Akkumulátor készítése

Akkumulátor készítése 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. 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. A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 1. oldal



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.

A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 2. oldal





Futtasd a Multilab4 szoftvert. A program automatikusan érzékeli a hozzá csatlakoztatott USB-Link mérésadatgyűjtőt és a feszültségmérőt.



Az angol nyelvű szoftverben a Setup wizard elvégezni:

segítségével a következő beállításokat kell

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. ................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................




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.




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. 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! Első töltés

Második töltés

Töltés utáni feszültség (V) A lámpa világítási ideje a töltés után (s) Feszültség a lemerülés után (V)

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. ................................................. .......................................................................................................................................................

9. feladat Az autóknak általában 12 voltos akkumulátoruk van. Vajon hány, az általad építetthez hasonló cellát tartalmaz egy autó akkumulátora? Miért? ................................................................................... .......................................................................................................................................................

10. feladat Honnan származott az az elektromos energia, amelyet az izzó működtetésére fordítottál? ...... .......................................................................................................................................................




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)? ................. .......................................................................................................................................................

12. feladat Keresd meg a kísérlet során megismert töltés és lemerülés kémiai reakcióegyenleteit. Milyen anyag képződik a (+) ólomlemezen a töltés során? ................................................................................

13. 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. 2. 3. 4. 5.

Mi szükséges egy akkumulátor cella építéséhez? Milyen típusú energia tárolására alkalmas egy akkumulátor? Mire használható egy akkumulátor? A töltési idő és a mért feszültség milyen kapcsolatban állnak egymással? Milyen biztonsági szabályokat kell betartani az akkumulátor töltésekor?

Felhasznált sza k irodalom: A feszültség mérő szenzor működési elve: Akkumulátor (Energia) (Wikipédia) A MultiLab4 szoftver: http://fourieredu.com/store/products/multilab4/#.U3GHL4F_tpU Akku Blog: http://www.akku.info.hu/mikroakkumulatort-mutatott-be-a-panasonic/#more-909


Akkumulátor készítése

Recommend Documents