GRUPA A – BADANIE WŁSNOŚCI OBWODÓW PRĄDU STAŁEGO

advertisement
Ćwiczenie 1
BADANIE WŁSNOŚCI OBWODÓW PRĄDU STAŁEGO
Wersja A
TEMAT: Badanie własności połączeń źródeł i odbiorników prądu
stałego.
Wstęp teoretyczny.
Ogniwa elektrochemiczne i akumulatory mają zdolność magazynowania
energii chemicznej, która może być z nich pobrana w postaci energii
elektrycznej.
Ilość zmagazynowanej w ogniwie lub akumulatorze energii jest określona
wielkością zwaną pojemnością elektryczną Q. Pojemność elektryczna jest
mierzona w amperogodzinach (Ah) i określa czas, w jakim można czerpać ze
żródła określony prąd I.
Q=It
Pobranie z ogniwa zmagazynowanej w nim energii powoduje bezpowrotne
zużycie ogniwa.
Natomiast akumulatory po wyładowaniu można z powrotem naładować,
przepuszczając przez nie prąd elektryczny. Procesy ładowania (dostarczania
energii ) i rozładowania (pobieranie energii ) dają się przy prawidłowej
eksploatacji cyklicznie powtarzać, co sprawia, że akumulator może pracować
przez dłuższy czas.
Na schematach oznacza się akumulatory i ogniwa w postaci symbolu
przedstawionego na rys. 3.1.
Rezystancja Rw - rezystancja wewnętrzna, reprezentuje rezystancję
elektrolitu, rezystancję elektrod i połączeń oraz oporu spowodowanego
polaryzacją elektrod. Rezystancja wewnętrzna Rw ogniw i akumulatorów jest
wielkością zmienną, zależną od takich czynników jak: temperatura, prąd
obciążenia, stopień rozładowania źródła. Wartość rezystancji wewnętrznej
akumulatorów jest rzędu milionów, np. dla akumulatorów kwasowych
1...20 m.
Napięcie miedzy rozwartymi zaciskami ogniw i akumulatorów nazywa się siłą
elektromotoryczną. Siła elektromotoryczna zależy od rodzaju elektrod i
elektrolitu, np. ogniwo Leclanchègo zbudowane z płytki węglowej C otoczonej
warstwą dwutlenku manganu MnO2 dalej elektrodach różnicę potencjałów ok.
1,5 V, natomiast akumulator kwasowy o elektrodach ołowiowych Pb i PbO2
zanurzonych w wodnym roztworze kwasu siarkowego H2SO4 daje siłę
elektromotoryczną równą ok. 2 V.
Układ kilku połączonych ogniw lub akumulatorów tworzy baterię. Połączenie
równoległe (rys. 3.2a ) stosuje się w celu zwiększenia pojemności, natomiast
połączenie szeregowe ( rys. 3.2b ) – w celu zwiększenia siły
elektromotorycznej
Ogniwo obciążone rezystorem R tworzy obwód zamknięty (rys. 3.3 ), przez
który płynie prąd elektryczny
I=E/(R+Rw)
Różnica potencjałów U na zaciskach ogniwa obciążonego jest mniejsza od
siły elektromotorycznej E o spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej RwI
U=E-RwI
1. Pomiary rezystancji wewnętrznej źródeł napięcia.
Wykonać pomiary w układzie przedstawionym na rys.1. Badane źródło
napięcia lub zestawy źródeł przyłączyć do zacisków A,B. Wyłącznik
umożliwia dołączenie obciążenia, które stanowi rezystor R i miliamperomierz
mA.
Na podstawie wskazań przyrządów przy rozwartym i zwartym
wyłączniku ze wzoru
RB=
U BO  U B
U
U
I  B  BO
RV
RV
UBO- napięcie przy wyłączniku rozwartym,
UB- napięcie przy wyłączniku zwartym,
I – prąd mierzony miliamperomierzem.
obliczyć rezystancję wewnętrzną źródła lub zestawu źródeł.
Wykonać po trzy pomiary, przy trzech różnych wartościach prądu I
nastawianych rezystorem R. Wyniki zapisać w tabeli 1.
Porównać wartości rezystancji wewnętrznych badanych źródeł.
Sprawdzić zależność, że przy połączeniu szeregowym rezystancja
wewnętrzna źródeł RBz jest N razy większa od rezystancji wewnętrznej RB
pojedynczego źródła, natomiast w połączeniu równoległym RBz= RB/N.
Czy siła elektromotoryczna EBz dla N jednakowych źródeł połączonych
szeregowo jest N razy większa niż siła pojedynczego źródła.
W
A
RB1
EB1
RB2
RB1
RB
EB
R
+
UB
V
mA
EB1
RB3
B
Rys.1. Schemat układu do pomiaru rezystancji wewnętrznej źródeł.
Tabela 1.
Źródło napięcia
UBO
V
UB
V
I
mA
RB
Ω
RBśr
Ω
RV = ……….
Ogniwo
pojedyncze
Trzy ogniwa połączone
szeregowo
Trzy ogniwa połączone
równolegle
RBobl =……………..
2. Pomiary siły elektromotorycznej źródła prądu stałego.
Pomiary wykonujemy w układzie przedstawionym na rys.2. Do ogniwa o sile
elektromotorycznej E i rezystancji wewnętrznej RW dołączony jest rezystor
dekadowy R i miliamperomierz mA o rezystancji wewnętrznej RA .
Wykonać dwa pomiary, przy różnych wartościach rezystancji rezystora
dekadowego R1’ i R2’.
Wartość siły elektromotorycznej E obliczamy ze wzoru:
E  R2  R1 
I1 I 2
I1  I 2
R1  R A  R1'
, R2  R A  R2'
Jeżeli pomiary są wykonywane przy różnych zakresach pomiarowych
miliamperomierza, należy uwzględnić zmianę rezystancji wewnętrznej RA.
Wyniki pomiarów i obliczenia umieścić w tabeli 2.
R
mA
RW
RA
E
Rys.2. Schemat układu do pomiaru siły elektromotorycznej ogniwa.
Tabela 2.
RA=……………….
R1’
Ω
R1= RA+R1’
Ω
RA=……………….
I1
mA
R2’
Ω
R2= RA+R2’
Ω
E
I2
mA
V
3. Badanie wpływu prądu obciążenia na napięcie ogniw .
Pomiary wykonujemy w układzie przedstawionym na rys.3. Do ogniwa
przyłączamy zmienne obciążenie R w szerokich granicach od 5 - 1000 Ω.
Mierzymy wartość prądu w obwodzie I i napięcie U na ogniwie. Wykonać
serię pomiarów dla dwóch różnych ogniw . Wyniki odnotować tabeli 3. Na
podstawie wyników pomiarów narysować charakterystykę zewnętrzną dla
badanych ogniw U=f(I). Wyjaśnić jej przebieg.
W
A
RW
V
R
E
Rys.3. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki
zewnętrznej źródła napięcia stałego.
Tabela 3.
R Ω
U1 V
I1 A
R
U2
I2
Ω
V
A
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards