Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 25 frågor/svar hittade Elektricitet-Magnetism [20839] Vi har genomfört en fysiklabb med våra elever där en spänning på 3 V lades över en kromnickeltråd, ca 80 cm lång, tvärsnittsdiamter 0,2 mm. Uppgiften gick ut på att undersöka hur spänningen varierade med avståndet från en fast punkt i ena änden av tråden. Resultatet resoneras kring utifrån fältstyrkan i ett homogent elektriskt fält. Nu till min fråga: Vi ville gärna göra laborationen tillsammans med kemiläraren som vid samma tillfälle höll på med elektrokemi och citronbatterier. Vår tanke var att byta ut spänningskuben i labben mot tre seriekopplade citroner (som ger en spänning på ca 3 V om de enbart är kopplade till en multimeter). Problemet var att när vi ersatte spänningskuben med citronerna uppvisade multimetern inte längre någon spänning från citronerna. Vad kan detta bero på? Vi har funderat lite kring om det kan ha att göra med att citronbatteriet inte "klarar av" resistansen i kretsen, men om det är så, hur förklarar man det med korrekta teorier och begrepp? Om det beror på något annat, vad är förklaringen då? Tacksam för svar! Svar: När du mäter spänningen hos ett citronbatteri med en multimeter får du ett ändligt värde på 1.1 V eftersom strömmen är mycket liten - en multimeter har mycket hög inre impedans. När du kopplar in kromnickeltråden i kretsen kommer det mesta av spänningsfallet vara i batteriet (som alltså har hög imedans), så att spänningen över det externa motståndet blir liten. Man kan även uttrycka det så här: Det finns för få joner i citronerna för att laddningstransporten skall vara effektiv. Med tre seriekopplade citronbatterier kan man få en lysdiod att lysa lite grann. Citronbatterier beskrivs i fråga 17625 Se även videon i länk 1 och en mycket detaljerad förklaring till citronbatterier och galvaniska element i länk 2. Nyckelord: batteri [25]; 1 https://www.youtube.com/watch?v=AY9qcDCFeVI&fs=1&hl=sv%5FSE Elektricitet-Magnetism [20826] har fått ut dessa värden mA V
67,6 - 1,384
32,8 - 1,426
27,4 - 1,430
21,2 - 1,439
17,7 - 1,446
14,8 - 1,451
12,8 - 1,453
11,4 - 1,454 Jag vet att man ska använd sig av U=-Ri ⋅I+E
men kan ni visa hur man ska göra? jag förstår inte riktigt hur jag ska fortsätta. tack!
Svar: U = -I*Rinre + EMK Detta är en rät linje med lutningen -Rinre. Skärningspunkten med U-axeln (den vertikala) är EMK. Sedan kan du t.ex. använda ett program (t.ex. FooPlot U = -1.35I + 1.47 där intercept och lutning är anpassade till data. Detta betyder alltså att EMK för batteriet är 1.47 V och inre resistansen 1.35 ohm. Nyckelord: batteri [25]; resistans [15]; Elektricitet-Magnetism [20594] Ursprunglig fråga: 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? Svar: Förluster i batteriet brukar parametriseras genom att batteriet får en inre resistans Ri, se Inre_resistans 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 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 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) = 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. Nyckelord: batteri [25]; verkningsgrad [26]; Elektricitet-Magnetism [20528] Svar: Länk 1 är en lätt förvirrad diskussion om seriekoppling av battericeller. Länken batteri innehåller lite om hur battericeller fungerar. Nyckelord: serie- och parallellkoppling [19]; batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [20518] 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 Svar: 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. Nyckelord: batteri [25]; energilagringssystem [7]; 1 http://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html Elektricitet-Magnetism [19463] Svar:
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 Nyckelord: batteri [25]; serie- och parallellkoppling [19]; [19377] 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? Svar: 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 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 Nyckelord: batteri [25]; 1 http://www.kjell.com/fraga-kjell/hur-funkar-det/elelektronik/batterier/batteriet-i-narbild Elektricitet-Magnetism [19362] 1.Vart kommer materialen man gör batteriet ifrån?
2. Hur görs de? Svar:
Det enklaste batteriet att tillverka själv är ett batteri med zink, koppar och en citron, se fråga 17625 Se även fråga 17476 Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [18590] Tacksam för svar Svar: 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 Nyckelord: batteri [25]; elektrisk krets [7]; Elektricitet-Magnetism [18245] 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 Svar: 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 Nyckelord: elektrisk ström, hastighet [4]; elsäkerhet [18]; batteri [25]; Elektricitet-Magnetism, Materiens innersta-Atomer-Kärnor [17654] Ursprunglig fråga: Svar: 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 För att "förstå" atomära system löser man en ekvation, schrödingerekvationen (SE), se Schrödinger_equation SE tar inte hänsyn till relativistiska effekter, t.ex. att en elektrons massa beror av dess hastighet (speciella relativitetsteorin). Diracekvationen (Dirac_equation 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 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: 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? Slutligen kan jag inte låta bli att citera den avslutande meningen i artikeln: Finally, we note that cars start due to relativity Nyckelord: kvantmekanik [30]; batteri [25]; relativitetsteorin, speciella [45]; 1 http://www.unt.se/uppsala/kravs-en-einstein-for-att-starta-bilen-1220168.aspx Elektricitet-Magnetism [17625] Svar: 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 Bilden nedan från Galvanic_cell 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. Nyckelord: batteri [25]; 1 http://hilaroad.com/camp/projects/lemon/lemon_battery.html Elektricitet-Magnetism [17476] Svar: 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 U i ett belastat batteri är U = EMK - I*Rinre där I är strömmen och Rinre batteriets inre resistans. Hoppas detta är lite klarare! Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [17136] 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! Svar: 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 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) 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 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 Nyckelord: batteri [25]; *kemi [22]; Elektricitet-Magnetism [15368] Svar: Nyckelord: batteri [25]; Blandat [14859] Svar: Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [14810] Svar: Se även fråga 7782 Nyckelord: batteri [25]; 1 http://en.wikipedia.org/wiki/Volta Elektricitet-Magnetism [13092] Svar: 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 Nyckelord: batteri [25]; *kemi [22]; Elektricitet-Magnetism [12859] Svar: 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.
Nyckelord: batteri [25]; 1 http://www.radron.se/upload/testrapporter/testrapport_batteriladdare_1_03.pdf Elektricitet-Magnetism [12040] Svar: Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [12400] Svar: 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. Nyckelord: batteri [25]; 1 http://electronics.howstuffworks.com/battery.htm Elektricitet-Magnetism [11503] Svar: Länk 1 beskriver en mer lovande möjlighet med organiska batterier. Se även fråga 823 Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [10551] Svar: När ett batteri börjar bli dåligt händer två saker: 1. Spänningen sjunker (obelastat) 2. Den inre resistansen ökar. Se även fråga 135 Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [7782] Svar: Läs mera i Sten von Friesens bok "Om mått och män", sid 83. Nyckelord: batteri [25]; Elektricitet-Magnetism [823] Svar:
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 [25]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.