluisce dalla sorgente di tensione attraverso il condensatore. Nella maggior parte dei circuiti, un resistore funziona in serie con un condensatore. Ad esempio, supponiamo che la resistenza sia di 10 kOhm e la capacità sia di 100 µF. Ad esempio, le seguenti combinazioni di resistenza e capacità producono tutte una costante di tempo di un secondo.
Sanyo UR18650F ha la più alta densità di energia e può essere utilizzato come fonte di alimentazione per un laptop o una bicicletta elettrica per diverse ore con carico moderato. Il Sanyo UR18650W, in confronto, ha una densità di potenza inferiore ma può fornire 20 A di corrente. La tecnologia A123 LFP ha la densità di potenza più bassa ma fornisce la potenza nominale più elevata di 30 A di corrente continua. L'intensità energetica specifica implica il rapporto tra la capacità della batteria e il suo peso (Wh/kg); La densità energetica è correlata al volume (Wh/l).
Ad esempio, dopo il primo intervallo, la tensione del condensatore è pari al 2% della tensione della batteria. Quindi, se la tensione della batteria è 9 V, la tensione del condensatore è poco meno di 6 V dopo il primo intervallo, lasciando poco più di 3 V dalla carica completa.
Nel secondo intervallo di tempo, il condensatore aumenta del 2%, non di 9 V della tensione della batteria, ma del 2% della differenza tra la carica iniziale e la tensione della batteria. Questo processo si ripete: ad ogni intervallo di tempo, il condensatore aumenta del 2% la differenza tra la sua tensione iniziale e la tensione totale. Ma nel giro di poche costanti di tempo la capacità si avvicina molto al pieno carico.
La tabella Ragon può aiutare a selezionare il sistema agli ioni di litio ottimale per soddisfare i requisiti di potenza di scarica richiesti mantenendo il tempo di funzionamento richiesto. Se è necessaria un'elevata corrente di scarica, la linea diagonale di 3,3 minuti indicherà A123 (batteria 1). L'A123 sarà in grado di fornire fino a 40 W di potenza per 3,3 minuti. Il Sanyo F (batteria 4) è un po' più debole, e per lo stesso tempo di 3,3 minuti riesce già a fornire 36 W. Concentrandoci sulla durata della batteria, analizziamo la diagonale da 33 minuti. L'A123 (batteria 1) fornirà 5,8 watt di potenza durante questo periodo prima di esaurirsi. Il Sanyo F (batteria 4), che ha una capacità maggiore, è in grado di erogare circa 17 watt nello stesso tempo.
Nozioni di base sul ciclismo
Questa appendice fa riferimento alla Parte 2, che descrive i metodi elettrochimici per i dispositivi di accumulo dell'energia. Questa applicazione applicativa può essere estesa anche al test della batteria. Il ciclo ripetuto di carica e scarica è chiamato ciclo. Molto spesso, la carica e la scarica vengono eseguite a corrente costante fino al raggiungimento della tensione impostata.
Entrambi sono tracciati in funzione del numero di cicli. Questa curva è chiamata curva di potenza. In pratica, la tariffa viene solitamente chiamata larghezza di banda. Se la potenza diminuisce di un determinato valore, il numero effettivo di cicli indica la durata del condensatore. In generale, i condensatori commerciali possono essere sottoposti a cicli per centinaia di migliaia di cicli.
Ma va tenuto presente che il grafico di Ragon mostra le caratteristiche di nuovi elementi, condizione purtroppo temporanea. Nel calcolare i requisiti di potenza ed energia, è necessario tenere conto dei processi di degrado derivanti dal funzionamento ciclico e dall'invecchiamento. I dispositivi e i sistemi che utilizzano batterie devono essere progettati per tollerare un graduale degrado della loro alimentazione, fino a circa il 70-80% della potenza originale. Un altro fattore che influenza i parametri della batteria è la bassa temperatura. Il grafico di Ragon non tiene conto di questo problema.
I cinque cicli sono mostrati con corrente e tensione in funzione del tempo, con ogni ciclo disegnato in un colore diverso. Il segnale luminoso rappresenta la corrente applicata al condensatore. La forma di colore scuro mostra la tensione misurata. La tensione e la corrente in funzione del tempo vengono visualizzate per cinque cicli.
Il comportamento di questo condensatore è ovviamente tutt'altro che ideale. L'aumento dell'autoscarica fa sì che la tensione di carica e di scarica si formi in modo esponenziale in funzione del tempo. Una resistenza in serie equivalente più elevata comporta anche una grande caduta di tensione in ciascun semiciclo, che riduce significativamente potenza ed efficienza.
Strutturalmente, la batteria deve essere durevole e resistente all'uso regolare. Un'espansione eccessiva della gamma di carichi consentiti e di capacità disponibile porta ad una maggiore usura e, in definitiva, riduce significativamente la durata della batteria. Se sono presenti requisiti per correnti di scarica elevate e regolari, il sistema di batterie deve essere selezionato per soddisfare tali requisiti. Un’analogia potrebbe essere quella di confrontare un camion diesel e un’auto sportiva con un motore truccato. Con all'incirca la stessa potenza, questi veicoli sono progettati per assolutamente aree diverse applicazioni. Questo confronto vale anche per le batterie, la cui varietà di caratteristiche determina le sfumature del loro funzionamento.
Le Figure 1 e 2 mostrano le curve di carica e scarica individuali. Corrente potenziale Potenziostatico Mantenimento a riposo ad anello aperto Potenziale flusso CC a riposo a. Può essere avviato dalla fase di carica o di scarica. Quando il ciclo termina o viene raggiunto il criterio di fine, la misurazione si interrompe.
È possibile impostare criteri di arresto individuali per ciascun canale. Scegli tu le correnti, i limiti di tensione e i tempi massimi. È possibile eseguire il processo di scarica in tre diverse modalità: corrente costante, potenza costante o carico costante.
Il diagramma di Ragon può essere utilizzato anche per calcolare i requisiti energetici di altre fonti di energia come condensatori, volani, batterie a flusso e celle a combustibile. Ma per i motori a combustione interna e le celle a combustibile che utilizzano carburante fornito da un serbatoio, questo programma non è applicabile, poiché non tiene conto del carburante fornito separatamente. Grafici simili vengono utilizzati anche per trovare le caratteristiche ottimali delle fonti di energia rinnovabile, come i pannelli solari e i generatori eolici.
Il ciclo continua con la fase successiva quando la fase di carica o scarica raggiunge il criterio di arresto. Se l'impostazione della tensione è abilitata, la fase di carica passa a una fase potenziostatica, che funziona in condizioni galvanostatiche per garantire che nessuna carica venga persa quando si passa alla tensione. La fase di terminazione della tensione termina quando viene raggiunto il tempo specificato dall'utente o quando la corrente scende al di sotto del valore limite.
La cella viene spenta durante il periodo di riposo aggiuntivo. Trascorso questo periodo, la cella viene riaccesa per procedere alla fase successiva. Dopo ogni ciclo vengono calcolati i parametri della curva di potenza. I valori sono calcolati sia per la fase di carica che per quella di scarica. Una volta completato l'esperimento, la cella viene spenta.
PROCESSO DI TRANSIZIONEè il processo di transizione da un regime stabilito in un circuito a un altro. Un esempio di tale processo è la carica e la scarica di un condensatore. In alcuni casi, le leggi della corrente costante possono essere applicate anche a correnti variabili, quando la variazione di corrente non avviene troppo rapidamente. In questi casi il valore della corrente istantanea sarà praticamente lo stesso in tutte le sezioni del circuito. Tali correnti sono chiamate quasi-stazionario
Il ciclo di vita dipende da una serie di variabili. Tensione limite, Corrente utilizzata per carica e scarica, Temperatura. . Il decadimento di potenza è più pronunciato su campioni caricati a limiti di tensione più elevati. Un condensatore caricato a 0 V perde il 20% di potenza dopo 500 cicli.
Un grave degrado delle prestazioni a potenziali più elevati si verifica principalmente quando le reazioni elettrochimiche faradaiche degradano l'elettrolita. Ciò potrebbe ostruire la superficie dell'elettrodo, creare gas, danneggiare gli elettrodi e avere altri effetti negativi.
SCARICA DEL CONDENSATORE. Se le piastre di un condensatore carico CON chiudere attraverso la resistenza R, la corrente scorrerà attraverso questa resistenza. Secondo la legge di Ohm per un tratto omogeneo di catena
IR= U,
Dove IO E U– valori istantanei di corrente nel circuito e tensione sulle armature del condensatore. Considerando questo e , trasformiamo la legge di Ohm nella forma
Varie correnti di carica e scarica
Il ciclo di vita dipende anche dalla corrente applicata. La figura mostra tre capacità con diverse correnti di carica e scarica. Notare l'accordo approssimativo tra le capacità iniziali delle misurazioni di 5 A e 15 A nella Figura 5 e nella tabella. I due condensatori da 5A e 15A erano piuttosto caldi prima di guastarsi.
Il calore può causare il degrado dell'elettrolita e ridurre significativamente la durata. Il condensatore sottoposto a ciclo di 15 A era così gonfio alla fine del test che è stato sorprendente che non si rompesse. Per le applicazioni ad alta potenza, più dispositivi di accumulo dell'energia sono spesso combinati in circuiti in serie e in parallelo. Per i condensatori collegati in serie si applicano le equazioni 5 e 6.
In ciò equazione differenziale le variabili vengono separate e dopo l'integrazione si ottiene la legge della variazione della carica del condensatore nel tempo
Dove Q 0 - carica iniziale del condensatore, e-fondo logaritmo naturale. Lavoro RC, che ha la dimensione del tempo, si chiama momento di relax T . Avendo l'espressione differenziata (2) rispetto al tempo, troviamo la legge del cambiamento attuale:
Le tensioni dei singoli condensatori vengono sommate per fornire la tensione totale nello stack. La Figura 6 mostra il circuito per un banco di condensatori collegato in serie. Se tutte le singole celle di una pila hanno gli stessi parametri, la pila si dice bilanciata.
Ogni singolo canale misura la tensione attraverso la cella. Le curve delle prestazioni non possono mostrare irregolarità dello stack. Tutte le celle ricevono la stessa corrente, quindi le loro capacità sono identiche. Gli stack sono stati deliberatamente sbilanciati per mostrare l'effetto di due disturbi comuni. Per identificare queste violazioni sono stati utilizzati diversi grafici.
, (3)
Dove IO 0 - forza attuale nel circuito in quel momento T= 0. Dall'equazione (3) è chiaro che t è il tempo durante il quale la corrente nel circuito diminuisce in e una volta.
Dipendenza dal tempo della quantità di calore rilasciata dalla resistenza R quando un condensatore è scarico si ricava dalla legge di Joule-Lenz:
Stack sbilanciato con capacità diverse
Il test è iniziato con la fase di ricarica. La tensione delle singole celle è stata misurata da tre canali di un elettrometro ausiliario. La Figura 7 mostra una vista dei dati di questo test. Le tensioni massime di ciascun canale sono configurate per i livelli di carica e scarica in relazione al ciclo.
Piccole deviazioni da 3 V sono probabilmente causate dallo squilibrio della corrente di dispersione descritto di seguito. Più interessante è la tensione di carica. Ciascuno di essi è sovraccaricato di circa 200 mV. Lo squilibrio di tensione è indipendente dal numero di cicli. In un banco di condensatori con valori dei condensatori sbilanciati, i condensatori con le capacità più elevate hanno un intervallo di tensione effettiva inferiore. Queste variazioni di tensione portano anche a differenze di energia.
CARICA DEL CONDENSATORE.
Supponiamo che il condensatore inizialmente non sia carico. In un momento preciso T = 0 la chiave era chiusa e una corrente scorreva attraverso il circuito, caricando il condensatore. L'aumento delle cariche sulle armature del condensatore impedirà sempre più il passaggio della corrente, riducendola gradualmente. Scriviamo la legge di Ohm per questo circuito chiuso:
.
Dopo la separazione equazione variabile assumerà la forma:
Integrare questa equazione tenendo conto della condizione iniziale
Q = 0 A T = 0 e tenendo conto del fatto che quando l'ora cambia da 0 a T la tariffa varia da 0 Prima Q, noi abbiamo
o dopo il potenziamento
q = 
. (4)
L'analisi di questa espressione mostra che la carica si avvicina al suo valore massimo, pari a C, asintoticamente in t ® ?.
Sostituendo la funzione nella formula (4) IO(T) = dq/ dt, noi abbiamo
. (5)
Dalla legge di conservazione dell'energia ne consegue che quando si carica un condensatore in qualsiasi momento nel tempo, il lavoro della sorgente di corrente DE questo ferita alla somma della quantità di calore Joule dQ, rilasciato sul resistore R e variazione dell'energia del condensatore dW:
dAè= dQ + dW,
Dove dAè = Idt, dQ = IO 2 Rdt, dW = D. Poi per un momento di tempo arbitrario T abbiamo:
A ist (T)= = =C . (6)
Q(T)= =C . (7)
W(T)
= 
= . (8)
METODO E PROCEDURA DI MISURAZIONE:
Nei circuiti elettrici CC reali contenenti condensatori, i processi transitori di scarica e carica dei condensatori avvengono in un tempo dell'ordine di 10 -6 - 10 -3 s. Rendere disponibile per l'osservazione e la misurazione parametri elettrici durante i processi transitori in questo modello di computer, questa volta aumenta significativamente a causa dell'aumento della capacità del condensatore.
ESPERIMENTO 1
Determinazione della capacità di un condensatore utilizzando il metodo della scarica
1.Assemblare un circuito elettrico chiuso sulla parte operativa dello schermo, mostrato di seguito in Fig. 2. Per fare ciò, fai prima clic sul pulsante emf situato sul lato destro della finestra dell'esperimento. Spostare il marcatore del mouse sulla parte di lavoro dello schermo in cui si trovano i punti e fare clic sul marcatore del mouse sotto forma di un dito indice esteso nel punto in cui dovrebbe trovarsi la sorgente corrente. Spostare il marcatore del mouse sul cursore del regolatore e.m.f. che appare, fare clic sul pulsante sinistro del mouse, tenendolo premuto, modificare il valore e.m.f. e impostare 10 V. Allo stesso modo, collegare altre 4 sorgenti di corrente al circuito. Valore totale della f.e.m. La batteria deve corrispondere al valore mostrato nella Tabella 1 per la tua opzione.
Allo stesso modo, posizionare ulteriormente sulla parte operativa dello schermo 7 lampade L1-L7 (pulsante), chiave K (pulsante), voltmetro (pulsante), amperometro (pulsante), condensatore (pulsante). Tutti gli elementi circuito elettrico collegare secondo lo schema di Fig. 1 utilizzando i cavi di installazione (pulsante ).
2. Fare clic sul pulsante "Avvia". La spia L7 dovrebbe accendersi e la scritta sul pulsante dovrebbe cambiare in "Stop". Utilizzare il cursore del mouse per chiudere il tasto K.
3. Dopo aver stabilito una corrente stazionaria nel circuito (le lampade L5 e L6 dovrebbero spegnersi e le lampade L1-L4 dovrebbero accendersi), annotare le letture degli strumenti di misura elettrici nella Tabella 2.
4. Fare clic sul pulsante "Stop" e utilizzare il cursore del mouse per aprire la chiave K.
5. Con due brevi clic del mouse sul pulsante "Avvia", avviare e interrompere il processo di scarica del condensatore. La lettura dell'amperometro corrisponderà alla corrente di scarica iniziale del condensatore IO 0 . Registrare questo valore nella tabella 3.
6. Richiudere la chiave, caricare il condensatore e ripetere. 5, 6 altre 4 volte.
7. Per ogni esperimento, calcola IOT= IO 0 /2.7 è l'intensità di corrente che dovrebbe trovarsi nel circuito di scarica del condensatore dopo il tempo di rilassamento t e scrivere questi valori nella Tabella 3.
8. Con la chiave aperta, premere il pulsante “Start” per avviare il processo di scarica del condensatore e contemporaneamente accendere il cronometro.
9. Osservare attentamente il cambiamento nelle letture dell'amperometro mentre il condensatore si scarica. Arrestare il cronometro e premere contemporaneamente il pulsante “Stop” quando la lettura dell'amperometro è uguale o vicina a I t. Registrare questo valore temporale t 1 nella tabella 3.
Senso
IO 0 , UN
IOT, UN
T, Con
Tabella 3. Risultati di misurazioni e calcoli.
RISULTATI DEL TRATTAMENTO:
1. Utilizzando la legge di Ohm per la sezione del circuito L1-L4: e i risultati della misurazione forniti nella Tabella 2, determinare la resistenza di una lampada.
2. Utilizzando la formula (quando un condensatore è scarico, una corrente quasi stazionaria scorre attraverso 6 lampade collegate in serie), determinare la capacità del condensatore e scrivere questi valori nella Tabella 3.
3. Calcolare gli errori di misurazione e formulare conclusioni sulla base dei risultati del lavoro svolto.
ESPERIMENTO 2
Studio della dipendenza dal tempo della quantità di calore rilasciata al carico durante la scarica del condensatore
- Eseguendo azioni simili a quelle descritte nell'esperimento 1, caricare il condensatore ad una tensione corrispondente al valore della fem totale. per la tua opzione.
- Premere il pulsante "Stop" e spegnere il tasto K.
- Effettuare un processo di scarica parziale del condensatore della durata di 5 secondi attraverso le lampade collegate. Per fare ciò, premere contemporaneamente il pulsante "Start" e il pulsante di avvio del cronometro e dopo 5 secondi, premere il pulsante "Stop" per interrompere il processo di scarica del condensatore.
- Registrare le letture dell'amperometro nella Tabella 4 e ricaricare il condensatore alla tensione originale.
- Aumentando costantemente la durata del processo di scarica del condensatore di 5 s, eseguire questi esperimenti fino a quando il tempo di scarica corrisponde alla completa scomparsa della carica sul condensatore. (La tensione attraverso il condensatore e la corrente di scarica attraverso le lampade dovrebbero essere vicine allo zero). Registrare i risultati delle misurazioni della corrente di scarica nelle celle appropriate della Tabella 4.
Tabella 4. Risultati di misurazioni e calcoli
RISULTATI DEL TRATTAMENTO:
ESPERIMENTO 3
Verifica della legge di conservazione dell'energia nel processo di carica di un condensatore tramite resistenza
Fig.3
- Assemblare il circuito mostrato in Fig. 3 nella parte operativa della schermata dell'esperienza. Un voltmetro collegato in parallelo con 5 lampade mostrerà la tensione attraverso la resistenza esterna e un amperometro mostrerà la corrente attraverso il carico e le fonti di corrente. La tensione sul condensatore viene determinata automaticamente dal programma ed è indicata in volt sullo schermo del monitor sopra il condensatore.
- Imposta la fem totale. fonti attuali corrispondenti al valore indicato nella Tabella 1 per la vostra opzione.
- Con chiave K aperta premere il pulsante “Start”.
- Premendo il pulsante del mouse, chiudi il tasto K e inizia il processo di carica dei condensatori. Contemporaneamente alla chiusura della chiave, avvia il cronometro.
- Attraverso il tempo di relax T = RCON premendo il pulsante “Stop”, interrompere il processo e registrare le letture degli strumenti di misura elettrici nella tabella 5.
- Premere il pulsante "Seleziona" e ripristinare le letture della tensione su tutti i condensatori e i contatori elettrici.
- Ripeti queste misurazioni altre 4 volte e riempi le due righe superiori della Tabella 5.
Tabella 5. Risultati di misurazioni e calcoli
|
Esperienza n. |
||||||
|
IO, UN |
||||||
|
UR,B |
||||||
|
Aist, J |
||||||
|
DW, J |
||||||
|
Q, J |
RISULTATI DEL TRATTAMENTO:
- Secondo le formule 6, 7, 8 e valori di tensione misurati sul condensatore U c calcolare il lavoro della sorgente corrente E questo, variazione di energia del condensatore DW e la quantità di calore rilasciata dal carico Q attraverso un tempo di ricarica pari al tempo di rilassamento.
- Verificare l'adempimento della legge di conservazione dell'energia durante la carica di un condensatore utilizzando la formula: A ist =DW + Q.
- Trai conclusioni basate sui risultati del tuo lavoro.
Domande e compiti per l'autocontrollo
Domande e compiti per l'autocontrollo