Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

23 frågor/svar hittade

Elektricitet-Magnetism [20594]

Fråga:
Hej! Jag har gjort en labb i fysik där man skulle bestämma batteriets maximala effekt. Jag mätte resistans och spänning i en metalltråd för att sedan plotta en PI-graf med hjälp av mina mätvärden. Trådens resistans R varierades genom längden. Nedan återges uppmätta värden på effekten P som funktion av strömmen I. Kurvan är en kvadratisk anpassning till punkterna.

Ekvationen till grafen jag får ut blev

P = -0.376I²+ 1,304I + 8,759 x 10 ^-3.

Min fråga är vad de olika koefficienterna står för och varför?
/Albert J, kitas gymnasium, göteborg

Svar:
Hej Josefin/Albert!

Förluster i batteriet brukar parametriseras genom att batteriet får en inre resistans Ri, se Inre_resistans och fråga 17476 .

Eftersom den sista termen i ditt uttryck ovan är mycket liten (0.008) kan vi bortse från denna. Dessutom måste ju den utvecklade effekten vid strömmen noll vara noll (kurvan måste gå genom origo). Ditt uttryck reduceras då till

U = -a*I2 + b*I (1)

där a och b är fria parametrar.

Om vi tillämpar Kirchhoffs spänningslag på kretsen (se Kirchhoffs_lagar#Kirchhoffs_spänningslag ) får vi

EMS = Ri*I + R*I

där EMS är batterispänningen utan belastning (se fråga 17476 ).

Utvecklade effekten i tråden är

P = U*I = R*I*I = (EMS-Ri*I)*I = EMS*I - Ri*I2

dvs

P = -Ri*I2 + EMS*I (2)

Om vi jämför (1) och (2) kan vi identifiera
a med inre resistansen Ri och
b med batterispänningen utan belastning EMS.

Vi får alltså Ri=0.376 Ω och EMS=1.304 V.

För maximal effekt kan vi derivera uttrycket (2):

P´ = -Ri*I*2 + EMS

För maximum skall P´ vara noll:

Imax = EMS/(2*Ri) = 1.304/(2*0.376) = 1.73 A (3)

Denna ström ger alltså maximal effekt i det yttre motståndet. Är detta ett bra val för t.ex. en glödlampa? Enligt (3) blir det yttre motståndet R lika med inre resistansen Ri. Detta betyder att det utvecklas lika mycket effekt i batteriet som i glödlampan (batteriet blir varmt), vilket är slöseri. Man bör alltså välja ett betydligt högre värde på det yttre motståndet.

Verkningsgraden = h = (nyttig effekt)/(total effekt) = R*I2/(R*I2+Ri*I2) =
R/(R+Ri) = 1/(1+Ri/R)

Verkningsgraden ökar alltså med ökande R (minskande I). Vid maximal ström är alltså verkningsgraden 0.5, dvs 50%. Det lämpligaste värdet på R är en kompromiss mellan hög ström och verkningsgrad. R=10*Ri ger t.ex. en verkningsgrad av 1/(1+0.1)= 91%. Idealet är naturligtvis att minska inre resistansen, men denna bestäms av hur batteriet är konstruerat.



/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; verkningsgrad [20];

1 http://24volt.eu/kalkylator_inre_resistans_batteri.php

*

Elektricitet-Magnetism [20528]

Fråga:
Hej hej, jag undrar varför det är så att det blir mer spänning om man seriekopplar batterier. Jag vet att det är för att de hjälper varandra och så, men varför jämnar de bara inte ut varandra. För ett batteri består ju av en plusladdad pol och en minusladdad pol. Den minusladdade polen har en överskott med elektroner som vill till den elektronfattiga sidan. Då när elektroner "åker" från den ena minuspolen till den andra så borde det ju vara så att den ena töms av elektroner så den jämnas ut med plussidan och det andra batteriet får mer elektroner till plussidan så den jämnas ut med minussidan, och då borde ju det ändå bara har "åkt" ett batteris kapacitet genom kretsen. Jag vet att det inte är så och om batteriet hade kunnat leda strömmen själv så hade ju elektronerna åkt genom den ledningen istället för kretsen och då hade den ju kortslutits av sig självt, så det går inte väl? Jag är i alla fall väldigt förvirrad över detta och det är förmodligen bara jag som tänker så här, men jag förstår inte hur det går ihop när det är flera batterier. Ett batteri funkar bra, 2+ inte bra. Skulle jag kunna få hjälp?
/Mary L, Norrhamman, Skellefteå

Svar:
Hej Mary! När det gäller elektronikkretsar är det enklast att betrakta de olika komponenterna som svarta lådor. Bry dig inte om hur komponenterna är uppbyggda, det räcker att veta vilka egenskaper de har sett utifrån. En battericell har egenskapen att spänningen mellan de två polerna + och - är t.ex. 1.5V (se figuren). Om du ansluter ytterligare en cell med - polen till + polen, så kommer den andra cellens - pol ligga på potentialen (spänningen i förhållande till jord) +1.5V eftersom polerna är förbundna med en ledare med mycket låg resistans. + polen på den andra cellen kommer då att ligga på 1.5+1.5=3V.

Länk 1 är en lätt förvirrad diskussion om seriekoppling av battericeller. Länken batteri innehåller lite om hur battericeller fungerar.


Nyckelord: serie- och parallellkoppling [13]; batteri [23];

1 https://www.physicsforums.com/threads/why-does-voltage-increase-when-batteries-are-connected-in-series.594520/

*

Elektricitet-Magnetism [20518]

Fråga:
Hej, har har en fråga angående fysiken till er:

Om man glömmer stoppa in laddaren i sin dator och sen ser man att strömsladden varit i eluttaget och den svarta lådan är varm. Varför blev denna låda varm trots den inte varit inkopplad? Hur fungerar komponenter som finns i den svarta lådan och vad har de för funktion?

MVH
/Svamp S, Fysikskolan, Skåne

Svar:
Det finns både mycket enkla och mycket avancerade konstruktioner av batteriladdare, se en mycket bra artikel i engelska Wikipedia: Battery_charger .

De oumbärliga komponenterna är

* en transformator för att transformera nätspänningen till några volt

* likriktare för att göra likspänning som passar till batteriet

* ett filter (kondensator) för att få en konstant likspänning

För de flesta applikationer behöver man en krets för att övervaka uppladdningen t.ex. genom att kontrollera batterispänningen. Eftersom delar av elektroniken i laddaren måste vara på hela tiden får man en viss uppvärmning bland annat i transformatorn. Laddaren värms alltså upp lite grann även om den inte är inkopplad till batteriet. Detta gäller även annan hemelektronik: även om apparaten är avstängd måste den kunna svara t.ex. på en fjärrkontroll.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; energilagringssystem [7];

1 http://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html
2 http://batteryuniversity.com/learn/article/all_about_chargers

*

Elektricitet-Magnetism [19463]

Fråga:
Om du har två seriekopplade batterier, hur kommer det sig att strömmen kan gå mellan batterierna? Alltså från det ena batteriets minuspol till det andra batteriets pluspol?
/Gustav E, Hagbyskolan, Linköping

Svar:
Pluspolen på det ena batteriet (b) är kopplad med en ledare till minuspolen på det andra (a), se nedanstående figur. Strömmen i kretsen måste vara densamma i varje punkt. Om den inte är det kommer laddning att ansamlas och laddningsbärarna påverka varandra så att ansamlingen av laddningsbärare försvinner.

      a   b

I I ----I I---I I---- | I I | | | --->--X---------- i

Jag uppfattar ditt problem så att du inte kan se varför det flyter ström från b till a. Eftersom dessa punkter är förbundna med en ledare kan man tycka att de har samma potential, så finns det inget som driver strömmen. I själva verket är resistansen inte exakt noll, så när det flyter ström i kretsen bildas en liten potentialskillnad mellan a och b.

Om spänningen över ett batteri är V så kommer spänningen över lasten X (t.ex. en glödlampa) att vara 2V.

Se även fråga 18590 .
/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; serie- och parallellkoppling [13];

*

[19377]

Fråga:
om två el-cyklar har varsin elektrisk hjul-drivmotor på 250 watt,

cykel 1 har ett batteripaket på 24 V & 10 Ah,

cykel 2 har ett batteripaket på 36 V & 10 Ah,

vad blir skillnaden, varför/vilken är att föredra?
/Yngve N, grundskolan, Lycksele

Svar:
Amperetimme (Ah eller A·h) är en måttenhet för elektrisk laddning. (1Ah = 3600 Coulomb). Enheten används ofta i samband med laddningsbara batterier.

Från effekt och spänning kan du räkna ut strömmen vid nominell last:

P = U*I

I = P/U

I1 = 250/24 = 10.42

I2 = 250/36 = 6.94 A

Batterierna varar då:

T1 = 10/10.42 = 0.96 tim

T2 = 10/6.94 = 1.44 tim

Se även Amperetimme , Ampere-hour och länk 1.

Man ser alltså att amperetimme inte är något bra mått på kapaciteten hos ett batteri. Det hade varit bättre att även multiplicera med spänningen och därmed få ett mått på energiinnehållet:

1: 24V*10Ah = 240 Wh = 0.240 kWh

2: 36V*10Ah = 360 Wh = 0.360 kWh
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

1 http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/batterier/batteriet-i-narbild

*

Elektricitet-Magnetism [19362]

Fråga:
Hej! Jag har några frågor gällande batterier.

1.Vart kommer materialen man gör batteriet ifrån? 2. Hur görs de?
/Matilda H, Trädgårdsstadsskolan, Tullinge

Svar:
Matilda! Det finns massor med olika kombinationer av material som fungerar som anod/katod i ett batteri, se Table_of_standard_electrode_potentials .

Det enklaste batteriet att tillverka själv är ett batteri med zink, koppar och en citron, se fråga 17625 .

Se även fråga 17476 och 17136 .
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [18590]

Fråga:
Hej. Vi läser just nu fysik och elektricitet i våra år fyra på skolan. I de material vi studerar så sägs det att elektronerna strömmar från minussidan på ett batteri till plussidan. Men jag har hört för länge sedan att elektronerna strömmar från plussidan som är plussladdad (altså har för mycket elektroner) till minussidan. Från vilken pol strömmar elektronerna?

Tacksam för svar
/Göran L, Aspuddens skola, Hägersten

Svar:
Göran! Du får skilja på vad som händer innuti strömkällan och vad som händer utanför.

Elektronerna går från minuspolen genom t.ex. en lampa till pluspolen. För att skapa en negativ laddning på minuspolen måste elektroner transporteras internt från pluspolen till minuspulen. Eftersom detta är motsatt det elektriska fältet kostar det energi. Transporten kan ske med ett batteri (kemisk energi används) eller en generator med ett magnetfält (mekanisk energi används).

Genom en konvention definierar man strömriktningen från plus till minus. I nedanstående enkla krets går strömmen i genom motståndet. Men för att inte spänningen i spänningskällan skall minska, så måste samma ström flyta i hela kretsen, inklusive i spänningskällan.

Se även fråga 17955 .



/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; elektrisk krets [7];

*

Elektricitet-Magnetism [18245]

Fråga:
Vi har haft tema kretsar kring el.

Klassen har tre frågor

1 Hur lång tid tar det för ett batteri att bli varmt?

2 Hur kan el rusa igenom vatten?

3 Hur kan el rusa så snabbt?

Mvh/ Klass 3B via Mona
/Mona T, Stenhagsskolan, Kista

Svar:
Hej Mona och 3b!

1 Är inte säker på att jag förstår frågan. Ja, om man drar mycket ström från ett batteri så blir batteriet varmt. Uppvärmningen beror på hur mycket ström man tar från batteriet. Sedan är det en annan sak att batterier fungerar dåligt om det är mycket kallt. En elektronisk kamera fungerar dåligt vid temperaturer under noll grader. Man bör därför förvara kameran i en ficka nära kroppen. Samma sak gäller allt som innehåller batterier, t.ex. mobiltelefonen. Bilbatteriet fungerar också dåligt när det är kallt, men det får inte plats i fickan!

2 I vatten finns lite salter lösta och förekommer som laddade joner. Även en liten del av vattenmolekylerna är joner. Det är dessa joner som transporterar elektriciteteten. Vatten leder ström ganska dåligt. Detta är orsaken till att man aldrig skall ha elektriska apparater så de kan ramla ner i t.ex. badkaret. Kroppen leder ström bättre än vatten (innehåller fler joner), så strömmen föredrar att gå igenom kroppen.

3 I en ledare transporteras elektriciteten av fria elektroner. När man sätter på spänningen får man ett elektriskt fält som fortplantas med ljushastigheten. Fältet får elektronerna att röra sig. I fråga 9549 finns en uträkning av drifthastigheten hos elektronerna. Den är förvånande låga några mm/sekund. Detta är alltså medelhastigheten i strömmens riktning. Elektronerna rör sig mycket snabbare men i slumpmässiga riktningar.
/Peter E

Nyckelord: elektrisk ström, hastighet [4]; elsäkerhet [16]; batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism, Materiens innersta-Atomer-Kärnor [17654]

Fråga:
Är det verkligen en relativistisk effekt att ett blybatteri har en spänning på 2V och inte 0.3V?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I dagens tidning, UNT, nämns att elektronerna i en blyatom i ett bilbatteri måste hålla så hög fart för att inte dras in i kärnan att elektronmassan ökar relativistiskt, och det rätt mycket, och att detta medförde att energiutbytet kan vara så stort som det är. Fråga: Är det en vanlig kinetisk energi hos elektroner som bidrar till den elektriska? Och hur sker d e t?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Hej Thomas! Du syftar på artikeln under länk 1. Att man behöver relativistiska korrektioner vid beräkningar av atomära nivåer är inget nytt. Detta gäller särskilt de innersta skalen. Det är däremot lite förvånande att relativitetskorrektionerna har så stor påverkan på elektriska egenskaper som ju styrs av de yttre skalen. Mer om detta nedan.

Som alltid vill jag emellertid varna för modellen att elektronerna är små laddade kulor som snurrar i banor kring kärnan och riskerar falla ner i densamma, se fråga 13733 och 17237 . Verkligheten är såpass annorlunda de bilder vi kan föreställa oss eftersom vår erfarenhet kommer från den makroskopiska världen där partiklar och vågor uppför sig "normalt".

För att "förstå" atomära system löser man en ekvation, schrödingerekvationen (SE), se Schrödinger_equation . För atomer som är mer komplexa än väteatomen är det inte trivialt att lösa SE och man tvingas till approximationer och omfattande iterativa processer.

SE tar inte hänsyn till relativistiska effekter, t.ex. att en elektrons massa beror av dess hastighet (speciella relativitetsteorin). Diracekvationen (Dirac_equation ) gör emellertid detta. Problemet är att den är ännu mer svårhanterlig.

Artikeln från Uppsala universitet (länk 2 är en light-version, originalartikeln är bitvis rätt svår att förstå för icke-specialister) redovisar en beräkning av energinivåerna i bly både icke-relativistiskt och relativistiskt. Man kan med den relativistiska lösningen mycket bra reproducera EMS (fråga 17476 ) för ett blybatteri. Den icke-relativistiska lösningen avviker emellertid väsentligt från de c:a 2V man observerar.

För tenn (som ligger ovanför bly i det periodiska systemet och borde likna bly) är den relativistiska effekten mycket mindre, vilket medför att tennbatterier är ganska värdelösa eftersom EMS är mycket liten. Anledningen är att tenn har betydligt lägre kärnladdning än bly (50 respektive 82), vilket innebär att elektronerna rör sig långsammare i tenn.

Det visar sig från räkningarna att det är framför allt 6s nivåerna (6s är bland valens-nivåerna i bly) som påverkas av relativistiska effekter. Eftersom s motsvarar rörelsemängdsmomentet 0 har dessa elektroner en liten men dock sannolikhet att befinna sig nära atomkärnan. På grund av blys höga kärnladdning rör de sig då mycket snabbt, och relativistiska effekter blir stora. Ökningen i elektronens massa gör att orbitalen krymper och fördelningen hos elektronmolnet förskjuts in mot kärnan.

Sammanfattningsvis beror effekten på att relativistiska effekter för elektroner nära blykärnan påverkar valensnivåerna, vilka i sin tur bestämmer EMS för blybatteriet.

Jag tycker artikeln är intressant av flera skäl:

  • Att man med grundläggande kvantmekanik kan beräkna makroskopiska storheter.
  • Relativistiska effekter är inte alltid små och knappt mätbara korrektioner.
  • Att man kan räkna på molekyler och joner.

Den relativistiska kontraktionen av 6s orbitalen förklarar även varför guld glimmar gult och varför guld är så lite reaktivt: What Gives Gold that Mellow Glow? . Se fråga 14685 för fler experimentella stöd för den speciella och allmänna relatiovitetsteorin.

Slutligen kan jag inte låta bli att citera den avslutande meningen i artikeln: Finally, we note that cars start due to relativity .
/Peter E

Nyckelord: kvantmekanik [26]; batteri [23]; relativitetsteorin, speciella [38];

1 http://www.unt.se/uppsala/kravs-en-einstein-for-att-starta-bilen-1220168.aspx
2 http://focus.aps.org/story/v27/st2

*

Elektricitet-Magnetism [17625]

Fråga:
Vi håller på att göra ett citronbatteri, vi vet hur vi ska koppla batteriet för att lampan ska fungera. Det vi skulle vilja ha hjälp med är att förstå varför det blir en redoxreaktion i citronen, vilka joner finns i citronen som gör att metallerna reagerar? Dessutom har vi en fråga hur man bäst ska seriekoppla citronen för att få ut så mycket volt som möjligt? Tack på förhand!
/Felicia W, Einar Hansengymnasiet, Malmö

Svar:
Ett batteri är en komponent bestående av en eller flera celler som innehåller lagrad energi som görs tillgänglig i elektrisk form för andra komponenter som är anslutna till den. Den vanligast förekommande typen av batteri lagrar energin elektrokemiskt (galvaniska celler).

Nedanstående video med dokumentation under länk 1 ger en utmärkt beskrivning av hur man tillverkar ett citronbatteri och hur man får ut högre spänning genom att seriekoppla flera batterier.

Citronen innehåller citronsyra (Citric_acid ) som är en karboxylsyra (Carboxylic_acid ). Eftersom det är en syra så bildar citronsyran tillsammans med vatten positiva vätejoner (Oxoniumjon H3O+) och negativa karboxyljoner. Dessa har ingen annan funktion i citronbatteriet än att transportera ström. Bilden nedan från Galvanic_cell visar ett exempel på hur en galvanisk cell är uppbyggd. Zn-anoden (som trots namnet är negativt laddad) omges av Zn-joner och Cu-katoden av kopparjoner. Från länk 2 kan man se att standardpotentialen för Zn är -0.76 och för Cu +0.34. En Zn-Cu cell borde då ge en spänning på 0.34-(-0.76)=1.10 V. I praktiken får man en lite lägre spänning, lite drygt 1 V i videon. Figuren visar att anoden avger positiva Zn-joner (vilket gör den negativt laddad) och katoden tar upp positiva Cu-joner (vilket gör den positivt laddad).

Då återstår bara ett problem vad gäller citronbatteriet: var kommer metalljonerna i elektrolyten ifrån? Så snart kopparn eller zinket kommer i kontakt med citronsyran så kommer en del metalljoner att gå ut i elektrolyten i form av Cu2+ respektive Zn2+. Eftersom det jämfört med cellen nedan finns få metalljoner i elektrolyten har citronbatteriet en mycket begränsad kapacitet, varför det endast är av intresse för demonstrationer. Det finns flera andra bättre kombinationer av elektrod-/elektrolytmaterial som ger både högre spänning och har bättre kapacitet.

Sajten under länk 1 innehåller flera andra intressanta experiment för skolan.



/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

1 http://hilaroad.com/camp/projects/lemon/lemon_battery.html
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/electrode.html

*

Elektricitet-Magnetism [17476]

Fråga:
Hej. Jag skulle gärna vilja ha en bra förklaring till polspänning och ems. Tycker att böckerna förklarar det väldigt ytligt.
/Tikki A, Rinmangymnasiet, Eskilstuna

Svar:
Tikki! Det finns en utmärkt artikel i Nationalencyklopedin om elektrokemi . Dessutom hittar man information i Wikipedia under Elektromotorisk_spänning och Inre_resistans .

EMS, Elektromotorisk spänning har ofta det vilseledande namnet EMK, Elektromotorisk kraft - det är ju ingen kraft utan en spänning.

EMS är den interna spänning en apparat eller cell innehar eller levererar, exempelvis induktiva komponenter eller batterier. EMS har enheten volt. Vanligast är användningen för batterier. EMS avser då den spänning ett batteri ger obelastat, alltså när ingen ström tas från batteriet.

Inre resistans (utgångsimpedans) används för att beskriva ström-spänningskarakteristiken av en spänningskälla, till exempel ett batteri, ett spänningsaggregat eller en förstärkare. Den inre resistansen gör t ex att man, om man ansluter en glödlampa till batteriet, inte får ut hela polspänningen från batteriet i lampan. Spänningen kommer nämligen att spänningsdelas mellan lampans resistans och batteriets inre resistans.

Polspänning är den faktiska spänning man får ut av en belastad strömkälla (en strömkälla som levererar ström). Polspänningen i ett belastat batteri är

EMK - I*Rinre

där I är strömmen och Rinre batteriets inre resistans.

Hoppas detta är lite klarare!
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [17136]

Fråga:
Hejsan! Först och främst undrar jag om det är möjligt att finna en formel för hur mycket elektricitet som skapas när man gjort en galvanisk cell, ex. zink och kol, förhållande till hur länge det laddas upp.

För det andra undrar jag om det finns en djupare förklaring till varför man ska använda sig av ämnen så långt ifrån varandra i spänningsserien som möjligt för att få högre spänning. Även varför kol är bra att använda som det ädla ämnet trots att det inte är med i spänningsserien. Tack!
/Agnes N, Magnus Stenbocksskolan, Helsingborg

Svar:
Agnes! Vi måste för det första skilja på uppladdningsbara batterier och icke uppladdningsbara batterier. I den första typen är processerna vid polerna reversibla (omvändbara) medan de i den andra typen inte är reversibla.

Vanliga batterier tillverkas så att de kan ge en viss laddning (kapaciteten mäts i ampere*timme) vid en viss spänning. Hur stor denna laddning är beror på vad batteriet innehåller och naturligtvis storleken på batteriet. Se vidare Electrochemical_cell .

Ett uppladdningsbart batteri har på samma sätt en viss kapacitet. Skillnaden är att man när batteriet är urladdat kan skicka en ström i motsatt riktning och på så sätt i princip återskapa batteriet som det var från början. Effektiviteten för laddningsprocessen är faktiskt ganska hög (70-100%, se Rechargeable_battery#Charging_and_discharging ). Man kan då lätt beräkna uppladdningstiden om man vet batteriets kapacitet och vilken uppladdningsström batteriet tål.

Vad man vill ha i ett batteri är hög kapacitet (varar länge) och hög spänning (ger hög effekt P=U*I). I Standard_electrode_potential_(data_page) finns värden på elektrodpotentialen för ett stort antal ämnen. Anledningen till att man inte använder sig av de extrema ämnena (de skulle kunna ge upp till 3-(-3)=6V spänning) är att de fungerar dåligt i praktiken. De kemiska reaktionerna som sker vid elektroden kan skada elektroden t.ex. genom att det bildas ett isolerande oxidlager innan batteriet är urladdat.

Att man ofta avänder kol är nog för att det är fullständigt inert (ej reaktionsbenäget) och förstörs därför inte samt att det leder ström bra. Det är dessutom mycket billigare än ädelmetaller.

En vanlig kombination är vad som något oegentligt kallas zinc-kol batteri (Zinc–carbon_battery ). Eftersom det utanför kolelektroden finns ett lager med mangandioxid (se nedanstående bild från Wikimedia Commons) borde borde det kallas mangan-zink batteri. Enligt tabellen med elektrod potentialer borde detta batteri ha en spänning på 0.95-(-0.76)=1.71V. I själva verket är reaktionerna lite mer komplicerade och spänningen är 1.5V.

Bilden nedan till höger visar ett urladdat batteri. Det är lätt att se varför denna typ av batteri inte är uppladdningsbart!

Urtypen för ett laddningsbart batteri är det vanliga bilbatteriet (Lead-acid_battery ). Ena elektroden består av Pb (bly) andra elektroden av PbO2 och elektrolyten av 33%-ig svavelsyra. När batteriet laddas ut förvandlas båda elektroderna till PbSO4 och elektrolyten blir till vatten. Spänningen är 2.1V per cell, så ett 12V batteri innehåller 6 seriekopplade celler. Denna typ har mycket bra egenskaper när det gäller uppladdning. Man bör emellertid undvika att låta batteriet stå urladdat länge, eftersom det kan bli svårt att ladda igen - elektrolyten har ju blivit rent vatten!



/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; *kemi [12];

*

Elektricitet-Magnetism [15368]

Fråga:
När jag var barn fick jag erfara att vissa (men inte alla) metaller har en tendens att verka brännande på tungan. Då man exempelvis sätter tungspetsen mot mynningen av en pennvässare upplever man en närmast elektrisk stöt orsakat av denna stickande metalliska smak. Vilket ämne kommer denna "smak" av och varför?
/Calle D, Stockholm

Svar:
Carl! Det är metalljoner som ger dig smaksensationen. Vissa metaller (järn, koppar) har en tendens att i kontakt med vatten bilda positiva joner. När metallen kommer i kontakt med vattnet vandrar några atomer ut i vattnet som positiva joner. Det byggs då upp en spänning i kontaktytan. Detta är samma sak som händer i ett batteri - enda skillnaden är att i ett batteri gör man en fullständig krets med en kabel och genom att använda en elektrolyt (vatten med joner i). Vissa metaller (t.ex. ädelmetaller guld, silver) har mindre tendens att bilda joner så de ger inte någon metallisk smak.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

*

Blandat [14859]

Fråga:
Jag hittar ingen bra kemisk förklaring till den kemiska reaktionen i voltas stapel, skulle ni kunna ge mig en sådan?
/Isabella W, Ljungenskolan, Höllviken

Svar:
Isabella! Egentligen en kemifråga, men länkarna Voltaic_pile och Electrochemistry#Electrochemical_cells ger en rätt fyllig beskrivning.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [14810]

Fråga:
När Volta hade byggt sin stapel och fått en massa spänning, hur kunde han "se" det då? På ett vanligt batteri syns det ju inte att det kan "driva ström", och han hade väl ingen glödlampa att koppla in som vi gör på fysiklabbarna? Och vad kallade han spänningen? Volt började man väl säga senare...
/jenny l, öjersjö storegård, öjersjö

Svar:
Hej Jenny! Volta tycks inte ha arbetat vidare med batteriet han uppfunnit, utan överlät till andra (t.ex. Galvani, Ampere, Örstedt) att studera elektriciteten. Att Volta använde ett grodlår för att detektera elektrisk ström tycks vara väl etablerat, men inte om han använde någon annan metod. Se vidare nedanstående länkar och artiklarna Volta, Alessandro, Voltas stapel och elektricitet i Nationalencyklopedin .
/Peter E

Se även fråga 7782

Nyckelord: batteri [23];

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Volta
2 http://www.draknet.nu/Kanda_kemister/Volta.pdf

*

Elektricitet-Magnetism [13092]

Fråga:
Varför laddas batterier upp av sig själva när man låter dem ligga en stund utan att koppla till en laddare?
/Marielle L, Nolaskolan, Örnsköldsvik

Svar:
Det som driver stömmen i ett batteri är joner som ändrar sin laddning vid elektroderna. Det måste då finnas joner av rätt typ nära rätt elektrod.

Effekten du beskriver är särskilt tydlig för ett bilbatteri: När man använder blyackumulatorn för att driva startmotorn i en bil kan man få en påtaglig erfarenhet av jontransportens nödvändighet. Vid ett startförsök är strömstyrkan genom startmotorn ett par hundra ampere, vilket kräver en mycket snabb och relativt stor kemisk omsättning i ackumulatorns celler. Praktiskt innebär detta att lösningen närmast elektroderna töms på sitt innehåll av joner varigenom laddningsutbytet med elektroderna efter en mycket kort stund helt stoppas, ackumulatorn är "död". Väntar man en stund med ett nytt försök hinner joner transporteras från lösningens inre till elektrodernas närhet varefter laddningsutbytet åter kan ske och startmotorn kan köra ett litet tag igen.

Eftersom batterier bygger kemiska reaktioner och eftersom reaktionshastigheten avtar med avtagande temperatur så fungerar alla sorters batterier sämre vid kyla, se länk 1. Vem har inte råkat ut för att den elektroniska kameran är död när man skall ta en fin bild av vinterlandskapet?

Se vidare mycket bra artiklar om batteri och cell i Nationalencyklopedin . Se även Battery_(electricity) .
/Peter E

Nyckelord: batteri [23]; *kemi [12];

1 http://www.batteryuniversity.com/partone-15.htm

*

Elektricitet-Magnetism [12859]

Fråga:
Hej, jag håller på med modellflyg och har en fråga om laddningsbara batterier, ni/cd och ni/mh hur ser laddströmmen ut till sådana betterier, är den jämn (kontinuerlig likström) eller är den "hackad", likriktad växelström? berätta gärna så mycket ni vet om laddning av dylika "celler", vilken typ av ström som är den bästa?
/Andreas L, Uppsala

Svar:
Andreas! Så vitt vi kunnat utröna från diverse webb-sidor så används kontinuerlig likström för uppladdning av återuppladdningsbara batterier. Den ström och spänning man använder kan dock variera under laddningsförloppet, som då delas upp i olika steg.

Man kan t.ex. börja med att hålla strömmen genom det batteri som ska laddas upp konstant tills ett visst utspänningsvärde nåtts ("huvudladdning" i bilden nedan). Detta följs då av en period där spänningen hålls konstant men laddningsströmmen långsamt avtar till noll ("absorptionsladdning"). I det läget är batteriet fullt uppladdat. Man kan dock, om batteriet får sitta kvar i laddaren under lång tid, låta laddaren periodiskt anlägga låg spänning och låg ström ("pulsladdning") för att kompensera för den långsamma urladdning som sker även om batteriet inte kopplas till någon extern last. (Bilden, som är hämtad från www.coulombi.com, indikerar att ytterligare steg kan läggas till, beroende på batterityp.)

Konsumentverket har nyligen låtit utföra en detaljerad test av ett antal olika batteriladdares prestanda. Studien beskrivs i en artikel i tidskriften Råd&Rön (nummer 1, 2003), och själva undersökningsrapporten finns tillgänglig via länk 1 nedan. Jag rekommenderar dig att titta på den!

Mer allmän information om uppladdningsbara batterier och hur man bäst handhar dem finns under länk 2.



/Margareta H

Nyckelord: batteri [23];

1 http://www.radron.se/upload/testrapporter/testrapport_batteriladdare_1_03.pdf
2 http://www.kjell.com/?page=/kjellfakta/batterier/

*

Elektricitet-Magnetism [12040]

Fråga:
I en bil är startmotor och strålkastare parallelkopplade. Om vi en kväll startar bilmotorn med halvljuset påslaget ser vi att lamporna lyser märkvärt svagare medan startmotorn arbetar. Förklara varför.
/Ewa T, Sundvall

Svar:
När startmotorn körs så dras ström från batteriet. Denna ström orsakar ett spänningsfall i batteriets inre resistans. Batteriets spänning miskar alltså, så lamporna lyser svagare.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [12400]

Fråga:
Hej, jag varför inte två stycken parallell kopplade batteri ger dubbelt så mycket kraft än 1 batteri? Jag undrar också varför en seriekoppling ger dubbelt så mycket, gör inte ett allt för invecklat svar men ganska avancerat kan det vara.... tack på förhand.
/Tobias R, Ugglums skola, Sävedalen

Svar:
Om du har ett batteri på säg 1.5 V kopplat till ett motstånd på 1 ohm så får du en ström på 1.5 A (U=RI). Om batteriet har en kapacitet på 10 amperetimmar varar det i 10/1.5 = 6.7 timmar. Om du i stället kopplar två likadana batterier parallellt, så går samma ström genom motståndet (spänningen över motståndet är densamma), men bara 0.75 A genom varje batteri. Detta eftersom totala strömmen genom varje del av kretsen måste vara konstant (1.5 A). Detta dubbla batteri varar alltså 10/0.75 = 13.3 timmar, dvs dubbelt så länge.

Om du kopplar batterierna i serie, så blir den totala spänningen över det sammansatta batteriet 1.5+1.5 V.

Se länk 1 och 2 för mer om batterier.
/Peter E

Nyckelord: batteri [23];

1 http://electronics.howstuffworks.com/battery.htm
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_%28electricity%29

*

Elektricitet-Magnetism [11503]

Fråga:
Vi försöker tillverka ett "Citronbatteri" och har kopplat det till en lampa på 1,5 volt. Men batteriet blir inte tillräckligt starkt för att få lampan att lysa. Vi har prövat att seriekoppla 2 citroner utan resultat. Finns det något knep? Finns det något annat sätt att påvisa att batteriet fungerar som kräver mindre ström än en lampa?
/Maria M, Nobelmuseet, Stockholm

Svar:
Ett citronbatteri är ett dåligt batteri. Det kan inte leverera tillräckligt med ström för att få en lampa att lysa. Med en högohmig voltmeter kan man mäta spänningen. En vanlig digital multimeter duger. En sådan drar visserligen också ström, men 10 miljoner gånger mindre än lampan.

Länk 1 beskriver en mer lovande möjlighet med organiska batterier.
/KS

Se även fråga 823

Nyckelord: batteri [23];

1 http://www.forskning.se/pressmeddelanden/pressmeddelanden/besvarliggronalgkanblibasforrekordbatteri.html

*

Elektricitet-Magnetism [10551]

Fråga:
Jag undrar varför två parallellkopplade lampor lyser lika starkt som om de vore var för sig om de kopplas till en bra spänningskälla, men inte lyser så starkt när spänningskällan är ett batteri?
/Elin H, Uppsala

Svar:
Detta har att göra med något som kallas inre resistans. Det verkar som att batteriet är seriekopplat med ett motstånd. För ett idealt batteri är detta motstånd lika med noll. För ett vanligt ficklampsbatteri kan det vara ett par tiondels ohm. När man belastar batteriet, sjunker spänningen, därför att man får ett spänningsfall över den inre resistansen.

När ett batteri börjar bli dåligt händer två saker:

1. Spänningen sjunker (obelastat)

2. Den inre resistansen ökar.
/KS

Se även fråga 135 och fråga 4728

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [7782]

Fråga:
Hur många volt hade det första batteriet?
/simon l, veingeskolan, veinge

Svar:
Enligt Voltas egen bild bestod det av 28 celler. Varje cell hade en silverplatta och en zinkplatta med en filtplatta emellan. Den var indränkt med utspädd svavelsyra. En cell bör ha gett 1 - 1.5 V. Batteriets spänning bör då ha varit 30 - 40 V.

Läs mera i Sten von Friesens bok "Om mått och män", sid 83.
/KS

Nyckelord: batteri [23];

*

Elektricitet-Magnetism [823]

Fråga:
Hej! Jag undrar om ni skulle kunna vara vänliga och skicka lite information om galvaniska element. Jag skulle också vilja veta historien om hur Luigi Galvani kom på sin uppfinning. Varma hälsningar Michaela, 9a
/Michaela P, Fribergaskolan, Danderyd, Brottby

Svar:
 Luigi Galvani (1737-1798) var en italiensk läkare som upptäckte att en strömpuls kunde orsaka muskelsammandragningar.

Han konstruerade också ett sorts batteri, galvaniska element, som var ett av de första användbara. Batteriet innehöll par av silver och zink-plattor. Mellan plattorna fanns en duk som var indränkt i en saltlösning.

Försök: Du kan själv göra ett liknande batteri genom att stoppa in två metallstickor av olika metall i en citron.

Galvani konstruerade batteriet för att göra medicinska undersökningar.

Se vidare Galvanic_cell

Nyckelord: batteri [23];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.