Vježba 3: ISPITIVANJE KONDENZATORA

Σχετικά έγγραφα
Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Osnove elektrotehnike I popravni parcijalni ispit VARIJANTA A

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

konst. Električni otpor

Elektrokemijska impedancijska spektroskopija

BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Vježba 4. STRUJNO-NAPONSKA KARAKTERISTIKA PEM GORIVNOG ČLANKA

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Operacije s matricama

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

( , 2. kolokvij)

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

ELEKTROTEHNIKA 1 ELEKTROSTATIKA ELEKTRIČNI KAPACITET I KONDENZATORI

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

1. Rad sila u el. polju i potencijalna energija 2. Električni potencijal 3. Vodič u električnom polju 4. Raspodjela naboja u vodljivom tijelu 5.

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

Elektrokemijski članci

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Unipolarni tranzistori - MOSFET

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

Vježba: Uklanjanje organskih bojila iz otpadne vode koagulacijom/flokulacijom

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKUĆINE. Elektrolitička disocijacija. čista destilirana voda izolator, uz npr. NaCl bolja vodljivost

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

E L E K T R I C I T E T

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Elektrodinamika

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

gdje je Q naboj što ga primi kondenzator, C kapacitet kondenzatora.

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

18. listopada listopada / 13

V(x,y,z) razmatrane povrsi S

Popis oznaka. Elektrotehnički fakultet Osijek Stručni studij. Osnove elektrotehnike I. A el A meh. a a 1 a 2 a v a v. a v. B 1n. B 1t. B 2t.

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Kaskadna kompenzacija SAU

Elementi spektralne teorije matrica

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

7 Algebarske jednadžbe

10. STABILNOST KOSINA

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Teorijske osnove informatike 1

Periodičke izmjenične veličine

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

numeričkih deskriptivnih mera.

1 Promjena baze vektora

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Dijagonalizacija operatora

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

1.4 Tangenta i normala

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

Računarska grafika. Rasterizacija linije

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

1. As (Amper sekunda) upotrebljava se kao mjerna jedinica za. A) jakost električne struje B) influenciju C) elektromotornu silu D) kapacitet E) naboj

POVRŠINA TANGENCIJALNO-TETIVNOG ČETVEROKUTA

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

IZVODI ZADACI (I deo)

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

Elektrodinamika ( ) ELEKTRODINAMIKA Q t l R = ρ R R R R = W = U I t P = U I

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

Alarmni sustavi 07/08 predavanja 12. i 13. Detekcija metala, izvori napajanja u sustavima TZ

Matematičke metode u marketingumultidimenzionalno skaliranje. Lavoslav ČaklovićPMF-MO

, Zagreb. Prvi kolokvij iz Analognih sklopova i Elektroničkih sklopova

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

Priprema za državnu maturu

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Voltametrijske i potenciometrijske tehnike Elektrokemijska kvarc kristalna nano vaga

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Materijali u el. polju. Dielektrici

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

MEHANIKA FLUIDA. Prosti cevovodi

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

PRETHODNI PRORACUN VRATILA (dimenzionisanje vratila)

Transcript:

Vježba 3: ISPITIVANJE KONDENZATORA Klasični elektrostatski ureñaj za pohranu električnog naboja sastoji se od dvije paralelne metalne ploče, odijeljene električnim izolatorom koji nazivamo dielektrik. Kapacitet kondenzatora ovisi o dielektriku pa se on izabire prema željenom kapacitetu i potrebnoj veličini kondenzatora. Jedinica koja opisuje kondenzator je kapacitet kondenzatora koji pokazuje koliku količinu naboja Q ima odreñeni kondenzator na svojim metalnim pločama pri naponu U. Ploče kondenzatora uvijek su nabijene po iznosu jednakim, a po predznaku suprotnim nabojem. Veza izmeñu kapaciteta, naboja na pločama kondenzatora i napona izmeñu ploča može se prikazati slijedećom relacijom: Q = CU (1) Uz isti naboj na pločama kondenzatora, napon će ovisiti o razmaku ploča, površini ploča i dielektriku izmeñu njih. Kako je naboj jednoliko rasporeñen na pločama površine A, jakost električnog polja ( E ) izmeñu ploča kondenzatora je homogena. Na temelju tog uvjeta dobiju se izrazi za naboj i napon izmeñu ploča koji pokazuju da je kapacitet kondenzatora izravno razmjeran dielektričkoj permitivnosti i aktivnoj površini elektroda, a obrnuto proporcionalan razmaku meñu njima. Q εae εa A = = = = ε ε (2) U Ed d d C r 0 Dakle, što je površina elektroda veća, a razmak izmeñu njih manji, kapacitet je, uz zadani dielektrik, veći. Jedan od najranijih i najjednostavnijih električnih kondenzatora bila je Leydenska staklenka. Izvorna Leydenska staklenka bila je začepljena staklenka napunjena vodom, i sa žicom ili čavlom koji su se protezali iz čepa u vodu. Staklenka je bila nabijena tako da se, držeći je u jednoj ruci, vanjski dio žice dovede u kontakt s električnim ureñajem Ako je dodirnemo drugom rukom nastao bi izboj koji bi se očitovao kao nasilan šok. Današnja Leydenska staklenka je obložena alufolijom izvana i iznutra. Električni kontakt ostvaruje se sa mjedenim štapom koji probija čep i spojen je lancem sa unutrašnjim slojem metala.

Danas se proizvode elektrostatski kondenzatori s različitim vrstama dielektrika (tinjac, keramika, staklo, papir, polikarbonat, polistiren) čiji su kapaciteti reda veličine od pikofarada do više stotina mikrofarada. Prema načinu izrade i primjene, kondenzatori se općenito mogu podijeliti na: elektrostatske, elektrolitske i elektrokemijske. Elektrostatski Elektrolitski Elektrokemijski Al 2 O 3 elektrolit ELEKTROLIT Slika 1. Shematski prikaz raznih vrsta kondenzatora Elektrokemijski kondenzatori ili superkondenzatori poznati su dugi niz godina meñutim ozbiljniji razvoj elektrokemijskih dvoslojnih kondenzatora počeo je krajem sedamdesetih godina prošlog stoljeća, u vojne svrhe za izbacivanje projektila elektromagnetskom energijom. Kasnije je razvoj bio potaknut radom na hibridnom električnom vozilu. Razlog zbog čega je u posljednje vrijeme pozornost istraživača usmjerena baš na razvoj elektrokemijskih kondenzatora može se vidjeti na slici 2 gdje je prikazan Ragoneov dijagram. Ragoneov dijagram daje ovisnost specifične snage (W/kg ) i specifične energije (Wh/kg). Na dijagramu se uočava poprilično velika praznina izmeñu klasičnih elektrostatskih kondenzatora i galvanskih članaka koju popunjavaju upravo elektrokemijski kondenzatori.

U usporedbi sa elektrostatskim kondenzatorima, specifična enegija elektrokemijskih kondenzatora je znatno veća zbog čega se i u nazivima koriste prefiksi poput ultra ili super. Nadalje, baterije i niskotemperaturni gorivni članci su tipični ureñaji male snage dok konvencionalni kondenzatori mogu imati gustoću snage >10 6 W po dm 3 pri vrlo niskoj gustoći energije te upravo zbog toga, elektrokemijski kondenzatori mogu poboljšati karakteristike galvanskih članaka u pogledu gustoća snage ali i karakteristike klasičnog kondenzatora u pogledu gustoće energije. kondenzator motori sa sagorijevanjem super kondenzator galvanski clanak gorivni clanak Slika 2. Ragoneov dijagram koji prikazuje ovisnosti gustoće snage i gustoće energije U usporedbi s galvanskim člancima kondenzatori imaju dulju životnu dob tj. veći broj ciklusa nabijanja i izbijanja, manji obujam i masu, odnosno veću gustoću snage te mogućnost da se izbiju u vrlo kratkom vremenu. Prema mehanizmu skladištenja naboja postoje dvije vrste elektrokemijskih kondenzatora. Jedna vrsta se naziva elektrokemijski dvoslojni kondenzator, gdje

se skladištenje naboja odvija putem razdvajanja električnog naboja na granici faza elektroda/elektrolit. Debljina dvosloja ovisi o koncentraciji elektrolita i veličini iona, a reda je veličine 510Å za koncentrirane elektrolite. Dakle razmak izmeñu "elektroda" dvosloja je i do nekoliko tisuća puta manji od razmaka u elektrostatskim kondenzatorima pa se time postižu kapaciteti reda veličine 1020 µf/cm 2 za glatke elektrode u koncentriranim otopinama elektrolita, što se može procijeniti iz jednadžbe 2. Korištenjem materijala velike specifične površine kao što je aktivni ugljen gdje površina iznosi od 1000 do 2500 m 2 g 1 mogu se postići kapaciteti i do 200 Fg 1. Druga vrsta elektrokemijskih kondenzatora su tzv. pseudokondenzatori koji skladište energiju putem elektrokemijskih reakcija na elektrodama. Kod takvih kondenzatora elektrokemijske reakcije su vrlo brze a karakteristike izbijanja/nabijanja su sukladne kondenzatorima pri čemu se postižu puno veći kapaciteti. Većina naboja u reakciji pseudokondenzatora prenosi se na površini ili u masi materijala u blizini površine čvrste elektrode. Materijali koji se koriste u pseudokondenzatorima imaju veći specifični kapacitet u odnosu na ugljične materijale, pa su i gustoće energije takvih ureñaja obično veće. To su obično oksidi prijelaznih metala kao i vodljivi polimeri. Posebno se ističu RuO 2, IrO 2, Co 3 O 4 i MnO 2 koji u svojim amorfnim i hidratiziranim stanjima mogu postići kapacitete iznosa većih od 700 Fg 1.

ZADATAK: a) Provesti ispitivanje elektrostatskog kondenzatora spojenog u seriju s nepoznatim otporom metodom cikličke voltametrije u području potencijala od 1 V do 1 V. Iz dobivenog voltamograma treba odrediti kapacitet kondenzatora. b)snimiti ovisnost potencijala o vremenu prilikom nabijanja i izbijanja kondenzatora konstantnom strujom od 10 µa i to u području potencijala od 0 do 1 V. Iz dobivene ovisnosti izračunati kapacitet, energiju i snagu kondenzatora prema jednadžbi (1) i slijedećim relacijama: ξ = 1 2 CE [ J = Ws] 2 P = ξ t [ W ] d) Ispitati uzorak vodljivog polimera koji je nanesen na platinsku elektrodu metodom cikličke voltametrije u području potencijala 0.2 V do 0.8 V uz brzinu promijene potencijala 20 mv s 1. Odrediti područje potencijala u kojem vodljivi polimer pokazuje kapacitivna svojstva tj. ponaša se kao pseudokondenzator. APARATURA: POTENCIOSTAT radna elektroda referentna elektroda R C Slika3. Aparatura za ispitivanje kondenzatora protu elektroda

POTENCIOSTAT Referentna elektroda Radna elektroda Protu elektroda Slika 4. Aparatura za ispitivanje vodljivog polimera