- ugens lyse idé

Her vil du hver uge finde en ny, spændende idé, du kan bruge i undervisningen eller lege med hjemme.

bullet

Hvis din skole har licens til Ahorn Science Univers, kan du se og downloade tidligere udgivne tips.

bullet

Bestil adgang til arkivet over tidligere udgivne tips allerede i dag

Uge 47, 2000

Støvsugerens energiforsyning

Du får meget at vide om strøm og spænding, hvis du studerer håndstøvsugerens el-forsyning fra stikkontakt til motor.

Jeg har vovet at skille vores håndstøvsuger helt ad, for den kunne alligevel ikke mere - strømforsyningen (batterierne?) var kaput. Det giver mig mulighed for at undersøge de elektriske forhold nærmere.
Stikkontakten leverer 230V vekselspænding, som i "adapteren" omsættes til 2,8V pulserende  jævnspænding.

Hvad mon der da gemmer sig i en "adapter"?

2,8V pulserende jævn-
spænding og 300mA strøm.

Her er motoren og de to serieforbundne, opladelige batterier:

Batterierne er  formentlig af Ni-Cd typen, dvs. 2 x 1,2V eller tilsammen 2,4V.

Ganske interessant, at laderens polspænding kun overstiger batteriernes med ca. 0,4V.
Er det mon en måde at sikre en tilstrækkelig lav ladestrøm på - og at ladestrømmen reduceres til nulpunktet, når batterierne er fuldt opladede?? I så fald et meget primitivt system - men også enkelt!

Jeg erstatter de to dårlig batterier med et sæt intakte - og lad os da bare prøve kortvarigt med alle fire batterier sluttet til.

Uden belastning giver de tilsammen en spænding på 5,10V (2,47V med kun to batterier).

Så snart jeg kobler motoren til, bliver polspænding 1,84V (1,47V med kun to batterier).
Interessant: det må betyde, at motoren belaster batterierne enormt, for mig bekendt er den indre modstand i disse accu-batterier meget lav.
Lad os da prøve at måle strømmen i kredsløbet, når motoren er sluttet til: 5,57A! (3,8A med kun to batterier) Ganske godt klaret af de små batterier.

Modstande må altså være meget lille i motoren. Jeg måler den, mens motoren står stille: 1,7ohm. I sandhed en ret lille modstand!

Hvad kan vi så se ud af alle mine undersøgelser og målinger?
bulletKunne "adapteren" have trukket motoren direkte? Nej, det vil jeg ikke forsøge, så brænder den vist sammen - den kan kun klare 300mA.
bulletAlle vore motoriserede, opladelige håndværktøjer er baseret på princippet om at oplade batterier ved svag strøm (50-200mA) over en længere periode (nogle timer). De små batterier med deres ringe indre modstand er da leveringsdygtig i en meget stærk strøm i en ret kort periode (nogle minutter). Denne stærke strøm opnås ved at bruge en motor med tykke kobber-vindinger (lille modstand).

Ulemper: 

bulletDer er stort energitab undervejs.
bulletBatterierne holder ikke så længe, og de er ofte "indbyggede" som i min støvsuger, så de er ikke nemme at skifte - hvis man overhovedet kan skaffe netop den størrelse batterier igen? 

Der er basis for at lave en masse beregninger af effekt, indre modstand og at bruge ohms lov og opdage dens begrænsninger, når det hele kører, som det skal.

 

Besøg Ahorn Undervisning!
Bestil adgang til Ugens Lyse Idé-arkiv.
Har du kommentarer - eller andre lyse ideer - så send os en e-mail:
ahorn@ahorn.dk