배터리

홍진영-사랑의 배터리+엄지 척 (12 월 2018).

Anonim

배터리

기본 전기


질문 1

배터리로 작동하는 전기 드릴을 만들고 싶다면 기본 셀 배터리 또는 2 차 전지 "# 1"을 사용하는 것이 더 낫습니다.> 대답 숨기기 대답 숨기기

"보조"셀 배터리는 전기 드릴과 같은 애플리케이션에 사용하는 것이 더 좋을 것입니다. 왜냐하면 그러한 많은 전원 셀을 "소모"속도로 폐기해야하는 것은 낭비 일 것입니다.

노트:

기본적으로이 질문의 핵심은 학생들에게 기본 셀과 보조 셀의 차이점을 연구하게하는 것입니다. 실용적인 맥락에서 질문을 골라 내면 더욱 흥미롭고 다른 실질적인 문제 (경제, 보전 등)도 포함됩니다.

질문 2

일반적인 "기본"세포 유형과 일반적인 "보조"세포 유형을 확인하십시오. 이러한 각 배터리 유형에 대해 표준 출력 전압을 식별하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

주요 세포 유형 및 전압 :

• 탄소 - 아연 : 1.5 볼트
• 알칼리 : 1.5 볼트
• 리튬 : 정확한 화학적 구성에 따라 1.8 ~ 3.65 볼트
• 수은 산화물 : 1.35 ~ 1.4 볼트

2 차 전지 유형 및 전압 :

• 납산 : 2.1 볼트
• 니켈 - 카드뮴 : 1.2 볼트
•은 - 아연 : 1.5 볼트

후속 질문 : 배터리에 사용되는 화학 물질에 관한 안전 및 환경 문제 중 기본 및 보조 유형 모두는 무엇입니까?

노트:

학생들에게 대답 섹션에 열거 된 것 이외의 몇 가지 세포 유형을 열거하게하십시오.

참고 : Electronic Engineer 's Reference Book, 5th edition (F. Mazda 편집) 20 장에서 가져온 일반적인 셀 출력 전압 데이터.

질문 3

배터리는 원자 사이의 화학 결합 형태로 에너지를 저장합니다. 완전한 회로가 배터리 단자에 연결되면 배터리 내부와 회로를 통해 전류가 시작됩니다. 회로가 형성 될 때 동시에 화학 반응이 배터리 내부에서 시작되어이 전류에 연료가 공급됩니다. 그러나 모든 화학 물질이 고갈되면 전류가 중단됩니다. 이것은 배터리가 "죽을 때"발생합니다.

배터리를 재충전 할 때 일어나는 일과 재충전 을 위해 어떤 전기 장치를 배터리에 연결해야하는지 설명하십시오. 가능한 한 구체적으로 답하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

재충전 은 배터리 방전 중에 일어나는 화학 반응의 역전입니다. 이를 위해 일부 외부 에너지 원은 배터리를 통해 전류를 강제로 뒤로 밀어야합니다.

노트:

많은 "기본"셀이 충전 (역전류) 사이클을 통해 약간의 젊음을 회복 할 수 있다고하더라도 모든 배터리 유형이 충전에 적합하지는 않습니다.

질문 4

배터리를 충전하는 DC 제너레이터와 저항성 부하로 방전되는 배터리를 보여주는 또 다른 개략도를 그립니다. 충전 전류 방향을 나타내는 화살표를 도면에 포함하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

후속 질문 # 1 : 배터리 및 발전기 전압이 배터리가 "뒤로 숨겨진"전류를 "강제로"갖도록 비교하는 방법> 참고 :

충전시와 방전시에 학생들이 배터리를 통해 흐르는 전류의 방향을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이 주제에 대한 유용한 관점은 배터리가 전기 에너지의 원천부하 중 하나라고 생각하는 것입니다. 어떤 조건에서 (충전 또는 방전) 배터리가 부하 대 소스의 역할을합니까?

질문 5

화학 전지의 암페어 시간 용량은 무엇을 나타 냅니까? 배터리의 정격 전압이 150Ah이라면 무엇을 의미합니까?

답변 공개 답변 숨기기

배터리의 암페어 시간 정격은 충전 당 유용한 수명의 대략적인 표시입니다.

후속 질문 : 왜 배터리를 앰프 시간 대신 시간으로 평가하지 않는가? 시간은 우리가 가장 관심을 가질만한 가치이기 때문에 왜 현재 (암페어)를 참조해야합니까?

노트:

amp-hour 배터리 정격의 기본 개념은 간단하지만 실제 배터리 방전 특성이 매우 비선형임을 알기 때문에 간단한 "amps times hours"방식을 사용하면 배터리 수명에 관한 예측이 크게 부정확해질 수 있습니다.

질문 6

단위 질량 당 저장되는 에너지면에서 오늘날 가장 우수한 성능의 2 차 전지 기술은 무엇입니까?

답변 공개 답변 숨기기

배터리 기술이 발전함에 따라 변하기 때문에 여기에 답을 제시 할 필요는 없습니다. 그러나 답안에서 다른 급우들의 연구와 비교하기 위해 에너지 밀도에 대한 실제 수치를 지정해야합니다!

노트:

학생들이 최첨단 기술에 대한 연구를 할 수 있기 때문에 이와 같은 질문은 재미 있습니다. 대답에 대한 정보를 어디서 얻었습니까?

질문 7

내가 태양 에너지로 원격 오두막에서 전구를 작동시키고 대형 배터리 뱅크를 충전하기를 원한다고 가정 해보십시오. 배터리 뱅크는 재충전하지 않고 8 시간 동안 60 와트의 10 개의 전구에 전력을 공급할 수 있어야합니다. 시스템 전압은 115V입니다. 배터리 뱅크의 크기는 총 암페어 일 때 얼마나 커야합니까?

답변 공개 답변 숨기기

115V에서 적어도 41.7Ah 용량이 필요합니다.

노트:

학생들에게이 시스템을 설계 할 때 배터리 뱅크 용량에 대해 무엇을 권할 지 물어보십시오. 그들은 정확하게 41.7 암페어 시간을 지정할 것인가? 그 이유는 무엇?

질문 8

12 볼트 납산 배터리의 내부 저항이 20 밀리 옴 (20 mΩ)이라고 가정합니다.

이 대형 배터리의 단자에 단락 회로가 놓여지면 오류 전류가 상당히 커집니다 : 600A!

이제이 배터리 중 세 개가 서로 직접 병렬로 연결되어 있다고 가정합니다.

이 병렬 연결된 배터리 네트워크를 Thévenin 또는 Norton 등가 회로로 줄인 다음 직접 배터리가 단락 된 경우 3 배터리 "뱅크"의 터미널에서 사용할 수있는 오류 전류를 다시 계산하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

I fault = 1800 amps

후속 질문 : 병렬 연결 배터리에 대해이 질문이 실제로 얼마나 중요한지 설명하고 Thévenin 또는 Norton의 정리를 사용하면 개념을 다른 사람에게 설명하기가 더 쉬워집니다. 이러한 "메모 숨김"과 같은 대형 배터리의 병렬 연결로 인해 발생할 수있는 안전 문제> 참고 :

학생들에게 오류 전류를 해결하기 위해 Thévenin 's Theorem이나 Norton의 정리를 사용했는지 물어보십시오. 학생들에게 가장 이해하기 쉬운 두 가지 방법을 분석하여 설명하게하십시오.

질문 9

이 견고한 배터리 테스트 회로에는 문제가있는 것 같습니다. 테스트 스위치가 닫혀있을 때 전압계가 처져있는 대신 스위치 상태에 관계없이 안정적으로 유지됩니다. 이는 테스트중인 배터리가 약한 것으로 알려진 경우에도 발생합니다.

문제의 다른 단서는 레오 스타팅 (rheostat) 설정이 전압계의 표시에 아무런 차이가 없다는 것, 그리고 스위치를 눌렀을 때 냉각 팬 모터가 켜지지 않는다는 사실을 포함합니다.

여기에 나열된 증상을 설명 할 수있는이 회로에서 발생할 수있는 오류를 식별하십시오. 또한, 제안 된 각각의 결함으로 인해 관찰 된 증상이 나타나는 이유를 설명하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

회로의 다음 지점 ( "X"표시가 있음)에서 단선 또는 연결이 끊어지는 등의 오류가 발생할 수 있습니다.

참고 : 여기에 나와 있지 않은 결함이 하나 더 있습니다.

노트:

이 간단한 회로에 대해 학생들과 토론하고 문제 진단 방법 및 가능한 결함으로 인한 문제를 묻습니다. 진단에서 하나 이상의 가능성을 탐구하도록 격려하십시오!

학생이 냉각 팬이 무엇을 요구하는지 궁금해지면 사용 중 가변 저항에 냉각을 제공하는 것이 있음을 알리십시오.

질문 10

건전지의 일부 브랜드에는 한쪽면에 열 스트립 모양의 충전 표시기가 내장되어 있습니다. 흰색 점 두 개를 누르면 회로가 닫히고 스트립을 가열하고 색상을 변경하여 배터리 충전량을 나타냅니다.

이 일반 설계의 충전 표시기의 정확성과 전압계를 사용하여 개방 회로 배터리 전압을 비교하십시오. 어떤 측정 방법으로 배터리를 더 정확하게 표시 할 수 있으며, 왜 "# 10"> 대답을 공개하는지 숨기기

열 스트립 충전 표시기는 실제로 개방 회로 전압 테스트보다 배터리 충전 상태를보다 정확하게 나타냅니다.

도전 과제 질문 : 배터리 옆에 "충전 표시 등"이 없는데 어떻게 배터리 충전을 정확하게 평가할 수 있습니까?

노트:

이 질문은 학생들이 배터리의 개방 회로 전압을 측정하고 실제 수명이 끝나면 "양호"하다고 선언했기 때문에 실용적입니다. 이것은 일반 전압계가 배터리 충전량을 결정하는 데 쓸모가 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 명백히 개방 회로 전압 테스트에서 비정상적으로 낮은 전압이 발생하면 배터리가 방전되었음을 알 수 있습니다. 문제는 어떤 조건에서 "양호한"전압 측정이 적절한 배터리 충전량의 신뢰할 수있는 지표인지 여부입니다.

질문 11

배터리 또는 배터리 뱅크에 변동 청구가 발생하면 어떤 의미입니까? 배터리 또는 배터리 뱅크가 균등 충전을받는다면 이는 무엇을 의미합니까?

답변 공개 답변 숨기기

"플로팅"충전은 전원 버스의 정상 부하 변동에도 불구하고 완전 충전 상태를 유지하기에 충분할 정도로 매우 낮은 충전 속도입니다. "균등화 (equalizing)"충전은 배터리의 모든 셀에서 화학을 균등하게하기 위해 수행되는 과충전 상태입니다.

후속 질문 : 배터리 뱅크를 "동등화"하기 위해 배터리 뱅크를 "떠 다니기"위해 전원을 공급해야하는 전압을 정 성적으로 말하며?

노트:

자동 충전기가있는 많은 배터리 구동 시스템이 특정 방식으로 충전되도록 설계되었거나 다양한 충전 모드 사이를 전환 할 수있는 기능을 갖추고 있기 때문에 이러한 충전 전략 유형을 식별 할 수 있어야합니다. 배터리 또는 배터리 뱅크를 올바르게 충전하지 않으면 성능이 저하되거나 수명이 단축됩니다.

질문 12

납산 전지의 용량을 예측하는 중요한 방정식은 Peukert의 공식 이라고합니다.

I n t = C

어디에,

I = 방전 전류 (암페어 단위)

n = 셀에 대해 일정한 상수 (일반적으로 1.1 ~ 1.8)

t = 배출 시간

C = 배터리에 특유한 일정 (암페어 시간 용량에 따라 다름)

Peukert의 공식이보다 단순한 "amp-hour"공식과 어떤 관련이 있는지 설명하십시오.

또한 방전 전류가 25A 인 경우 n 값이 1.2이고 C 값이 200 인 배터리의 방전 시간을 계산하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

"amp-hour"공식은 선형이지만 Peukert의 공식은 (적어도 n의 값이 1과 동일하지 않은 경우) 아닙니다.

예제 문제의 방전 시간은 4.2 시간입니다.

노트:

학생 중 한 명에게 표준 앰프 타임 공식과 함께 클래스 앞에있는 화이트 보드에 Peukert 방정식을 써달라고 요청하십시오. 두 개의 방정식 사이에는 한 가지 차이점이 있지만, 그것은 지수 n입니다.

질문 13

배터리는 600 시간의 광고 용량을 가지고 있으며, 8 시간 동안의 테스트 (amp-hours = It의 용량)에서 수행됩니다. Peukert의 공식에 따르면, 전류 방전의 비율에 따라 배터리가 3 시간 내에 완전히 방전 될 것입니다 (1.35의 n 값 가정).

답변 공개 답변 숨기기

155 amps

노트:

학생들에게 방전 시간 3 시간 동안의 "단순한"암페어 방정식에 의해 예측 된 전류량을 계산하도록 학생들에게 요청하십시오. 보다 현실적인 예측, Peukert의 공식 또는 amp-hour (It) 수식 인 학생의 추정에서?

질문 14

반복적 인 주장은 납 축전지가 콘크리트 바닥에 앉아있을 때, 자동차 나 선반에 설치할 때보 다 더 큰 속도로자가 방전하는 것입니다. 콘크리트 표면. 이 주장은 사실인가, 그렇지 않은가?

이 클레임의 진실성을 테스트하기위한 실험을 설계하고 결함이있는 배터리의 단일 인스턴스가 테스트 결과를 왜곡하지 않도록 설계하십시오.

답변 공개 답변 숨기기

토론 할 재미있는 주제입니다! 연구를 수행하고이 주장을 테스트하는 방법에 대한 아이디어를 토대로 토론 시간에 왔습니다.

노트:

나는이 주장을 여러 번 많이 들었다. 그러나 나는 스스로 시험 할 수있는 그런 입장에 서지 못했다. 비록 내가 그것을 시험했지만, 나는 여전히 대답을 포기하지 않을 것이다! 자체 방전을위한 배터리의 셋업 및 테스트에서 다루어 져야하는 많은 실제적인 문제가 있습니다. 이 질문은 이중 맹검 시험, 시험통제 그룹 및 통계적 상관 관계와 같은 원칙을 포함하여 학생들과 과학적 방법을 토론 할 수있는 훌륭한 기회를 제공합니다.

  • ← 이전 워크 시트

  • 워크 시트 색인

  • 다음 워크 시트 →