Fysik

Batterimodellen

13. juni 2019 af Yzy - Niveau: A-niveau

Hej!

Sidder og læser lidt om batterimodellen og havde et eller to sprøgsmål,

Hvad går batterimodellen helt konkret ud på? og hvorfor levere et batteri mindre energi per ladning som strømkilde i forhold til et kraftværk som strømilde

Brugbart svar (0)

Svar #1
13. juni 2019 af chr42

Det første kan jeg ikke svare på.

Energien pr. ladning er det samme som spændingsforskellen. I et batteri er spændingsforskellen bestemt af de stoffer der indgår. F. eks. er spændingsforskellen mellem zink og kobber i et Danielle element 1,1 V og et almindeligt alkalisk batteri med zink og kaliumhydroxid omkring 1,5 V. Et almindeligt lille AA batteri har kun 1 element, mens et 9 V batteri har 6, som du kan se, hvis du piller hylsteret forsigtigt af. Hvis man sætter nok elementer i serie, kan man få en meget høj spændingsforskel og lave gnister. Prøv at slå Voltasøjle op, for at se, hvordan man lavede de første batterier.

I batterier leveres energien ved en kemisk reaktion. Når batteriet løber tør for kemikalier, vil det også løbe tør for energi. Kraftværker leverer altid en spændingsforskel på 240 V ude hos forbrugeren, og de kører hele tiden. Man fylder kul, gas, affald eller andet brændbart på på kraftværket, så det ikke løber tør.

Brugbart svar (0)

Svar #2
14. juni 2019 af ringstedLC

Et batteri kan ses som en ideel spændingsforsyning med spændingen U₀ koblet i serie med en indre modstand R_i > 0. Klemspændingen (polspændingen) U_kl er:

$\begin{align*} U_{kl}=U_{R} &= U_0-U_{R_i} \\ &=U_0-R_i\cdot I\Rightarrow U_{kl}=U_0\;,\;I=0 \end{align*}$

Et nyt alm. AA batteri har en U₀ på ca. 1.55 V. Den dykker måske til 1.45 V (U_kl) ved normal belastning. Efterhånden som batteriet aflades vil det måske få en polspændingen 1.10 V, mens der stadig kan måles ca. 1.55 V når belastningen frakobles. Den indre modstand er altså ikke kun en "almindelig" modstand, men også et udtryk for batteriets ladningstilstand.

For fx startbatterier haves et data for kortslutningsstrømmen, altså den strøm batteriet fuldt opladet kan levere i en kortslutning. Du har:

$\begin{align*} U_{kl}=U_{R}=0 &= U_0-U_{R_i} \\ U_0&=U_{R_i}=R_i\cdot I_{kortsl.} \\ \Leftrightarrow I_{kortsl.}&=\frac{U_0}{R_i} \\ \text{Eks. p\aa \;data}:600 &=\frac{12}{R_i}\Leftrightarrow R_i=\frac{12}{600} \;\left (\frac{V}{A}=\Omega \right )=0.02\; \Omega \end{align*}$

Skriv et svar til: Batterimodellen

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.