Áramkörök » Galvánelemek vizsgálata

Jelenség leírása

Mérjük meg három különbözõ 1,5 V-os galvánelem (pl. ceruza-, bébi-, góliátelem) belsõ ellenállását és hasznosítható energiáját! Milyen mérhetõ elektromos tulajdonságtól függ az elem ára?

Eszközök

galvánelemek, multiméter, stopper

Magyarázat

M. 179. Mérjük meg három különbözõ 1,5 V-os galvánelem (pl. ceruza-, bébi-, góliátelem) belsõ ellenállását és hasznosítható energiáját! Milyen mérhetõ elektromos tulajdonságtól függ az elem ára?

Megoldás. A galvánelemekkel általában elektromos berendezéseket (zseblámpát, rádiót, elemes játékokat) akarunk mûködtetni, ezért elég természetes, hogy ,,hasznosítható energián'' az elembõl ,,kivehetõ'' elektromos energiát értjük. Négyesi Gábor (Eger, Szilágyi E. Gimn., III. o.t.) megjegyezte, hogy amennyiben hõfejlesztésre kívánjuk használni az elemet, legegyszerûbb, ha beletesszük egy kaloriméterbe, rövidrezárjuk, s a kaloriméter felmelegedésébõl kiszámíthatjuk a keresett energiaértéket.

A ,,termelt'' hasznos elektromos energia is mérhetõ kalorimetrikus úton, ha a terhelõ ellenállást helyezzük kaloriméterbe, az ugyancsak melegedõ galvánelemet azonban kívül hagyjuk. Legtöbben azt a módszert választották, hogy folyamatosan (bizonyos idõközönként) mérték a terhelõ ellenálláson esõ feszültséget, illetve az áramkörben folyó áram erõsségét. E két mennyiség szorzata a pillanatnyi teljesítmény, melyet az idõ függvényében ábrázolva a görbe alatti területbõl megkaphatjuk a elem által leadott ,,hasznos'' energiát. (Az áramerõsséget a terhelésen esõ feszültségbõl ki is számíthatjuk, ha ismerjük a terhelés ellenállását. Ennek ellenére érdemes a feszültség mellett külön mérni az áramot is, hiszen a terhelés ellenállása a mérés során megváltozhat! Gondoljunk csak az izzólámpák ellenállásának erõs hõmérsékletfüggésére!)

Az elem ,,lemerülési üteme'' természetesen függ a terhelés nagyságától, s a leadott összes energia is függ(het) a kisütés gyorsaságától. Az elem ,,üresjárati'' (terhelés nélküli) feszültségébõl, valamint a (viszonylag kis ellenállású terheléshez tartozó) kapocsfeszültségbõl és az áramerõsségbõl kiszámíthatjuk az elem belsõ ellenállását. A tapasztalat szerint ez a mennyiség is függ az elem ,,elõéletétõl''.

Megyeri Ágnes (Monor, József A. Gimn., I. o.t.) kerékpárizzókkal (négy különbözõ terheléssel) mérte különféle elemek kapocsfeszültségét és az áramerõsséget. Kezdetben 5 percenként olvasta le a mûszereket, de mivel azok alig változtak, áttért a félóránkénti mérésre. Mérés közben kétszer is változtatta a terhelõ ellenállást, mert csak ,,lassan fogyott'' az energia. Ronyecz Andrea (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., I.o.t.) különbözõ gyártmányú elemekkel igen hosszú (egy héten át tartó) méréssorozatokat végzett. A teljesítmény idõben nemlineárisan változott, ezért szakaszonként egyenessel közelítve határozta meg a görbe alatti területet. Hauth Gábor (Baja, Tóth Kálmán Gimn., III. o.t.) automatizált mérõberendezéssel, számítógéphez kapcsolt mûszerekkel mérte a feszültséget és az áramerõsséget. A mérési adatokat is számítógéppel dolgozta fel (integrálta a teljesítmény-idõ függvényt).

A mérési adatok típusonként és országonként elég tág határok között szórtak. Az elemek belsõ ellenállása 1 \Omega nagyságrendû, a tárolt (hasznosítható) energia pedig 5-10 kJ körüli érték volt. Az elemek ára durván arányosnak vehetõ a bennük tárolt (hasznosítható) energiával, az arányossági tényezõ nagyságrendileg 10 Ft/kJ, azaz kb. 30 000 Ft/kWh. Érdemes ezt a számot összehasonlítani a vezetékes áram árával (kb. 10 Ft/kWh). Látható, hogy több mint ezerszeres árat kell fizessünk az elektromos energiáért, pusztán azért, hogy a zsebünkbe rakhassuk!


Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Megyeri Ágnes
  • Négyesi Gábor
  • Radnai Gyula
  • Ronyecz Andrea
  URI STRING  
/show/179/F-H-F
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
612,872 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0006
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0364
Total Execution Time  0.0370
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0030   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('f7f27cc517f5abb30af417097f61e56d''3.87.147.184''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1558857136) 
0.0004   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0100   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '179' 
0.0010   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '179' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '179' 
0.0003   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '179' 
0.0008   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '179' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '179' 
0.0004   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '179'