elektronika alapjai
Kezdésként nézzük foglalkozik szuperkondenzátornak (más néven - ionistor vagy ultracapacitor). Ez egy különleges elektrolit kondenzátor, amely egy nagyon nagy kapacitású és gyors töltési / kisütési (összehasonlítva például telepet).
Fő paraméterek tudjuk olvasni a testén: 5,5, 0,10F. Mit jelentenek ezek? 5.5 - a legnagyobb feszültség, hogy tudjuk alkalmazni az (magasabb feszültség okozhatja, hogy felrobban). Jelentése 0,1 F - az a képessége, azaz képes-e a töltésfelhalmozódást (további részleteket erről megtalálható egy külön cikket itt)
A mi akkumulátorok biztosítanak feszültsége körülbelül 6 V (4 x 1,5) m. E. Túl sok. És ha eltávolítja az egyik elem a kazetta? Rövidre az akkumulátort megszakad, és a nem folyik áram. Ezért fogunk csinálni ügyesen
Vedd fel az akkumulátort kazettát. A látunk 4 szabad hely az akkumulátor alatt, a jobb oldalon bot vezetékek: piros és fekete. Ha megnézzük közelebbről, akkor észrevehetjük, hogy néhány, a kapcsolatok össze vannak kötve. Először helyezze be az akkumulátort a nyílásba, ahol egyik kapcsolatok csatlakozik a piros vezetéket (lépjen №3).
A másik végét az akkumulátor csatlakoztatva van a kapcsolati №8. Kapcsolat №8 vékony rúd csatlakozik a pin №6. Most helyezze be a második akkumulátort közötti kapcsolatok és №6 №1. Kapcsolat № vékony rúd 1 csatlakozik kontakt №2, ezért beiktatva harmadik elem №2 és №5.
A probléma az, hogy hiányzik egy negyedik elem, amely zárja az áramkört és az akkumulátor lenne egyesültek a fekete vezetéket jön ki a kazettát. Ezért a rugós érintkező №5 kell helyeznie egy darab vezeték lecsupaszított végét. Ez a huzal most egy mínusz teljesítmény a következő sémára.
Ezzel rendezni. Menjünk tovább.
Van itt egy ilyen rendszer:
Áramforrás B1 mi kazetta 3 elem, amely a feszültség 4,5 V. Ha az áramkör nem volt a LED, úgy is feladja ellenállás, mert nem kell egy kondenzátor. Ellenállás R1 használat korlátozására átfolyó áram fénykibocsátó dióda D1. Emlékezzünk vissza, hogy a piros LED fogyaszt 20 mA és feszültsége körülbelül 2,1 V. számítani, hogy mit kell egy ellenállás, anélkül, hogy figyelembe véve a kondenzátor:
R1 = (4,5 V - 2,1 V) / 20 mA
R1 = 2,4 V / A 0.020
A R1 ellenállás legyen legalább 120 Ohm. A meglévő kézi ellenállás 220 ohm, és az ellenállás, persze, nincs jelentős hatással a fényerő a LED-kibocsátás.
Mielőtt össze áramkört a breadboard, meg kell tanulni, hogyan kell csatlakoztatni a szuperkondenzátornak. Ez nagyon fontos, mert a rossz kapcsolat robbanást okozhat (ez vonatkozik az összes elektrolit kondenzátorok, továbbá a nem-poláros). Ezeket az információkat kaphatunk, ha elolvassa az adatlapon az ilyen típusú szuperkondenzátornak. Ebben az esetben a pozitív lezárása lesz, hogy az alsó és a felső negatív kapcsolatot.
Most tudjuk kombinálni az összes elemet a fedélzeten, és figyelje, mi történik LED.
Abban az időben a tápegység LED világít fényesen, de idővel, a fényerő egyre kevésbé, és a végén ő nem megy ki. Amint a LED kialszik, kapcsolja ki a készüléket, és mérje meg a feszültséget a szuperkondenzátornak. Feszültség körülbelül 3 V.
Ezután újra áram alá az áramkört, és egy idő után, kapcsolja ki a készüléket újra, és mérje meg a feszültséget most a teljesen feltöltött kondenzátor. A kondenzátor feszültsége megegyezik az akkumulátor feszültsége, t. E. valami körülbelül 4,5 V.
Gondolkodjunk: kondenzátor, tudjuk, hogy ez áll a két elektróda elválasztott dielektromos, azaz egy szigetelő. De akkor áram folyik ebben az áramkörben? Végtére is, áram folyik az szükséges, hogy az áramkör lezárták, és csak ezután az elektronok áramlását a pozitív negatív pólusára akkumulátor!
És ezért az áram. Áram a pozitív pólusa az akkumulátor (piros vezetéket) áthalad egy ellenálláson és alkalmazott az egyik kondenzátor lemezeket. Alkalmazott feszültség hatására az ionok mozgását a kondenzátor: a „pozitív” fedél felhalmozódnak ionok a mínusz jel, és a pozitív ionok gyűjtik a „mínusz” fedelet. Ez azt mutatja, még egyszer, a következő séma szerint:
És miért, aztán egy idő után, a jelenlegi már nem folyik egyáltalán? Ez annak köszönhető, hogy a mozgás az elektronok (és ionok) a láncban, amely által okozott potenciális különbség a akkumulátort (kb. 4,5 V) és egy kondenzátor (kb. 0). Így a víz található két közlekedő edények - víz fog folyni, amíg a vízszint a két hajó nem egyenlő.
Ne feledje, hogy a jelenség fog bekövetkezni csatlakozás esetén a kondenzátor az egyenáramú fent leírtak szerint. A kondenzátorok vannak csatlakoztatva hálózati áramforráshoz nem lesz képes tölteni teljesen, ami megszűnése áram, de azt nem tekintjük meg, mivel ez a kérdés túlmutat a mai leckét.
A kísérlet során mértük a kondenzátor feszültsége idején kikapcsolja a LED, és ez történt, még mielőtt a teljes töltés a kondenzátor (3,04 in), és véget a jelenlegi. Miért?
Az előző órák, tudjuk, hogy a LED égett, a névleges áram igényeinek. A mi rendszernek a kondenzátor töltési áram fokozatosan csökken, bár nem annyira alacsony, hogy emiatt a LED kialszik.
Ha a kondenzátor már fel van töltve, vizsgáljunk meg a folyamat enyhülés. Hogyan hatástalanítani? Elég csatlakoztatni egy ellenállással, amint azt az alábbi ábra (de ne csinálni):
Ebben a rendszerben nincs több energiát, ahelyett, hogy van egy C1 kondenzátort, és ez lesz a feszültség forrása. Áram folyik a „plusz” a kimeneti kondenzátor ellenállásán keresztül, és térjen vissza a „mínusz” terminál. Valószínűleg, felmerül a kérdés: miért van szükség egy ellenállást? Végtére is, akkor csak össze a két lába a kondenzátor drót. Tudjuk, hogy a függvény az ellenállás - áramkorlátozó áramkör. Anélkül, az ellenállás, a kondenzátor kifolyólag következik be egy nagy folyó, ami károsíthatja azt.
Mi, hogy egy ellenállás? Ebben az esetben empirikusan megállapították, hogy az optimális ellenállás 3.9 ohm (de még nem mentesíti a kondenzátor).
Akkor, persze, hogy egy másik ellenállást, de ne feledje:
- ha egy ellenállás nagyon alacsony ellenállás, a kondenzátor feltöltődik nagyon gyorsan, és nem volt ideje észrevenni a mentesítési eljárás,
- ha az ellenállás túl sok lesz ellenállás, a kondenzátor kisül sokáig, így kiteszik a türelmet, hogy súlyos tesztet.
Készítsünk breadboard, kondenzátor, ellenállás, egy papírlap, egy toll és egy stopper;
Mérjük meg a kondenzátor feszültsége való csatlakoztatás előtt a láncokat (mértük feszültség volt, 4,55 V);
A breadboard csatlakoztassa az ellenállást a kondenzátor. Minden 20 másodpercben mérjük meg a kondenzátor feszültsége, és rögzíti az eredményeket, addig a pontig, amíg a kondenzátor feszültsége megközelíti a nullát (vagy amikor a végén a türelmet :)). A kapott eredményeket az újraírás Excel
A kísérlet során mértük a kondenzátor feszültsége. De vajon ki lehet számítani alapján az áramerősség? Természetesen erre használjuk Ohm-törvény. I = U / R U feszültség - mért feszültség egy adott időben, és R jelentése megegyezik az ellenállás értékét az alkalmazott ellenállás (mi 3,9 com). Most már csak meg kell tenni egy ütemtervet.
Fent eredményeit mutatja be (úgy, hogy ne vegye fel túl sok helyet a táblázatban csak az első és az utolsó érték). A grafikonon látható, hogy mind a feszültség és áram ideje csökkenthető, de nem lineárisan. Kezdetben a feszültség és az áram gyorsan csökken, és egyre lassabban idővel. Miért?
Tudnia kell, hogy a feltöltött kondenzátor feszültsége a két takarót a viszonylag magas (már 4,55 V), akkor ez a stressz okozza a szivárgás áram az ellenálláson. Mivel a kondenzátor feszültsége között a kisülés csökken, ami minden kisebb patak elektron.
Most már tudjuk, hogy a jelenlegi és a feszültség alatt a kondenzátor kisülése. Mi történik a feszültség és az áram idején töltés?
A fenti reakcióvázlatban feszültségforrás egy akkumulátor B1 (amely 3 akkumulátorok), R1 ellenállás ellenállása. Itt is figyelembe az ő választása, mint a fenti kísérlet során ellenállás 10k-t használni, de az lenne a legjobb, hogy használja a 3,9 ohm ellenállás, mint korábban. A C1 kondenzátor (t. E. A szuperkondenzátornak).
Mint korábban, mérjük a jelenlegi és a feszültség bizonyos időközönként. Mivel ez a rendszer sokkal összetettebb, mint az előző, mérni, szükségünk van két mérő készülék, amint azt az alábbi ábra:
Mi lenne, ha csak egy méter szolgáltatást? Ez nem jelent problémát! Meg tudjuk mérni a feszültség az ellenálláson, és ismerve a rezisztencia alkalmazott ellenállás (itt is 10 ohm) és Ohm törvénye: I = U / R, kiszámíthatja az aktuális. Ez elegendő ahhoz, hogy mérni a feszültség az ellenálláson, majd a hűtőt a jelzett helyeken az alábbi ábra:
A breadboard áramkör össze, de ne kösse több piros vezetéket az akkumulátor. Emlékeztetünk arra, hogy az alján a kondenzátor egy plusz, és a felső negatív;
- Készítsünk stopper papírlap és egy tollat rögzítésére mérési eredmények
- Mérjük a kezdeti kondenzátor feszültsége - itt volt 0,11 V;
- Készítsünk egy stopper, és adjuk meg egy időintervallumot, amelyen keresztül eltávolítja a mérést. Például, minden 20. másodpercben;
- A piros vezetéket kössük az akkumulátor gyorsan, mérje meg a feszültséget a kondenzátor, az ellenállás és jegyezze fel az eredményeket;
- Ismételt mérések a kiválasztott időintervallumban.
- Végezze el a mérést, amíg a kondenzátor feszültsége nem lesz egyenlő a feszültség az akkumulátor B1 (vagy amíg nem elveszíteni türelmét :))
A kapott eredményeket az újraírás Excel, a menetrend a jelenlegi és a feszültség változás a kondenzátor idővel.
Mint látható a fenti táblázat, a kondenzátor feszültsége növekszik először gyorsan, majd egyre lassabban. Abban az esetben, sokk látjuk fordított összefüggés: ez gyorsan csökken, és a kondenzátortöltődési folyik lassabban. Miért történik ez?
A különbség a feszültség az akkumulátor és kondenzátor lemerült nagy. Ez az feszültségkülönbség hatására áram fog folyni az áramkörben. Mivel a különbség a töltés kondenzátor és az akkumulátor feszültsége a kondenzátor kisebb lesz, így csökkentve a jelenlegi, és újra, lassabb töltés kondenzátor, és még kevésbé a jelenlegi, és így tovább. D.
Az egyenlet, amely leírja a hiteldíj a kondenzátor az úgynevezett időállandó:
ahol: R - az áramkör ellenállása, C - kapacitású kondenzátor.
ebben az esetben az időállandó:
RC = 10 k x 0,10 F
RC = 10000 Ohm x 0,10 F
Mit jelent ez? Abban az esetben, ha az időállandó 1000, ez azt jelenti, hogy a mi kondenzátor 1000 másodpercen (1000 másodperc / 60 = 16.66 perc), és 63% -ára. Ezt követően, miután az új 16.66 perc kondenzátor kapsz újabb fennmaradó 63% a különbség a jelenlegi díj és a tápfeszültség, és így tovább.
A telep egy 4,5 voltos feszültség, a kezdeti kondenzátor feszültsége, I 0,11 B, azaz, ha a hatalom azt, hogy kap egy újabb adag 4,5-0,11 = 4,39 V. után .. 16,66 perc után a kapcsolat a kondenzátor kap 63% -a 4,39 V-os, azaz 2,77 W. Will azt teljes töltés akár 4,39 V - 2,77 .. = 1,62 V.
Végén az új 16.66 perccel, a kondenzátor feszültsége emelkedik 63%, a fennmaradó 1,62 V, azaz növekedés 1,02 V. A teljes töltés hiányzik még 1,62 a - .. 1,02 V 0,6 és t. d.
Ahogy talán már észre, hogy ha azt követően minden 16,66 perc, a kondenzátor növeli a díj 63% -a, a fennmaradó összeget, soha nem teljesen feltöltött! Ezért azt feltételezzük, hogy miután 5RC, t. E. Ebben az esetben 5 x 16,66 perc = 83,3 perc tartják feltöltött kondenzátor.
A potenciális különbség az áramforrás és a kondenzátor olyan kicsi, hogy gyakorlatilag nem folyik áram ebben az áramkörben, és feltöltött kondenzátor úgy viselkedik, mint egy ellenállás végtelen ellenállást.
Ne feledje, az első program a lecke? Emlékeztetőket, hogy ez még egyszer:
Emlékszel, hogy számított ellenállása R1 ellenálláson? Azt mondta, hogy számítások elvégzésére, mint ha van egy kondenzátor az áramkörben. Reméljük, hogy a tapasztalatok töltőkondenzátorként elmagyarázta, hogy miért is így gondolja. Ha nem lenne az R1 ellenálláson, akkor az akkumulátor csatlakoztatva van, és az elején a töltőáramkör folyni egy nagy folyó, amelynek eredményeként az égő LED.
