Peukert kanunu bir pilin deşarj verimliliğini belirlemek için kullanılabilir. Alman bilim adamı Wilhelm Peukert (1855-1932), deşarj hızı arttıkça mevcut pil kapasitesinin azaldığını bulmuş ve bu kayıpların değerini hesaplamak için bir formül türetmiştir. Bu formül temel olarak kurşun-asit elektrokimyasal sistemine uygulanarak çeşitli deşarj yüklerinde akü ömrünün tahmin edilmesine yardımcı olur.
Bu hesaplayıcı, besleme voltajını ve eklenen seri direnci dikkate alarak bir kapasitörün şarj süresini ve enerjisini hesaplar. Bu hesaplayıcı, kapasitans değeri ve üzerindeki voltaj göz önüne alındığında, kapasitörde depolanan enerjinin değerini hesaplamak için tasarlanmıştır. Direnç değeri verilirse zaman sabiti de hesaplanabilir. Giriş kapasitansının mikrofarad cinsinden olması gerektiğini unutmayın.
Öz kontrol için sorular ve görevler
Direnç ve kapasitör dizilerinin bir kombinasyonunun zaman sabiti, bir kapasitörün şarjının %8'ini boşaltması için gereken süre veya başlangıç şarjı olmadığı göz önüne alındığında maksimum şarj kapasitesinin %2'sine ulaşması için gereken süre olarak tanımlanır. Zaman sabiti aynı zamanda devrenin adım voltajı girişine tepkisini de belirler. Bu nedenle devrenin kesme frekansı zaman sabiti tarafından belirlenir.
Peukert kanunu bataryadaki iç direnci ve toparlanma süreçlerini dikkate alır. Bire (1) yakın olan sonuç, normal verimlilik ve minimum kayıpla pilin iyi durumunu gösterecektir; ortaya çıkan daha yüksek değer, incelenen güç kaynağının azaltılmış verimliliğini yansıtacaktır. Peukert yasası üsteldir; kurşun-asit elektrokimyasal sistemi için standart değerler 1,3 ile 1,5 arasında değişir ve yaşla birlikte artar. Elde edilen değerler sıcaklık göstergelerinden de etkilenir. Şekil 1, farklı Peukert sayılarına sahip akülerin deşarj akımının bir fonksiyonu olarak mevcut kapasiteyi göstermektedir.
Tek kullanımlık bir kameranın flaş lambası, bir kapasitörde depolanan şarjla çalıştırılır. İlginç bir şekilde, bir güç kaynağı yalnızca 5V'tur doğru akım bir flaş lambasını ateşlemek için birkaç bin volttan birine dönüştürülebilir. Aslında bu tek, küçük pil, filmin tamamını kameradan geçirmeye yetecek güce sahiptir. Ekipmanı voltaj ve akımdaki beklenmedik dalgalanmalardan korumanın yanı sıra, çoğu kaliteli ünite elektromanyetik paraziti ve radyo frekansı parazitini de filtreler.
Filtrasyon, direnç ve kondansatörün doğru kombinasyonu ile yapılır. Kapasitörün şarj edilmesi ve boşaltılması, cihazlara ve ekipmanlara zarar verebilecek hızlı voltaj artışlarına izin vermeyeceği anlamına gelir. Not: Direnç veya kapasitans değeri sıfır olamaz.
Örneğin, 15A'de boşaltılan 100Ah'lik bir kurşun-asit akü teorik olarak 6,6 saat (100Ah bölü 15A) boyunca enerji sağlamalıdır, ancak gerçek süre daha az olacaktır. Peukert sayısı 1,3 olduğunda bit süresi yaklaşık 4,8 saat olacaktır.
Şekil 1: Peukert sayısı değerleri 1,08 ile 1,50 arasında olan mevcut pil kapasiteleri. 1'e yakın bir değer en düşük dahili kayıpları gösterir; daha yüksek değerler ise kapasitede gözle görülür bir azalma olduğunu gösterir. Peukert sayısı pilin tipine, yaşına ve sıcaklığa bağlıdır. çevre. Ortalama Peukert sayısı değerleri farklı şekiller kurşun-asit aküler: AGM: 1,05 - 1,15; jel: 1,10 - 1,25; su basmış: 1.20 - 1.60.
Bunu öğrendikten sonra yukarıdaki formülü kullanarak kapasitör üzerindeki voltajı hesaplayabiliriz. Geçen süre ne kadar uzun olursa kondansatör o kadar fazla deşarj olur. Ne kadar az zaman geçerse, kapasitörün deşarj olması gereken süre o kadar az olur.
Bunun nedeni direncin akan akım miktarını yavaşlatmasıdır. Böylece direnç yüksekse kondansatör daha yavaş boşalır. Kapasitör kapasitesi ne kadar büyük olursa deşarj işlemi o kadar yavaş olacaktır. Bunun nedeni, kapasitans ne kadar büyük olursa, kapasitördeki yükün de o kadar büyük olmasıdır. Daha fazla şarjı varsa, tüm bu şarjın tamamlanması daha uzun sürecektir. Kapasitans daha küçükse, daha az yüke sahiptir. Dolayısıyla bu şarjın tamamlanması daha kısa sürüyor.
2. Ragon grafiği
Nikel ve lityum bazlı piller genellikle Ragon tablosu kullanılarak derecelendirilir. Adını David W. Ragone'dan alan bu grafik, watt saat (Wh) cinsinden pil kapasitesi ile watt (W) cinsinden deşarj gücü arasındaki ilişkiyi gösterir. Ragon'un planının Peukert yasasına göre en büyük avantajı, pil ömrünün dakikalar ve saatler içinde sağlanmasıdır; Her zaman değeri grafikte belirli bir çapraz çizgiyle temsil edilir.
Ortaya çıkan voltaj volt birimindedir. Bu hesap makinesi 2 değeri hesaplar. Yukarıdaki kapasitör deşarj formülü olan kapasitörün deşarj olduğu voltaj miktarını hesaplar, kapasitörün başlangıç voltajına eşit olan kapasitörde kalan voltaj miktarını eksi yazıldığı volt sayısını hesaplar ve hesaplar.
Kapasitör deşarjı, kapasitörlerin çalışması için voltajı boşaltmasını gerektiren devreler için önemlidir. Böyle bir şemanın örneği bir flaş kamerasıdır. Flaşlı kamera, bir kapasitörü şarj etmek için tetiklenen ve daha sonra tamamen kurulduğunda, sıfırlandığında veya deşarj olduğunda flaşın oluşmasını ve fotoğraf çekilmesini sağlayacak şekilde şarj edilen bir kameradır. Bu tür devreler için deşarj işlemi sırasında herhangi bir zamanda voltajı hesaplayabilme yeteneği, devrenin sayısal açıdan düzgün bir şekilde çalışabilmesi için kritik öneme sahiptir.
Şekil 2: 18650 lityum iyon pil için deşarj gücü ve enerji ile zamanın karşılaştırıldığı Ragon grafiği. Tüm eğriler tamamen uzatılmamıştır.
Açıklama: A123 APR18650M1, 30 A sürekli deşarj akımına sahip 1.100 mAh lityum demir fosfat (LiFePO4) pildir. Sony US18650VT ve Sanyo UR18650W, 20 A sürekli deşarj akımına sahip 1.500 mAh lityum manganez hücrelerdir. Sanyo UR18650F, aşağıdakiler için optimize edilmiş bir hücredir. 5 A orta derecede deşarj akımına sahip kapasite (2.600 mAh). Bu hücre en yüksek deşarj enerjisine sahiptir, ancak gücü en düşüktür.
Bir kapasitöre voltaj uyguladığınızda, kapasitörün tamamen şarj olması biraz zaman alır. Bu süre zarfında kondansatörden akım geçer. Aynı şekilde bir kondansatörün üzerine yük koyarak deşarj ettiğinizde kondansatörün tamamen boşalması biraz zaman alır.
Bir kondansatör şarj edildiğinde, voltaj kaynağından kondansatöre doğru akım akar. Çoğu devrede direnç, kapasitörle seri olarak çalışır. Örneğin direncin 10 kOhm ve kapasitansın 100 µF olduğunu varsayalım. Örneğin, aşağıdaki direnç ve kapasitans kombinasyonlarının tümü bir saniyelik bir zaman sabiti üretir.
Sanyo UR18650F en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir ve orta düzeyde yük altında birkaç saat boyunca bir dizüstü bilgisayar veya e-bisiklet için güç kaynağı olarak kullanılabilir. Karşılaştırıldığında Sanyo UR18650W daha düşük bir güç yoğunluğuna sahiptir ancak 20A akım sağlayabilir. A123 LFP teknolojisi en düşük güç yoğunluğuna sahiptir ancak 30A sürekli akımla en yüksek güç değerini sunar. Spesifik enerji yoğunluğu, pil kapasitesinin ağırlığına (Wh/kg) oranını ifade eder; Enerji yoğunluğu hacim (Wh/l) ile ilişkilidir.
Örneğin ilk aralıktan sonra kapasitör voltajı akü voltajının %2'si olur. Yani akü voltajı 9V ise, kapasitör voltajı ilk aralıktan sonra 6V'un biraz altındadır ve tam şarjdan itibaren 3V'un biraz üzerinde kalır.
İkinci zaman aralığında kapasitör akü voltajının 9V'u kadar değil, ilk şarj ile akü voltajı arasındaki farkın %2'si kadar artar. Bu işlem tekrarlanır: her zaman aralığında kapasitör, başlangıç voltajı ile toplam voltaj arasındaki farkın %2'sini artırır. Ancak sadece birkaç zaman sabiti içinde kapasite tam yüke çok yaklaşır.
Ragon şeması, gerekli çalışma süresini korurken gerekli deşarj gücü gereksinimlerini karşılamak için en uygun lityum iyon sisteminin seçilmesine yardımcı olabilir. Yüksek deşarj akımına ihtiyaç duyulursa 3,3 dakikalık çapraz çizgi A123'ü (pil 1) gösterecektir. A123, 3,3 dakika boyunca 40 W'a kadar güç sağlayabilecek. Sanyo F (pil 4) biraz daha zayıftır ve aynı 3,3 dakikalık sürede zaten 36 W sağlayabilir. Pil ömrüne odaklanarak 33 dakikalık diyagonali analiz edelim. A123 (pil 1), gücü bitmeden bu süre zarfında 5,8 watt güç sağlayacaktır. Daha yüksek kapasiteye sahip olan Sanyo F (pil 4), aynı sürede yaklaşık 17 watt verme kapasitesine sahiptir.
Bisiklet Temelleri
Bu ek, enerji depolama cihazları için elektrokimyasal yöntemleri açıklayan Bölüm 2'ye atıfta bulunmaktadır. Bu uygulama uygulaması aynı zamanda pil testini de kapsayacak şekilde genişletilebilir. Tekrarlanan şarj ve deşarj döngüsüne döngü denir. Çoğu zaman, şarj ve deşarj, ayarlanan voltaja ulaşılana kadar sabit bir akımda gerçekleştirilir.
Her ikisi de çevrim sayısının bir fonksiyonu olarak inşa edilmiştir. Bu eğriye güç eğrisi denir. Uygulamada ücrete genellikle bant genişliği denir. Güç belirli bir değere düşerse, gerçek çevrim sayısı kapasitörün ömrünü gösterir. Genel olarak ticari kapasitörler yüzbinlerce döngü boyunca çalıştırılabilir.
Ancak Ragon grafiğinin yeni elementlerin özelliklerini gösterdiğini ve bu durumun ne yazık ki geçici olduğunu unutmamak gerekir. Güç ve enerji gereksinimleri hesaplanırken, döngüsel çalışma ve yaşlanmadan kaynaklanan bozulma süreçleri dikkate alınmalıdır. Pil kullanan cihazlar ve sistemler, güç kaynaklarının kademeli olarak orijinal gücün yaklaşık yüzde 70-80'ine kadar azalmasını tolere edecek şekilde tasarlanmalıdır. Pil parametrelerini etkileyen diğer bir faktör de düşük sıcaklıktır. Ragon'un haritası bu konuyu hesaba katmıyor.
Beş döngü, her döngü farklı bir renkle çizilerek, akım ve gerilime karşı zamana göre gösterilir. Işık sinyali kapasitöre uygulanan akımı temsil eder. Koyu renkli şekil ölçülen voltajı gösterir. Beş döngü için gerilim ve akım-zaman gösterilmektedir.
Bu kapasitörün davranışı açıkça ideal olmaktan uzaktır. Kendi kendine deşarjın artması, şarj ve deşarj voltajının zamanın bir fonksiyonu olarak üstel olarak oluşmasına neden olur. Daha yüksek eşdeğer seri direnç ayrıca her yarım döngüde büyük bir voltaj düşüşüne neden olur, bu da gücü ve çıkışı önemli ölçüde azaltır.
Yapısal olarak pilin dayanıklı ve düzenli kullanıma dayanıklı olması gerekir. İzin verilen yük aralığının ve mevcut kapasitenin aşırı derecede genişletilmesi, aşınmanın artmasına neden olur ve sonuçta akünün kullanım ömrünü önemli ölçüde azaltır. Düzenli yüksek deşarj akımlarına yönelik gereksinimler varsa, akü sisteminin bu gereksinimleri karşılayacak şekilde seçilmesi gerekir. Bir benzetme, dizel bir kamyon ile bir spor arabayı güçlendirilmiş bir motorla karşılaştırmak olabilir. Yaklaşık olarak aynı güce sahip olan bu araçlar, kesinlikle farklı bölgeler uygulamalar. Bu karşılaştırma aynı zamanda, özelliklerinin çeşitliliği operasyonlarının nüanslarını belirleyen piller için de geçerlidir.
Şekil 1 ve 2 bireysel şarj ve deşarj eğrilerini göstermektedir. Açık Döngüde Potansiyel Akım Potansiyostatik Tutma Dinlenme Potansiyeli DC Akış Dinlenme Noktasında. Şarj veya deşarj aşamasından başlatılabilir. Döngü sona erdiğinde veya bitiş kriterine ulaşıldığında ölçüm durdurulur.
Her kanal için ayrı durdurma kriterleri belirleyebilirsiniz. Akımları, voltaj limitlerini ve maksimum süreleri siz seçersiniz. Deşarj işlemini sabit akım, sabit güç veya sabit yük olmak üzere üç farklı modda gerçekleştirebilirsiniz.
Ragon grafiği ayrıca kapasitörler, volanlar, akış pilleri ve yakıt hücreleri gibi diğer güç kaynaklarının güç gereksinimlerini hesaplamak için de kullanılabilir. Ancak bir tanktan sağlanan yakıtı kullanan içten yanmalı motorlar ve yakıt hücreleri için bu program ayrı olarak sağlanan yakıtı hesaba katmadığı için geçerli değildir. Benzer grafikler, güneş panelleri ve rüzgar jeneratörleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının optimal özelliklerini bulmak için de kullanılır.
Döngü, şarj etme veya boşaltma adımı durma kriterine ulaştığında bir sonraki adımla devam eder. Voltaj ayarı etkinleştirilirse şarj adımı, voltaja geçiş sırasında hiçbir şarjın kaybolmamasını sağlamak için galvanostatik koşullar altında çalışan potansiyostatik bir adıma dönüşür. Gerilim sonlandırma adımı, kullanıcı tarafından belirlenen süreye ulaşıldığında veya akım sınır değerin altına düştüğünde sona erer.
Ek dinlenme süresi boyunca hücre kapatılır. Bu süre sonunda hücre tekrar açılarak bir sonraki adıma geçilir. Her döngüden sonra güç eğrisi parametreleri hesaplanır. Değerler hem şarj hem de deşarj fazları için hesaplanır. Deney tamamlandığında hücre kapatılır.
GEÇİŞ SÜRECİ bir devrede yerleşik bir rejimden diğerine geçiş sürecidir. Böyle bir işlemin bir örneği, bir kapasitörün şarj edilmesi ve boşaltılmasıdır. Bazı durumlarda, akımdaki değişim çok hızlı gerçekleşmediğinde, sabit akım yasaları değişen akımlara da uygulanabilir. Bu durumlarda anlık akım değeri devrenin tüm kesitlerinde hemen hemen aynı olacaktır. Bu tür akımlara denir yarı sabit
Yaşam döngüsü birçok değişkene bağlıdır. Limit voltajı, Şarj ve deşarj için kullanılan akım, Sıcaklık. . Güç azalması, daha yüksek voltaj limitlerine yüklenen numunelerde daha belirgindir. 0V'ye şarj edilen bir kapasitör, 500 döngüden sonra %20 güç kaybetti.
Daha yüksek potansiyellerde ciddi performans düşüşü esas olarak elektrokimyasal Faradaik reaksiyonlar elektroliti bozduğunda meydana gelir. Bu, elektrot yüzeyini tıkayabilir, gaz oluşturabilir, elektrotlara zarar verebilir ve başka olumsuz etkilere neden olabilir.
KONDANSATÖRÜN BOŞALTILMASI. Yüklü bir kapasitörün plakaları İLE dirençle yakın R o zaman akım bu dirençten akacaktır. Ohm'un zincirin homojen bir bölümü için yasasına göre
IR= sen,
Nerede BEN Ve sen– devredeki akımın anlık değerleri ve kapasitör plakalarındaki voltaj. Bunu göz önünde bulundurarak ve Ohm yasasını forma dönüştürüyoruz
Çeşitli şarj ve deşarj akımları
Yaşam döngüsü aynı zamanda uygulanan akıma da bağlıdır. Şekilde farklı şarj ve deşarj akımlarına sahip üç kapasitans gösterilmektedir. Şekil 5 ve tablodaki 5 A ve 15 A ölçümlerinin başlangıç kapasitansları arasındaki yaklaşık anlaşmaya dikkat edin. 5A ve 15A'lık iki kapasitör arızalanmadan önce oldukça sıcaktı.
Isı, elektrolitin bozulmasına neden olabilir ve servis ömrünü önemli ölçüde azaltabilir. 15 A'da çevrilen kapasitör, testin sonunda o kadar şişmişti ki, yırtılmaması şaşırtıcıydı. Yüksek güçlü uygulamalar için birden fazla enerji depolama cihazı genellikle seri ve paralel devrelerde birleştirilir. Seri bağlı kapasitörler için denklem 5 ve 6 geçerlidir.
Şöyle diferansiyel denklem değişkenler ayrılır ve entegrasyondan sonra kapasitör yükünün zaman içindeki değişim yasasını elde ederiz
Nerede Q 0 - kapasitörün ilk şarjı, e- temel doğal logaritma. İş R.C. zaman boyutuna sahip olana denir rahatlama vakti T . İfadenin (2) zamana göre farklılaştırılmasıyla akım değişim yasasını buluruz:
Bireysel kapasitör voltajları yığındaki toplam voltajı verecek şekilde toplanır. Şekil 6 seri bağlı bir kapasitör bankasının devresini göstermektedir. Bir yığındaki tüm hücrelerin aynı parametrelere sahip olması durumunda yığının dengeli olduğu söylenir.
Her bir kanal, hücre üzerindeki voltajı ölçer. Performans eğrileri yığın düzensizliklerini gösteremez. Tüm hücreler aynı akımı aldığından kapasiteleri aynıdır. Yığınlar, iki yaygın rahatsızlığın etkisini göstermek için kasıtlı olarak dengesizleştirildi. Bu ihlalleri tespit etmek için farklı planlar kullanıldı.
, (3)
Nerede BEN 0 - o andaki devredeki akım gücü T= 0. Denklem (3)'ten, t'nin devredeki akım gücünün azaldığı süre olduğu açıktır. e bir kere.
Dirençte açığa çıkan ısı miktarının zamana bağlılığı R Bir kapasitör boşaldığında Joule-Lenz yasasından bulunabilir:
Farklı kapasitelere sahip dengesiz yığın
Test şarj aşamasıyla başladı. Tek hücrelerin voltajı, yardımcı bir elektrometrenin üç kanalıyla ölçüldü. Şekil 7, bu testten elde edilen verilerin bir görünümünü göstermektedir. Her kanalın maksimum voltajları, döngüye göre şarj ve deşarj seviyelerine göre yapılandırılır.
3V'den küçük sapmalar muhtemelen aşağıda açıklanan kaçak akım dengesizliğinden kaynaklanmaktadır. Daha ilginç olanı şarj voltajıdır. Her biri yaklaşık 200 mV kadar aşırı yüklenmiştir. Gerilim dengesizliği çevrim numarasından bağımsızdır. Dengesiz kapasitör değerlerine sahip bir kapasitör bankasında, en yüksek kapasitanslara sahip kapasitörlerin etkin voltaj aralığı daha düşüktür. Bu voltaj değişimleri aynı zamanda enerji farklılıklarına da yol açar.
KAPASİTÖRÜN ŞARJ EDİLMESİ.
Kapasitörün başlangıçta şarj edilmediğini varsayıyoruz. Zamanın bir anında T = 0 anahtar kapatıldı ve devreden kondansatörü şarj eden bir akım aktı. Kapasitörün plakalarındaki yüklerin artması, akımın geçişini giderek engelleyecek ve yavaş yavaş azaltacaktır. Bu kapalı devre için Ohm yasasını yazalım:
.
Ayrıldıktan sonra değişken denklemşu şekli alacaktır:
Başlangıç koşulunu dikkate alarak bu denklemin integralini almak
Q = 0 en T = 0 ve zamanın 0'dan 0'a değiştiği gerçeğini dikkate alarak T ücret değişir 0 önce Q, alıyoruz
veya potansiyelizasyondan sonra
q = 
. (4)
Bu ifadenin analizi, yükün C'ye eşit olan maksimum değerine t®a'da asimptotik olarak yaklaştığını gösterir.
Fonksiyonun formül (4)'te değiştirilmesi BEN(T) = dq/ dt, alıyoruz
. (5)
Enerjinin korunumu yasasından, herhangi bir zamanda bir kapasitör şarj edilirken, akım kaynağının işinin Dbir ist Joule ısısı miktarının toplamı kadar yara dQ, direnç üzerinde serbest bırakıldı R ve kapasitör enerjisindeki değişim dW:
dAist= dQ + dW,
Nerede dAist = Kimlik, dQ = BEN 2 Rdt, dW = D. Daha sonra rastgele bir an için T sahibiz:
bir ist (T)= = =C . (6)
Q(T)= =C . (7)
K(T)
= 
= . (8)
ÖLÇÜM YÖNTEMİ VE PROSEDÜRÜ:
Kapasitör içeren gerçek DC elektrik devrelerinde, kapasitörlerin geçici deşarj ve şarj işlemleri 10 -6 - 10 -3 s civarında gerçekleşir. Gözlem ve ölçüme uygun hale getirmek elektriksel parametreler Bu bilgisayar modelinde geçici işlemler sırasında kapasitörün kapasitansındaki artış nedeniyle bu süre önemli ölçüde artar.
DENEY 1
Deşarj yöntemini kullanarak bir kapasitörün kapasitansının belirlenmesi
1. Aşağıda Şekil 2'de gösterilen ekranın çalışma kısmına kapalı bir elektrik devresi monte edin. Bunu yapmak için öncelikle deney penceresinin sağ tarafında bulunan emf butonuna tıklayın. Fare işaretçisini ekranın noktaların bulunduğu çalışma kısmına taşıyın ve geçerli kaynağın bulunması gereken yerde uzatılmış işaret parmağı şeklindeki fare işaretçisine tıklayın. Fare işaretçisini görünen e.m.f. regülatörünün kaydırıcısına getirin, sol fare düğmesine tıklayın, basılı tutun, e.m.f. değerini değiştirin. ve 10 V'u ayarlayın. Benzer şekilde, diğer 4 akım kaynağını da devreye bağlayın. E.m.f.'nin toplam değeri Pil, seçeneğiniz için Tablo 1'de gösterilen değerle eşleşmelidir.
Aynı şekilde ekranın çalışma kısmına ayrıca 7 lamba L1-L7 (düğme), Anahtar K (düğme), voltmetre (düğme), ampermetre (düğme), kondansatör (düğme) yerleştirin. Tüm öğeler elektrik devresiŞekil 1'deki şemaya göre kurulum kablolarını (düğme) kullanarak bağlayın.
2. "Başlat" düğmesine tıklayın. L7 lambası yanmalı ve düğmedeki yazı “Durdur” olarak değişmelidir. K tuşunu kapatmak için fare imlecini kullanın.
3. Devrede sabit bir akım oluşturduktan sonra (L5 ve L6 lambaları sönmeli ve L1-L4 lambaları yanmalıdır), elektrikli ölçüm cihazlarının okumalarını Tablo 2'ye yazın.
4. "Durdur" düğmesine tıklayın ve K tuşunu açmak için fare imlecini kullanın.
5. "Başlat" düğmesine iki kısa fare tıklamasıyla kapasitörün deşarj işlemini başlatın ve durdurun. Ampermetre okuması, kapasitörün ilk deşarj akımına karşılık gelecektir. BEN 0. Bu değeri Tablo 3'e kaydedin.
6. Anahtarı tekrar kapatın, kondansatörü şarj edin ve işlemi tekrarlayın. 5, 6 4 kez daha.
7. Her deney için hesaplayın BENT= BEN 0 /2.7, t gevşeme süresinden sonra kapasitör deşarj devresinde olması gereken akım gücüdür ve bu değerleri Tablo 3'e yazınız.
8. Kondansatörü boşaltma işlemini başlatmak için anahtar açıkken “Başlat” düğmesine basın ve aynı zamanda kronometreyi açın.
9. Kapasitör boşalırken ampermetre okumalarındaki değişimi dikkatle gözlemleyin. Kronometreyi durdurun ve ampermetre okuması I t'ye eşit veya ona yakın olduğunda eşzamanlı olarak "Durdur" düğmesine basın. Bu zaman değerini t 1 tablo 3'e kaydedin.
Anlam
BEN 0 , A
BENT, A
T, İle
Tablo 3. Ölçüm ve hesaplamaların sonuçları.
İŞLEM SONUÇLARI:
1. L1-L4 devre bölümü için Ohm yasasını kullanarak: ve Tablo 2'de verilen ölçüm sonuçlarını kullanarak bir lambanın direncini belirleyin.
2. Formülü kullanarak (bir kapasitör boşaldığında, 6 seri bağlı lambadan yarı sabit bir akım akar), kapasitörün kapasitansını belirleyin ve bu değerleri Tablo 3'e yazın.
3. Ölçüm hatalarını hesaplayın ve yapılan işin sonuçlarına göre sonuçları formüle edin.
DENEY 2
Kapasitör deşarjı sırasında yükte açığa çıkan ısı miktarının zamana bağlılığının incelenmesi
- Deney 1'de açıklananlara benzer eylemler gerçekleştirerek kapasitörü toplam emf değerine karşılık gelen bir voltaja şarj edin. senin seçeneğin için.
- "Durdur" düğmesine basın ve K tuşunu kapatın.
- Bağlı lambalar aracılığıyla kapasitörün 5 saniyelik kısmi deşarj işlemini gerçekleştirin. Bunu yapmak için "Başlat" düğmesine ve kronometreyi başlatma düğmesine aynı anda basın ve 5 saniye sonra "Durdur" düğmesine basarak kapasitörün boşalma işlemini durdurun.
- Ampermetre okumalarını Tablo 4'e kaydedin ve kapasitörü orijinal voltajına kadar yeniden şarj edin.
- Kapasitör deşarj işleminin süresini sürekli olarak 5 saniye artırarak, deşarj süresi kapasitör üzerindeki yükün tamamen kaybolmasına karşılık gelene kadar bu deneyleri gerçekleştirin. (Kapasitör üzerindeki voltaj ve lambalardan geçen deşarj akımı sıfıra yakın olmalıdır). Deşarj akımı ölçümlerinin sonuçlarını Tablo 4'teki uygun hücrelere kaydedin.
Tablo 4. Ölçüm ve hesaplamaların sonuçları
İŞLEM SONUÇLARI:
DENEY 3
Bir kapasitörün direnç yoluyla şarj edilmesi sürecinde enerjinin korunumu yasasının kontrol edilmesi
Şek. 3
- Şekil 3'te gösterilen devreyi deneyim ekranının çalışma kısmına monte edin. 5 lambaya paralel bağlanan bir voltmetre, dış direnç üzerindeki voltajı gösterecek ve bir ampermetre, yük ve akım kaynaklarından geçen akımı gösterecektir. Kondansatör üzerindeki voltaj program tarafından otomatik olarak belirlenir ve kondansatörün üzerindeki monitör ekranında volt olarak gösterilir.
- Toplam emk'yi ayarlayın. Seçeneğiniz için Tablo 1'de verilen değere karşılık gelen mevcut kaynaklar.
- K tuşu açıkken “Başlat” düğmesine basın.
- Fare düğmesine basarak K tuşunu kapatın ve kapasitörleri şarj etme işlemine başlayın. Anahtarı kapatırken aynı zamanda kronometreyi başlatın.
- Dinlenme zamanı sayesinde T = RİLE“Durdur” düğmesine basarak işlemi durdurun ve elektrikli ölçüm cihazlarının okumalarını tablo 5'e kaydedin.
- "Seç" düğmesine basın ve tüm kapasitörlerdeki ve elektrikli ölçüm cihazlarındaki voltaj değerlerini sıfırlayın.
- Bu ölçümleri 4 kez daha tekrarlayın ve Tablo 5'in üst iki sırasını doldurun.
Tablo 5. Ölçüm ve hesaplama sonuçları
|
Hayır deneyimi. |
||||||
|
BEN, A |
||||||
|
U R, B |
||||||
|
Aist, J |
||||||
|
DK, J |
||||||
|
Q, J |
İŞLEM SONUÇLARI:
- Formül 6, 7, 8'e göre ve kapasitör üzerinde ölçülen voltaj değerleri U c mevcut kaynağın işini hesapla bir ist, kapasitör enerji değişimi DK ve yükün açığa çıkardığı ısı miktarı Q dinlenme süresine eşit bir şarj süresi boyunca.
- Aşağıdaki formülü kullanarak bir kapasitörün şarj edilmesi sırasında enerjinin korunumu yasasının yerine getirilip getirilmediğini kontrol edin: bir ist =DK + Q.
- Çalışmanızın sonuçlarına göre sonuçlar çıkarın.
Öz kontrol için sorular ve görevler
Öz kontrol için sorular ve görevler