4. ZDROJE NAPATIA

FYZIKÁLNY PRINCÍP:
V chemických zdrojoch jednosmerného elektrického napätia prebiehajú na povrchu elektród elektrochemické procesy, ktoré udržujú rozdiel potenciálov medzi elektródami. Týmito procesmi sa vyčerpávajú zásoby aktívnych látok udržujúcich prúd v elektrickom obvode a článok sa vybíja. Keď sa z jednej svorky premiestnia častice s celkovým nábojom Q vonkajšej časti obvodu na druhú svorku zdroja, vykonajú sily elektrického poľa prácu

                                                                                    (1)

kde U je svorkové napätie zdroja. Keď obvodom prechádza konštantný prúd I za čas t, potom Q=It, takže     

                                                                                    (2)

OBR. 4.1

Cieľ:
Ukázať, ako sa mení svorkové napätie zdroja pri danej záťaži v závislosti na čase a porovnanie monočlánkov dvoch rôznych značiek.

Obr. 4.1: Zapojenie uzavretých obvodov a ich pripojenie k meraciemu panelu pri zobrazení svorkových napätí a prúdov v závislosti na čase.

Pomôcky:
2 monočlánky R6 rôznych značiek (napr. ENERGIZER, ATC SUPER), 2 rezistory R_A=1W, 2 žiarovky (2.5V, 0.3A), mikropočítač s meracou konzolou a prevodníkom, program IP COACH.

Príprava:
Zostavíme obvod podľa schémy obr. 4.1. Na kanály 1, 2 privedieme svorkové napätia a kanály 3, 4 okalibrujeme podľa vzťahu I =U_A/R_A, pričom I je prúd prechádzajúci obvodom. Čas merania nastavíme na 24h.

Realizácia:
V programe MULTISCOPE spustíme  meranie napätia a prúdu v závislosti na čase (obr. 4.2).

Obr.4.2

Obr.4.3

Spracovanie:
Pre každý monočlánok môžeme zostrojiť graf závislosti výkonu P=UI na čase. Ukončíme prácu v programe Multiskop a prejdeme do programu Tabuľkový kalkulátor. Zadefinujeme stĺpec Sklad ako výkon pre prvý obvod podľa vzťahu P=UI=s2*s4. Keďže všetky stĺpce sú už obsadené a potrebujeme ešte zadefinovať výkon pre druhý obvod, vymažeme stĺpce s2, s4 (Stĺpec-Odstrániť) a do s2 presunieme stĺpec Sklad (Stĺpec-Výmena). Výkon pre druhý obvod zadefinujeme podľa vzťahu p=UI=s3*s5 do stĺpca s4 a vykreslíme závislosti P=f(t) a p=f(t) (obr. 4.3). Oba monočlánky porovnáme podľa  zistenej ceny 1mWh energie, ktorú vypočítame podľa vzťahu:

                        cena batérie v Sk

cena 1mWh= ----------------------------------

                      dodaná energia v mWh

Otázka:
Ako zistíš energiu dodanú do elektrického obvodu jednotlivými monočlánkami?

Návod:
Energia je úmerná obsahu plochy pod grafom P=f(t).

Záver:
Z grafov P=f(t) a p=f(t) je zrejmé, že do obvodu dodá najviac energie monočlánok ENERGIZER. Je dobré si všimnúť u tohto monočlánku, že pri vybíjaní svorkové napätie má ustálenú hodnotu. Zo zistenia ceny 1mWh energie vyplynulo:

 Monočlánok           Energia             Cena monočlánka           Cena 1 mWh

  ENERGIZER       2151.960 mWh               32.00 Sk                  0.01487  Sk

  ATC SUPER         685.036 mWh                 4.80 Sk                  0.00701  Sk