RepetitionenChemischeSpannungsquellen Kapitel 6

(1)

Kapitel 6

Repetitionen Chemische

Spannungsquellen

Verfasser:

Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn

055 - 654 12 87

Ausgabe:

März 2009

Luigi Galvani 1737 – 1798 Arzt, Anatom und

Biophysiker

18. Januar 2022

www.ibn.ch Version 2

(2)

http://www.chemie-interaktiv.net/html_flash/ff_zink_kohle_batterie.swf Animation der chemischen Reaktion des Kohle-Zink Elements

(3)

1

RE 1.1461

Belastete Gleichspannungsquelle

Ein 12V -Akku hat einen Innenwiderstand von 70m. Berechnen Sie die Klemmenspannung bei 22A^!

V 46 , 10

18. Januar 2022

(4)

2

RE 1.1462

Bei einer 4,5V -Batterie sinkt die Spannung an den Klemmen bei 0,6A Belastung auf 4,3V .

Bestimmen Sie den Innenwiderstand!

 3333 , 0

(5)

3

RE 1.1451

Kurzschluss Gleichspannungsquelle

Eine 4,5V -Batterie (U₀  4,5V ) hat 0,71 Innenwiderstand.

Wie gross ist der Kurzschlussstrom bei Klemmenkurzschluss?

A 338 , 6

Zink-Kohle-Batterie (3R12/4.5V) Carbon Zinc Battery (3R12/4.5V) Quecksilber und Cadmium-frei Besserer Schutz gegen Leckagen

18. Januar 2022

(6)

4

RE 1.1452

Kurzschluss Gleichspannungsquelle Berechnen Sie den Innenwiderstand der Zelle:

I

R M

U 0

+ -

I

R M

U 0

A

V U₀ 1,58

A I 4,2



0,16 RM

 2162 , 0

1,5V

(7)

5

RE 1.1463

Berechnen Sie den Strom im LB-Mikrofonkreis nach dem schliessen des Gabelkontaktes „G“! Momentanwert des Miktofonwiderstandes 30 (



0,66

Ri , Innenwiderstand der Zelle).

I

R S

U 0

R M

+ -

I

R S

U 0

G

R M

LB Lokal-Batterie

V U₀ 1,5



30 RM



0,6 RS

mA 98 , 47

18. Januar 2022

(8)

6

RE 1.1464

Eine Batterie mit 24V Leerlaiufspannung und einem konstanten Innenwiderstand R_i 1,2 wird

a) mit 1,2A und b) mit 3A belastet.

Bestimmen Sie nden Klemmenspannungsunterschied, wenn mit den beiden angegebenen Belastungen gerechnet wird!

V 16 , 2

(9)

7

RE 1.1465

Wieviel  muss der Widerstrand R aufweisen, damit in den beiden Batterien gleich starke Ströme fliessen?

II

R _L R _{i 1}

U _{0 1} U _{0 2}

U _i1 U _i2

U _{K l 1} U _{K l 2}

+ +

- -

I₂ I₁

U _R

R _{i 2}

R U₀₁ 12V



0,02

1

Ri

V U₀₂ 18



0,03

2

Ri

A I 16

 74 , 0

18. Januar 2022

(10)

8

RE 1.1453

Kurzschluss I

R i

U 0

U i

U K l

+ -

I

R i

U 0

U i

U K l

V U₀  4,5



0,32

Ri pro Zelle m mm / 0175

,

0  ²

 

Bestimmen Sie den Kurzschlussstrom:

a) bei Klemmenkurzschluss und

b) wenn die Klemmen mit einem Cu-Band von 0,12x6mm und mm

600 massgebender Länge kurzgeschlossen werden!

A 688 , 4

A 617 , 4

(11)

9

RE 1.1466

Belastete Spannungsquelle

Wie gross ist die Klemmenspannung der Batterie:

a) bei offenem Schalter und b) bei geschlossenem Schalter?

V

U₀  4,5 , R_i 0,8 pro Zelle, R 12, Kabellänge l 16m, Ø Cu-Draht 0,6mm,  0,0175mm²/m

I

R i

U 0

U i

U 1 U ₂

R L

R

+ -

I

R i

U 0

U i

U 1 U ₂

R L

R L S

V 5 , 4

V 841 , 3

18. Januar 2022

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10

RE 1.1454

Kurzschluss 12V-Batterie

Eine 12V -Batterie hat einen Innenwiderstand von 18,4m. Es ist der Kurzschlussstrom zu berechnen:

a) bei Klemmenkurzschluss und

b) beim Kurzschluss über ein total ³^,⁶^m langes Cu-Kabel von 1,5mm² Querschnitt ( 0,0175mm²/m)!

I

Ri

U 0

U i

U 1 +

- I

Ri

U 0

U i

U 1

I

Ri

U0

U i

U1 U ₂

RL

RL +

- I

Ri

U0

U i

U1 U ₂

RL

A 2 , 652

A 2 , 117

(13)

11

RE 1.1467

Lastfall Batterie

Bestimmen Sie bei geschlossenem Schalter S:

a) die Leerlaufspannung,

b) die Klemmenspannung der Batterie und c) die Verbraucherspannung!

I

Ri

U 0

U i

U 1 U ₂

RL

R

+ - I

Ri

U 0

U i

U 1 U ₂

RL

RL S



0,7 Ri



0,15 RL

A I 1,8



19 R

V 36

V 74 , 34

V 24 , 34

18. Januar 2022

(14)

12

RE 1.1455

Kurzschluss Fotoelement Ein Fotoelement hat:

a) bei 1000lx Beleuchtungsstärke 410mV Leerlaufspannung und einen Kurzschlusstrom von 1000^A und

b) bei 500lx Beleuchtungsstärke 390mV Leerlaufspannung und

A

500 Kurzschlussstrom.

Berechnen Sie je den Innenwiderstand!

I

R i

U 0

U i

U K l

I

R i

U 0

U i

U K l

+ -

A K

 410

 780

Photozelle (Fotozelle)

Flammwächter in Ölbrennern Die Kathode (K) besteht aus einem möglichst unedlen Metall (z. B. Caesium oder Radium mit besonders geringer Austrittsarbeit), aus dem durch Licht Elektronen freigesetzt werden können, falls die Energie des Lichtes ausreichend groß ist (Äußerer Photoelektrischer Effekt). Aus diesem Grund heißt sie auch Photokathode.

Die Anode (A)

ist meist ein Drahtring, der nicht vom Licht getroffen werden soll. Die Anode soll die aus der Kathode ausgelösten Elektronen aufsammeln und wird deshalb meist

positiv aufgeladen.

Abgrenzung aus Halbleitern aufgebaute Photoempfänger zählen zu den Halbleiterdetektoren, es sind z.B.

Photodioden, Photowiderstände oder Solarzellen – diese werden nicht als

Photozellen bezeichnet.

Infrarot Photo LEDs Sender und Empfänger

Empfänger (dunkel) Sender (klar)

(15)

13

RE 1.1468

Thermoelement

Das Chromnickel-Nickel-Thermoelement für die Temperaturmessung eines Härteofens hat folgende Daten:

mV

U₀'4,04 pro ¹⁰⁰^^C



 m R_i 422 .

Welchen Widerstand muss der äussere Messkreis aufweisen, wenn bei einer Temperatur von ¹¹⁰⁰^^C ein Strom von ⁴⁰^mA fliessen soll?

I

Ri

'0

U U i

UK l



R

I

Ri

'0

U U i

UK l

+ - K

g r w s

w e i s s g r ü n

 m 689

Thermoelement Thermoelemente wandeln eine Temperaturdifferenz durch den Seebeck-Effekt in eine elektrische

Spannung um.

zur Wahl des geeigneten Temperaturfühlers müssen die

Anforderungen an den - Temperaturbereich, - die Antwortzeit,

- Genauigkeit, - Zuverlässigkeit, - Robustheit und - die Lebensdauer des Temperaturfühlers festgelegt

werden.

Ebenso die Umgebungsbedingungen mit den chemischen und physikalischen Eigenschaften des zu messenden Mediums, die Platzierung sowie die verwendete Meßmethode.

EN 60 584 Tabelle

Typ Thermo

Element

Maximal- Temp.

J Fe-CuNi 750

T Cu-CuNi 350

K ^NiCr-Ni ¹²⁰⁰

E NiCr-CuNi 900

N NiCrSi-NiSi 1200

S ^Pt10Rh-Pt ¹⁶⁰⁰

R Pt13Rh-Pt 1600

B ^Pt30Rh-_Pt6Rh 1700

Seebeck Effekt Die Spannung entsteht durch Thermodiffusionsströme in einem Material. Anders als zur Messung

reicht für die Erklärung die Betrachtung nur eines Materials mit

Temperaturgradienten.

Am heißen Ende des Leiters gibt es mehr Elektronen mit hoher Energie und weniger Elektronen mit geringer

Energie (unterhalb des chemischen Potentials). Durch Diffusion bewegen

sich entsprechend energiereiche Elektronen zum kalten Ende und Elektronen mit wenig Energie in die

entgegengesetzte Richtung. Dies beschreibt die Wärmeleitung durch

Elektronen.

18. Januar 2022

(16)

14

RE 1.1456

Solarpanel

Ein Solarpanel wird bei 60C und einer Sonnenleistung von / 2

1000W mm betrieben. An diesem Arbeitspunkt hat das Panel eine Leerlaufspannung von 19V .

a) Wie gross ist der maximele Kurzschlusstrom des vorhanden Panels?

b) Wie gross ist der Innenwiderstand im PMPP? c) Wie gross ist der Innenwiderstand im Kurzschluss?

d) Bestimmen Sie in 2,5V Schritten, in der vorhandenen Grafik, die maximale Leistung des vorhandenen Solarpanels!

I

Ri

'0

U U i

U K l R

I

Ri

'0

U U i

U K l +

- +

-

+

-

S P

V U_OC  21,6

A I_SC 2,99

V U_MPP 17,9

A I_MPP 3,2

Spannung-Strom-Diagramm

P ^[^[^W^W ^]^]

Serie- und Parallelschaltung

SP Solar-Panel

UOC Leerlaufspannung

ISC Kurzschlussstrom MPP Maximaler Power Point

UMPP Spannung am MPP

IMPP Strom am MPP

PMPP Maximale Leistung

(17)

15

RE 1.1469

Serieschaltung von Batterien

Für die gegebene Schaltung sind zu bestimmen:

a) die Stromstärke,

b) die Klemmenspannung der Batterie 1, c) die Klemmenspannung der Batterie 2 d) die Klemmenspannung des Verbrauchers!

1

R i

U 0 1 1

U i

R

2

R i

U 0 2 2

U i I R ⁱ¹

U 0 1 1

U i

+ - ²ⁱR

U 0 2 2

U i

I + - + - + -

V U₀₁  6



2,4

1

Ri

V U₀₂ 9



4,5

2

Ri



32 R

mA 6 , 385

V 075 , 5

V 265 , 7

V 34 , 12

18. Januar 2022

(18)

16

RE 1.1470

Solargenerator in Skihütte

Eine Skihütte wird für Beleuchtungdzwecke mit einem Solargenerator mit folgenden Daten ausgerüstet:

I

Ri

'0

U U i

US P

I

R Ri B

I

Ri

'0

U U i

US P +

- +

-

+

-

S P

I

+ - + -

S o l a r r e g le r

S o l a r - G e n e r a t o r

Ri B

V U_OC 21,2

A I_SC 2,1

V U_MPP 16,4

A I_MPP 2,01

Berechnen Sie:

a) Wie gross ist der Innenwiderstand im Kurzschluss?

b) Wie gross ist der Innenwiderstand im P_MPP ?

c) Bestimmen Sie die maximale Leistung des vorhandenen Solarpanels!

d) Welchen Eingangswiderstand hat die Pufferbatterie?

 09 , 10

 388 , 2

W 96 , 32

 159 , 8

UOC Leerlaufspannung

ISC Kurzschlussstrom MPP Maximaler Power Point

UMPP Spannung am MPP

IMPP Strom am MPP

PMPP Maximale Leistung

75Ah

(19)

17

RE 1.1471

4,5V-Batterie

Eine 4,5V -Leclanchebatterie hat 0,72 Innenwiderstand und ⁵^V Leerlaufspannung.

Berechnen Sie:

a) den Aussenwiderstand, b) die Stromstärke und c) die Leistungsabgabe,

wenn die Klemmenspannung 4,5V , 4,2V und 4V beträgt!

I

R i

U 0

U i

U K l

R

I

R i

U 0

U i

U K l +

-

B a t te r ie

+ - + -

 48 , 6

A 6944 , 0

W 125 , 3

 78 , 3

A 111 , 1

W 667 , 4

 88 , 2

A 389 , 1

W 556 , 5

18. Januar 2022

(20)

18

RE 1.1472

Parallelschaltung von Batterien Berechnen Sie:

a) den Strom I₁ in der Batterie 1, b) den Strom I₂ in der Batterie 2,

c) die Klemmenspannung der Batterie 1 und d) die Klemmenspannung der Batterie 2!

I1

1

Ri

U 0 1 1

U i

UK l

R I1

2

Ri

U 0 2 2

U i

I I1

1

Ri

U 0 1 1

U i

UK l +

-

B a t t e r ie 1

+ - + -

I1

2

Ri

U 0 2 2

U i

B a t t e r ie 2

+ - + -

I



0,012

1

Ri

V U₀₁  24



0,008

2

Ri

V U₀₂ 24

A I 20

A 8

A 12

V 904 , 23

(21)

19

RE 1.1473

Trockenbatterie

Eine 12V -Trockenbatterie mit ⁸^ Innenwiderstand soll an einem Verbraucher das Maximum an Leistung abgeben.

Bestimmen Sie in Bezug auf den Verbraucher:

a) den Widerstand, b) die Klemmenspannung, c) die Stromstärke, d) die Leistung und

e) den Wirkungsgrad der ganzen Schaltung!

R i

U 0

U i

U K l

R I

R i

U 0

U i

U K l +

-

B a t t e r ie

+ - + -

I

 8

V 6

mA 750

W 5 , 4

% 50

18. Januar 2022

(22)

20

RE 1.1474

Photodioden

Ein Fotodiode gibt bei 392mV Spannung 53^A ab.

Wie gross ist:

a) der Lastwiderstand und b) die Nutzleistung!

I

R i

U 0

U i

U K l

R

I

R i

U 0

U i

U K l

R

I

R i

U 0

U i

U K l +

-

I

R i

U 0

U i

U K l +

-

k 396 , 7

W 78 , 20

Selen- Fotoelement Eine Selenzelle, auch als Selen- Photoelement bezeichnet, ist ein photoelektrisches Element, das bei

Beleuchtung eine elektrische Spannung erzeugt. Sie waren die ersten Photoelemente. Sie werden heute nicht mehr verwendet und sind

in den Anwendungen weitgehend durch Photodioden abgelöst.

Fotodiode

Eine Photodiode ist eine Halbleiter- Diode, die sichtbares Licht – in manchen Ausführungen auch IR-, UV- oder Röntgenstrahlen – an einem p-n- Übergang oder pin-Übergang durch

den inneren Photoeffekt in einen elektrischen Strom umwandelt.

Sie wird unter anderem verwendet, um Licht in eine elektrische Spannung

oder einen elektrischen Strom umzusetzen oder um mit Licht übertragene Informationen zu

empfangen.

Photodioden oben eine Germanium-Photodiode,

darunter Silizium-Photodioden

(23)

21

RE 1.1475

Solarpanel

Von einem Solarpanel ist bekannt:

V U₀ 11,6

A I_K  2,1

W

P 18,3 bei 9,1V Berechnen Sie:

a) den Innenwiderstand bei Kurzschluss,

b) den Innenwiderstand bei 18,3W Belastung, c) den Lastwiderstand,

d) den Spannungsverbrauch im Panel, e) die Verlustleistung des Panels und f) die Stromstärke!

I

R i

'0

U U i

U K l R

I

R i

'0

U U i

U K l

+ - +

-

+

-

S P

 524 , 5

 243 , 1

 525 , 4

V 5 , 2

W 027 , 5

A 011 , 2

18. Januar 2022

(24)

22

RE 1.1476

Photoelement

Ein Fotoelement hat bei 1000lx Beleuchtungsstärke eine

Leerlaufspannung von 410mV und einen Kurzschlussstrom von 50^A. Es speist einen Lastwiderstand von 8,2k.

Berechnen Sie:

a) die Stromstärke des Lastwiderstandes, b) die Klemmenspannung des Lastwiderstande!

Die Beleuchtungsstärke steigt auf 1600lx. Die hat eine Leerlaufspannung von 420mV und einen Kuruschlussstrom von 80^A zur Folge.

Wie gross ist jetzt:

c) die Stromstärke und

d) die Lastwiderstandsspannung?

I

R i

U 0

U i

U K l

R

I

R i

U 0

U i

U K l

+ -

F o t o - E le m e n t

A 25

mV 205

A 23 , 31

mV 1 , 256

Fotodiode

Eine Photodiode oder auch Fotodiode ist eine Halbleiter-Diode, die sichtbares Licht – in manchen Ausführungen auch IR-, UV- oder Röntgenstrahlen – an einem p-n- Übergang oder pin-Übergang durch

den inneren Photoeffekt in einen elektrischen Strom umwandelt.

Fototransistor Ein Foto- bzw. Phototransistor ist ein

Bipolartransistor mit pnp- oder npn- Schichtenfolge, dessen pn-Übergang der Basis-Kollektor-Sperrschicht einer externen Lichtquelle zugänglich ist. Er ähnelt somit einer Photodiode mit

angeschlossenem Verstärkertransistor. Die Ansteuerung

des Transistors wird mittels des über den Lichteinfall erzeugten Sperrstromes durch diese Sperrschicht realisiert.

Fotowiderstand Ein Fotowiderstand (englisch Light

Dependent Resistor, LDR) ist ein lichtabhängiger Widerstand aus einer

(25)

23 Serieschaltung von Batterien

Geben Sie die Spannung zwichen den Klemmen a) 1 und 2,

b) 2 und 3 sowie c) 1 und 3 an!

1

R i

U0 1 1

U i

2

Ri

U0 2 2

Ui

1

R i

U0 1 1

U i

B a t t e r ie 1

+ -

1

2 3

B a t t e r ie 2

2

Ri

U0 2 2

Ui

+ -

+ - U₀₁ 24V

V U₀₂ 6

V 24

V 6

V 30

18. Januar 2022

(26)

24

RE 1.1481

Serieschaltung von Batterien

Geben Sie die Spannung zwichen den Klemmen a) 1 und 2,

b) 1 und 3 sowie c) 2 und 3 an!

1

R i

E 1 1

U i

2

Ri

E 2 2

Ui

1

R i

E 1 1

U i

B a t t e r ie 1

+ -

1

2 3

B a t t e r ie 2

2

Ri

E 2 2

Ui

+ -

+ - E₁ 24V

V E₂ 6

V 24

V 18

V 6

Prinzip Kohle-Zink-Batterie

Bei der Entladung der Batterie werden dem Zink Elektronen entzogen.

Dadurch entstehen positiv geladene Zinkionen (Kationen), welche in den negativ geladenen Elektrolyten übergehen. Der Zinkbecher wird

dadurch zerstört.

(27)

25

RE 1.1431

Gleichspannungsquelle Kapazität, Laden und Entladen

Wie gross muss die Kapazität einer Speisebatterie sein, wenn man 24 Stunden lang einen Strom von 1,84A entnehmen will?

Ah 16 , 44

M e t a l l k a p p e + K o h l e s t a b ( K a t h o d e ) Z in k b e c h e r ( A n o d e ) M a n g a n ( I V ) o x i d E l e k t r o l y t ( A m m o n i u m c h l o r i d ) M e t a l l b o d e n -

Braunstein

Mangan(IV)-oxid, auch Mangandioxid oder Braunstein, ist ein Oxid des Mangans mit der Summenformel MnO2. Mangan liegt hier in der Oxidationsstufe +4 vor. Aufgrund seines Aussehens (dunkelbraun, glänzt seidig, körnig bis erdig) wird es auch Magnesia nigra, schwarzes Magnesia, oder etwas unpräzise als Braunstein bezeichnet. Braunstein ist jedoch eine Gruppe von Mangan- Mineralien, deren Hauptbestandteil Mangandioxid ist.

Geschichte Mangan(IV)-oxid wurde früher unter Handwerkern als „Glasmacherseife“

bezeichnet, da es durch Eisen(III)- silikate verfärbte Glasschmelzen entfärben konnte. Schon in den Gläsern der alten Ägypter und Römer findet man etwa 2 % Manganoxide.

Wahrscheinlich wurde schon zu dieser Zeit Braunstein zum Aufhellen der Gläser benutzt.

Gesundheits- schädlich

(Xn)

Mangan(IV)-oxid ist ein braunschwarzes Pulver, das in Wasser unlöslich ist. Außerdem findet keine Reaktion mit kalter Schwefel- oder Salpetersäure statt.

18. Januar 2022

(28)

26

RE 1.1432

Gleichspannungsquelle Kapazität, Laden und Entladen Eine Autobatterie hat 72Ah Kapazität.

Wie lange könnte sie theoretisch den Anlasser bei a) 320A und

b) 800A speisen?

s 810

. 5 , 13 Min

s 324

. 4 , 5 Min

(29)

27

RE 1.1433

Ein Kleinakkumulator hat 2,95Ah Kapazität. Nach 150 Minuten ist er, bei voller Ladung, entladen.

Wie gross war die Stromstärke A^und^mA^{im Mittel?}

A 18 , 1

mA 1180

Unterschied Akku und Batterie In der Umgangsprache hat sich die

Einteilung Batterie - nicht wiederaufladbar, Akku - wiederaufladbar entwickelt.

Primärzellen Nicht wiederaufladbar und häufig als

Batterien bezeichnet .

Mignon-Batterie Sekundärzellen Möglichkeit der Wiederaufladung und meist als Akkumulatoren bezeichnet.

Mignon-Akku DUDEN: Batterie: 1.

Bedeutung »mit mehreren Geschützen bestückte militärische Grundeinheit.

DUDEN: Batterie: 2.

»aus mehreren zusammengeschalteten Elementen bestehende Stromquelle«. Es geht auf das lateinische »battuere« zurück (vgl.

Bataillon) - Aus dem Engl. stammt die Lehnbedeutung »große Anzahl von

gleichartigen Dingen«. Die Käfighaltung in der Geflügelproduktion

wird ja beispielsweise auch als

"Legebatterie" bezeichnet.

DUDEN: Akkumulator

»Energiespeicher« : Das Wort ist eine Entlehnung des 19. Jh.s aus lat.

accumulator »Anhäufer«, das zu lat.

ac-cumulare »anhäufen« gehört.

Akku bedeutet nur "Anhäufer" und Batterie bedeutet nur "mehrere Zellen

zusammen", die Möglichkeit der Wiederaufladung wird hiermit nicht

bestimmt.

18. Januar 2022

(30)

28

RE 1.1434

Welche Elektrizitätsmenge in Ah braucht es um einen Bleiakkumulator von ⁷²^Ah Nennkapazität bei 90% Ladewirkungsgrad voll aufzuladen?

Ah 80

Unterschied Bleiakku Bei einem Bleiakkumulator (kurz Bleiakku) handelt es sich um eine Ausführung des Akkumulators, bei der

die Elektroden im geladenen Zustand aus Blei und Bleidioxid und der

Elektrolyt aus verdünnter Schwefelsäure besteht.

Die Nennspannung einer Zelle beträgt 2 V

Beim Laden spaltet sich das Wassermolekül und an der Anode

bildet sich Bleidioxid (PbO2) als wirksame Elektrodenmasse. Sie verfärbt sich dunkelbraun. Die Kathode besteht im geladenen Zustand aus reinem Blei (grau).

Beim Entladen Sulfatieren beide Blei- Elektroden (PbSO4). Der Elektrolyt wird immer wässriger (verdünnte Schwefelsäure H2SO4 + H2O).

Stahlakku Die Platten sind vernickelte Stahlplatten,deshalb der Name. Die

Säure ist im Gegensatz zum bekannteren Bleiakku keine Schwefelsäure sondern Kalilauge.

(31)

29

RE 1.1435

Wie gross ist der Ladewirkungsgrad eines Nickel-Cadmium-Akkumulators mit einer Ladekapazität von 120Ah, wenn 48 Stunden lang ein Strom von 1,85A entnommen werden kann?

Gebräuchliche Akkutypen

Bezeichnung Aufbau Ladeverfahren Anwendung Umwelt

Blei-Akku

Bleioxid und Blei mit Schwefelsäure (H2SO4) Anode Bleioxid (PbO2).

Kathode metallisches Blei

I/U-Ladeverfahren Nennspannung 2V Leerlaufspannung 2,08V Selbstrentladung 2% pro Tag

Hohe Strombelastbarkeit

NiCd Oxy-Nickelhydroxid und

Cadmium mit Kaliumhydrid (KOH).

Anode Oxy-Nickelhy- droxid (2NiOOH) Kathode Cadmium

Konstantstrom oder Reflex-Ladeverfahren Memoryeffekt Nennspannung 1,2V

Geräte des

täglichen Bedarfs giftig, aber recyclebar

NiMH

Nickel und eine Metalllegierung

Konstantstrom, kein Memoryeffekt Nennspannung 1,2V

Geräte des

täglichen Bedarfs giftig, aber recyclebar

Li-Ion

Lithium-Ionen, Lithium- Polymere, Lithium-Metall

I/U-Ladeverfahren Nennspannung 3V Selbstentladung 1% pro Monat

Geräte des täglichen Bedarfs

% 74

18. Januar 2022

(32)

30

RE 1.1436

Ein Ladegerät liefert zum vollständigen Laden der Batterie einer Notbeleuchtung während 5 Std. 12 Min. einen Strom von 5A und während 20 Std. einen Strom von 250mA.

Wie lange könnte der Akkumulator 3,2A abgeben, wenn der Ah- Wirkungsgrad 77% ist?

Ah 46 , 7

Ladegerät

Akkumulator

Notbeleuchtung

(33)

31 Kupfergewinnung

Bei der Gewinnung von Elektrolyt-Kupfer fliessen 8 kA während 24 h;

Ausbeute: 84%. Welche Kupfermenge wird abgeschieden?

18. Januar 2022

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32 Versilbern eines Stahlbleches

Ein Stahlblech mit einer Oberfläche von A30cm² soll einer

Silbernitratlösung (AgNO3) mit einer ^d 10^m dicken Schicht galvanisch versilbert werden. Die Stromausbeute der Galvanisierungsanlage beträgt

85

0,

 und die gewählte Stromdichte s1,5A/mm² ( As

/ mg ,

c_Ag 11179 ;_Ag 10,5g/cm³).

Bestimmen Sie:

a) Nutzstrom IN ,

b) Badstrom I und erforderliche Zeit t in Minuten!

Silbernitratlösung ist giftig

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33 Flachbatterie

Eine Flachbatterie besteht aus 3 hintereinander geschalteten Zellen mit einer Quellenspannung von je 1,5 V und einem Innenwiderstand von je 0,18

. Die Klemmenspannung darf bei Belastung höchstens um 0,1 V absinken.

Welchen Widerstandswert darf der Lastwiderstand RL besitzen ?

A ,185 0

 8 23,

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34 Stromquelle

Wird eine Stromquelle mit 23  Innenwiderstand und 1,5 V

Leerlaufspannung belastet, so sinkt die Klemmenspannung auf 1,2 V ab.

Wie gross ist der Belastungsstrom ?

mA 13

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35 Ein Batterie liefert 16 Stunden lang bei einer Spannung von 240 V eine Stromstärke von 60 A. Wieviele kWh sind beim Laden

aufzuwenden, wenn der Wirkungsgrad 75% beträgt?

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36 Dichte einer Akku-Säure

Wieviel Akkumulatorensäure von der Dichte 1,15kg/dm³ und wie viel von der Dichte 1,2kg/dm³ ergeben zusammen ²^,⁵^l Säure von der Dichte 1,17kg/dm³?

) 2 , 1 ( 0 , 1 l

) 15 , 1 ( 5 , 1 l

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37 Batterievorwiderstand

Auf welchen Wert ist der Vorwiderstand RV einzutellen? Machen Sie eine neue Skizze mit Innenwiderstand der Batterie und tragen Sie alle bekannten und berechneten Werte in dieser Schaltung ein.

Ri

U 0 U _{K l}

R V

R I

U R

Ri

U 0 U _{K l}

R V

R I

U R

V U₀ 48

 05 0, R_i 

V U_R 42

A I 12

 45 0,

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RE 1.52

Elektrochemie

In einer Trommel wurden 2000 Schrauben M5x16 bei 7V Spannung und A

40 Stromstärke innert 60 Min. vernickelt (^c ^¹^,⁰⁹⁴⁵^g^/^Ah).

Welche Menge Nickel wurde ausgeschieden:

a) theoretisch und

b) bei einer Stromausbeute von 97%?

g 78 , 43

g 47 , 42

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RE 1.53

Elektrochemie

Welche Elektrizitätsmenge wird benötigt, um 1 Tonne Aluminium

elektrochemisch auszuscheiden (^c ^⁰^,³³⁵⁴^g^/^Ah)? ²^,⁹⁸²^MAh

Vom Bauxid zum Aluminium

Zusammensetzung Der Erdkruste

[%]

Sauerstoff 46,6

Silizium 27,7

Aluminium 8,1

Eisen 4,7

Calcium 3,6

Natrium 2,8

Kalium 2,6

Magnesium 2,1

Titan 0,4

Wasserstoff 0,1

Rest <0,1

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RE 1.85

Elektrochemie

Eine Minaturbatterie gibt während 12,1s eine Elektrizitätsmenge von C

092 ,

0 ab.

Wie gross ist die Stromstärke?

mA 603 , 7

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RE 1.87

Elektrochemie

Beim vernickeln von Steckern fliesst während 28 Minuten ein Strom von A

88 . Das elektrochemische Aequivalent ist ¹^,⁰⁹⁴⁵^g^/^Ah, die Stromausbeute beträgt 85% .

Bestimmen Sie die ausgeschiedene Nickelmenge!

g 21 , 38

F-Stecker

Prüfbuchse

18. Januar 2022