קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

4.1.1 אופיין של מקור מתח (U=f(I

• ((Voltage source characteristic U=f(I)

  
  

  לכל מקור מתח אפשר לבנות אופיין המתאר את המתח על הדקי המקור (מתח ההדקים U), כתלות בזרם דרכו כפי שמתואר באיור 4.2.

  
  

  
  

  איור 4.2

  
  

  כדי לבנות את האופיין הזה יש לפעול על פי השלבים האלה:

   

  א.   למדוד את מתח ההדקים של המקור כשלא מחובר עומס ( בריקם Uo). נקודה זו תסומן על גבי ציר ה- y של האופיין.

  ב.    לקצר את הדקי המקור ( U=0 ) ולמדוד את הזרם דרך המקור. זרם זה נקרא בשם זרם הקצר של המקור Isc. נקודה זו תסומן על גבי ציר ה- x של האופיין.

  ג.     למתוח קו בין שתי הנקודות שסומנו, לצורך קבלת אופיין העבודה.

  ד.     במצב עבודה של מקור המתח,אפשר להימצא על נקודה מסוימת בקו זה של האופיין. נקודה זו נקראת נקודת העבודה של מקור המתח.

   

  כעת נבנה את אופייני העבודה של מקור מתח אידאלי ומקור מתח מעשי.

   

  בעבור מקור מתח אידיאלי:

  א. מתח ההדקים של מקור המתח בנתק שווה לכא"מ.

  
  

  
  

  ב. כשנקצר את הדקי מקור המתח האידאלי, יזרום זרם קצר אינסופי.

  
  

  
  

  
  

  ג. נסמן את שתי הנקודות ונקבל את האופיין הזה:

  
  

  
  

  איור 4.3

  
  

  
  

  הנקודה Isc שבאיור 4.3 נמצאת באינסוף, לכן הקו שמתקבל הנו קו ישר מקביל לציר I (ללא שיפוע). מה שמסביר את העובדה שבמקור מתח אידאלי, מתח ההדקים לעולם אינו משתנה.

   

   

   

  בעבור מקור מתח מעשי

   

  א.    מתח ההדקים של מקור המתח בריקם שווה לכא"מ.

  
  

  
  

  ב.    כשנקצר את הדקי מקור המתח המעשי, יזרום זרם קצר שאפשר לחשבו על פי חוק אום.

  
  

  
  

  
  

  
  

  ג.    נסמן את שתי הנקודות ונקבל את האופיין שמתואר באיור 4.4:

  
  

  
  

  איור 4.4

  
  

  
  

  נתונים שני אופיינים של מקורות מתח מעשיים כמתואר באיור 4.5

  
  

  
  

  
  

  איור 4.5

  
  

  
  

  קיבולו של תא חשמלי 

  
  

  בפרק 2 הגדרנו תא חשמלי כהתקן הממיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. התא החשמלי משמש מקור מתח, אך בשל העובדה שכמות האנרגיה הכימית שבו מוגבלת, הרי שמשך זמן הנעת המטענים מוקצב אף הוא, ותלוי בגודל העומס המחובר אליו. כל תא חשמלי ניתן לאפיין באמצעות כא"מ (כח אלקטרומניע), התנגדות פנימית וקיבול התא. קיבול זה מוגדר ככמות המטען שהתא מסוגל להעביר במשך זמן פעולתו. ככל שלתא יהיה קיבול גדול יותר, כך הוא יוכל לספק אנרגיה ממושכת יותר לצרכן.

  כשאנו רוכשים סוללות (תאים חשמליים), אפשר לשים לב לקיבולן של הסוללות, שכן תשומת לב לכך, תועיל לנו בהפעלת הצרכנים לזמן רב יותר. כלומר סוללה שרשום עליה למשל 1500[mAmin] תפעיל למשך זמן רב יותר צרכן משתפעיל סוללה שרשום עליה 1200[mAmin].

  קיבולו של כל תא חשמלי מסומן באות Q, יחידותיו "אמפר-שעה"   [Ah].

  
  

  
  

    (4.1)

  
  

  כאשר:

  Q- קיבול התא החשמלי  [Ah]

  I- הזרם שמספק התא החשמלי (בהנחה שזהו זרם קבוע)  [A]

  t- הזמן המרבי לשימוש בתא החשמלי [h]

  
  

  
  

  
  

  •   הקודם                                                                                                                             
  • המשך