In questa pagina vengono aggiunte altre misure di caduta di tensione da vuoto a carico realizzate su pile AA.
E' stata misurata la tensione ai morsetti di ciascuna pila a vuoto e poi con un carico resistivo con tre valori diversi per avere correnti erogate via via crescenti.
Lo schema elettrico e lo schema di montaggio sono i seguenti:
Lo schema elettrico scelto per la misura della caduta di tensione interna al generatore dispone il voltmetro inserito direttamente ai morsetti della pila per misurarne la tensione VG. Trattandosi di valori prossimi all'unità, è stato scelto un millivoltmetro.
L'amperometro misura la corrente erogata dal generatore meno quella assorbita dal voltmetro (che è trascurabile) per cui va collegato in serie al carico in modo che la corrente assorbita dal carico IR attraversi anche l'amperometro: solo così l'amperometro misura la stessa corrente che attraversa la resistenza.
Lo schema di motaggio viene disegnato per rispettare le scelte circuitali e la morsetteria dei dispositivi usati.
Nello schema di montaggio la linea spessa rappresenta il circito principale dove circola la corrente di carico (il cosiddetto circuito amperometrico) mentre la linea sottile rappresenta il circuito voltmetrico.
Per realizzare i collegamenti usando i puntali degli strumenti sono stati utilizzati dei morsetti a vite (mammuth). Per modificare il carico è stata usato una coppia di mammuth a spina e presa per potere modificare rapidamente il valore della resistenza di carico.
La parte destra del mammuth (la femmina) si posiziona in tre modi: alta, bassa. cenrtlae. Con la femmina posizionata nella parte alta viene inserita nel circuito la serie R2+R3, spostandola in basso viene inserita la sola R2, spostandola sulla parte centrale risulta inserita la R1.
Con R1=4,7Ω, R2=10Ω, R3=10Ω, si realizza un carioi di valore variabile (20Ω, 10Ω, 4,7Ω) a cui va aggiunto il valore della resitenza interna dell'amperometro che non è per niente trascurabile. Ai fini dell'esercitazione la cosa importante è realizzare con facilità un carico variabile per studiare la VG(I) per cui la resistenza interna dell'amperometro va considerata come parte del carico e quindi non incide sul risultato.
Gli strumenti usati sono dei multimetri digitali di basso costo reperibli al mercato (nota 1).
In fotografia c'è una misurazione completa con i risultati.
Pila AA alcalina
La rilevazione delle misure di VG e I viene riportata su un foglio di calcolo con cui si ricava il grafico VG(I).
La caduta di tensione da vuoto a carico é data da
cdt = V0-Vi
Con tre valori di corrente si disegna il grafico e si osserva la tipica caduta di tensone dovuta ad una reisistenza interna il cui valore calcolato come media dei tre valori vale 0,427Ω (nota 2).
La resistenza totale del carico (resistore più amperometro) si calcola utilizzando una coppia di valori della tabella; esempio per i valori dell'ultimo punto della misurazione vale:
I = 194,6mA = 0,1946A
VG = 1499mV = 1,499V
RT=VG/I = 1,499/0,1946 = 7,70Ω
Una parte è dovuta alla R1 di 4,7Ω, la restante parte è dovuta al milliamperometro.
Propongo altre situazioni da esaminare come esercizio di applicazione.
Accumulatore NiMh C)
Accumulatore NiMh D)
Accumulatore NiMh E)
Le soluzioni sono qui.
Le pile si esauriscono a causa della diminuzione dell'energia chimica disponibile ... si dice che si consumano. Le pile sono state sottoposte a test di scarica nel tempo. Facendo uso di Scratch e Arduino in S4A è stato realizzato un data logger per batterie (chiamato VB logger) con cui è stato rilevato come diminuisce la tensione sotto carico prolungato ed è stata anche valutata la capacità effettiva della batteria.
Note
nota 1: non sono di elevata qualità ma sono sufficienti per apprezzare la caduta di tensione e la resistenza interna della pila; in laboratori attrezzati si può fare di meglio ma inutilmente, la variabilità delle pile e lo stato di carica della stessa sono molto più influenti sulla precisione e sulla sensibilità degli strumenti usati;
nota 2: per la stessa ragione di cui alla nota 1 non è onesto indicare come buona una terza cifra significativa per cui va bene approssimare il valore della resistenza interna a 0,43Ω;