Akkumulátor készítése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Akkumulátor készítése"

György Kozma
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Előzetes mérési tapasztalat: A mérés a feszültségmérő és azt áramerősség mérő szenzor használatában szerzett jártasságot igényel, továbbá hasznos a hasonló témájú, hagyományos eszközzel végzett kísérlet. szükséges előzetes kísérlet: A DT 005 jelű áramerősség mérő szenzor használatának megismerése egyszerű kísérleteken keresztül. A DT 019 jelű feszültségmérő szenzor használatának megismerése egyszerű kísérleteken keresztül. Az akkumulátor készítésének célkitűzései: Ezen kísérlet során a diákok egy ólomakkumulátor cellát fognak építeni, amelyet egyenáramú feszültségforráshoz csatlakoztatva fel is töltenek majd. Az akkumulátor feszültségének méréséhez számítógéphez csatlakoztatott szenzort fognak használni. A feltöltött akkumulátorcella segítségével egy fényforrást is működésbe hoznak a diákok, így a cella lemerülésének folyamatát is megfigyelhetik. Eszközszükséglet: számítógép USB-Link mérésadatgyűjtő berendezés Multilab4 szoftver Fourier feszültségmérő szenzor áramerősség mérő szenzor 2 ólom lemez (2 cm x 12cm) 250 ml főzőpohár, vagy szögletes üvegedény 2 db krokodilcsipesz kénsav (H2SO4) óra (másodpercmutatós) fényemittáló dióda (LED), foglalattal 2 teszt ólom A mérés elméleti háttere Az akkumulátor a töltéskor bevezetett elektromos energiát kémiai energiává alakítja, és ilyen formában akár huzamosabb ideig is képes tárolni. Az akkumulátorban tárolt energia felhasználható, ha fogyasztót, például LED-et, vagy kis elektromos motort kapcsolunk az akkumulátor kivezetéseire. Ez a kisütés folyamata, amely során az akkumulátor úgy működik, mint egy galvánelem; a töltésszétválasztó folyamat közben elektródáinak anyaga átalakul. 1. oldal

2 Az akkumulátor kapocsfeszültsége a kisütés során folyamatosan csökken, a töltés során folyamatosan nő. Az autókban szinte mindig ólomakkumulátort használnak, amely kénsavoldatba helyezett ólom és ólom oxid lemezekből áll, névleges cellafeszültsége 2V. Az általánosan használt, 12 V-os akkumulátor 6 darab, sorosan kapcsolt cellát tartalmaz. A mérés menete VISELJ SZEMÜVEGET ÉS KÖPENYT! FIGYELEM! A kísérlet során használt kénsav a szembe kerülve látáskárosodást okozhat, a ruhára kerülve pedig kilyukaszthatja azt! 1. feladat Vedd magadhoz a két ólomlemezt. Ha a lemezek már voltak használva, akkor egy (-) és egy (+) jelzésűt. Ha a lemezek, még nincsenek megjelölve, akkor rajzolj az egyikre egy (+) a másikra pedig egy (-) jelet. Helyezd a lemezeket az üvegedénybe, a fotón látható elrendezésben. Mindkét ólomlemezre csíptess egy-egy krokodilcsipeszt. ólomlemezek Önts 125 ml kénsavat (H2SO4) az üvegedénybe. Óvatosan dolgozz az akkumulátor savval! 2. feladat Csatlakoztasd a mérőműszert a számítógépes kezelőfelülethez. Készítsd elő a számítógépes adatgyűjtést. Állítsd össze az alábbi javaslat alapján a számítógépes mérőberendezést, majd végezd el a szoftver beállítását. Az alábbi értékekkel érdemes elkezdeni a mérést, de ha a mérési helyzet úgy kívánja, akkor az egyes paramétereket, pl. a mérés idejét, változtasd meg a későbbiekben. Csatlakoztasd az USB-Link mérésadatgyűjtő berendezést a számítógéphez az USB kábel segítségével. Csatlakoztasd az 1-es portra a feszültségmérőt. 2. oldal

3 Futtasd a Multilab4 szoftvert. A program automatikusan érzékeli a hozzá csatlakoztatott USB-Link mérésadatgyűjtőt és a feszültségmérőt. Az angol nyelvű szoftverben a Setup wizard segítségével a következő beállításokat kell elvégezni: 3. feladat Töltsd fel az akkumulátort az egyenáramú feszültségforrást használva: Csatlakoztasd az áramforrás (-) pólusát az akkumulátor (-) jelzésű ólomlemezére csíptetett krokodilcsipeszhez, úgy, ahogy azt fotón is láthatod. A töltés megkezdéséhez csatlakoztasd az áramforrás (+) pólusát az akkumulátor (+) jelzésű ólomlemezére csíptetett krokodilcsipeszhez. Mérd a töltés idejét, 4 perc elteltével vedd le az áramforrásról az akkumulátorról. Jegyzeteld fel a töltés során tapasztaltakat oldal

4 FIGYELEM: Mindenképpen győződj meg arról, hogy az ólomlemezek nem érnek össze a töltés során! Ne lélegezd be a töltés közben keletkező gázokat! Csatlakoztasd a feszültségmérő szenzor piros csipeszét a pozitív elektródán (+ jelű ólomlemez) lévő krokodilcsipeszre. A fekete csipeszt a negatív elektródán (- jelű ólomlemez) lévő krokodilcsipeszre kell csíptetni. 4. feladat Távolítsd el a mérőműszer fekete és piros csipeszeit az akkumulátorról, majd két vezeték segítségével csatlakoztasd az akkumulátort egy kis LEDhez. A LED csatlakoztatásával egyidejűleg csatlakoztasd a feszültségmérő szenzor piros csipeszét a (+) elektródán lévő krokodilcsipeszhez, a fekete csipeszt pedig a (-) elektródán lévőhöz. Mérd a lemerülő akkumulátor feszültségét. Jegyezd fel a mért értéket. 4. oldal

5 Az óra segítségével mérd meg, hogy hány percig tudja a feltöltött akkumulátorod működtetni a lámpát. Jegyezd fel az eredményt.... Figyeld tovább a grafikonon a változást... A lámpa működtetésével az akkumulátor elkezd lemerülni. 5. oldal

6 5. feladat Ismételd meg az előző lépéseket 2 perces feltöltési idővel. 6. feladat Nézd meg alaposan a két ólom elektródát, és jegyezd fel megfigyeléseidet.... A főzőpohárból a kénsavoldatot öntsd a tanárod által biztosított, használt kénsavtárolására szolgáló edénybe. Mosd el, és szárítsd meg a főzőpoharat és az ólomlemezeket. 7. feladat Töltsd ki a kísérlet közben feljegyzett mért értékekkel a következő táblázatot! Töltés utáni feszültség (V) A lámpa világítási ideje a töltés után (s) Feszültség a lemerülés után (V) Első töltés Második töltés 8. feladat Számold ki az akkumulátorod átlagos töltöttségi feszültségét: add össze az 1. és a 2. töltés után mért feszültség értékeket, és oszd el a kapott értéket kettővel feladat Az autóknak általában 12 voltos akkumulátoruk van. Vajon hány, az általad építetthez hasonló cellát tartalmaz egy autó akkumulátora? Miért? feladat Honnan származott az az elektromos energia, amelyet az izzó működtetésére fordítottál? oldal

7 11. feladat A buborékok, amelyeket a töltés során megfigyelhettél, hidrogén gázt tartalmaznak. Miért áll fenn robbanásveszély az autó akkumulátorának töltése alatt (és még egy ideig azután)? feladat Keresd meg a kísérlet során megismert töltés és lemerülés kémiai reakcióegyenleteit. Milyen anyag képződik a (+) ólomlemezen a töltés során? feladat Magyarázd meg, hogy a lemerült autóakkumulátorok miért fagynak meg (és törnek szét) extrém hideg időjárás esetén.... Érdekességek: Jelenleg a Panasonic gyártja a világ legkisebb akkumulátorát: a henger alakú akku mindössze 20 milliméter hosszú, átmérője pedig 3,5 milliméter, kapacitása 13 mah; okos órákhoz és okos szemüvegekhez használják majd. Az ismeretek ellenőrzése: 1. Mi szükséges egy akkumulátor cella építéséhez? 2. Milyen típusú energia tárolására alkalmas egy akkumulátor? 3. Mire használható egy akkumulátor? 4. A töltési idő és a mért feszültség milyen kapcsolatban állnak egymással? 5. Milyen biztonsági szabályokat kell betartani az akkumulátor töltésekor? Felhasznált szakirodalom: A feszültség mérő szenzor működési elve: Akkumulátor (Energia) (Wikipédia) A MultiLab4 szoftver: Akku Blog: 7. oldal

Hasonló dokumentumok

Az akkumulátor szenzoros vizsgálata összeállította: Gilicze Tamás lektorálta: Dr. Laczkó Gábor

Az akkumulátor szenzoros vizsgálata összeállította: Gilicze Tamás lektorálta: Dr. Laczkó Gábor Előzetes mérési tapasztalat: A mérés a feszültségmérő és azt áramerősség mérő szenzor használatában szerzett jártasságot igényel, továbbá hasznos a hasonló témájú, hagyományos eszközzel végzett kísérlet