קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

תרגיל דוגמה 4

נתונים עשרים תאים זהים המחוברים בטור ביניהם. נתוניו של כל תא יחיד:

E=5V  ;  r=0.2Ω  ;  Q=5Ah

אל עשרים תאים אלה מחברים בטור תא נוסף בעל הנתונים האלה:

E=9V ;  r=0.5Ω  ;  Q=5Ah

אל סוללת התאים הזאת מחברים התנגדות עומס בשיעור 10Ω.

א.    סרטטו את הסוללה השקולה המזינה את העומס וציינו את מאפייניה.

ב.     חשבו את מתח ההדקים בריקם ובעומס.

ג.      חשבו את מפל מתח על התנגדות פנימית של תא יחיד (מתוך העשרים הזהים).

ד.     חשבו את הזמן המרבי לשימוש בסוללה (את התוצאה יש להציג בדקות).

ה.    חשבו את ההספק הנמסר על ידי הסוללה השקולה. 

ו.        חשבו את נצילות המעגל.

ז.      בתוך הסוללה הופכים שני תאים (חיבור אנטי טורי). חזרו על סעיפים ה ו- ו.

פתרון תרגיל דוגמה 4

בכל השאלות העוסקות בחיבור של כמה תאים, יש למצוא תחילה סוללה שקולה (גם אם הדבר לא נתבקש בשאלה). כך נקבל מעגל טורי פשוט וקל לחישובים.                                 

א. נחשב את שלושת הפרמטרים השקולים:

נסרטט את הסוללה השקולה:

ב. את מתח ההדקים (המתח בין הדקי הסוללה) נחשב בשני מצבים:

בריקם (ללא עומס):

במצב זה לא עובר זרם בסוללה ולכן המתח ההדקים שווה לכא"מ בלבד

בעומס:

חשבו את המתח על התנגדות העומס באמצעות כלל מחלק המתח ובדקו את תשובתכם.

ג. הזרם שמספקת הסוללה השקולה הוא גם הזרם שעובר דרך כל תא יחיד.

ד. נעזר בנוסחת קיבול התא:

נציג את הזמן הזה בדקות: 

ה. 

ו. את נצילות המעגל אפשר גם לחשב באמצעות יחס הנגדים הזה:

ז. יש לזכור שחיבור אנטי טורי בין מקורות מתח משנה אך ורק את הכא"מ השקול.

אם כך, מאחר שיחס הנגדים אינו משתנה, גם נצילות המעגל לא תשתנה!

נחשב תחילה את הכא"מ השקול עם שני התאים ההפוכים ורק לאחר מכן את ההספק שנמסר על ידי הסוללה השקולה: 

תרגיל דוגמה 5

נתונים עשרה תאים זהים המחוברים בטור כמתואר באיור 4.11:

גודל הכא"מ של כל תא יחיד 1.5V וקיבולו של כל תא 1500mAm ("מילי אמפר דקה).

אל סוללת התאים מחברים עומס שצורך הספק של 0.2W במשך 20 דקות עד שהסוללה מתרוקנת.

איור 4.11

חשבו את:

א.  גודל התנגדות העומס;

ב.  התנגדותו הפנימית של תא יחיד;

ג.   מתח ההדקים.

פתרון תרגיל דוגמה 5

א. ראשית ניצור מעגל עם סוללה שקולה:

העומס מקבל אנרגיה במשך 20 דקות, לכן הזרם שעובר דרכו (בהנחה שהוא קבוע):

ב. חישוב זה יתבצע על המעגל הטורי (השקול):

ג. חישוב מתח ההדקים:

הערה: הדוגמה כאן מתארת התנהגות אופיינית של סוללות לקראת סוף חייהן.

•   הקודם                                              
•                                                                                          
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• המשך