Batterier i kulde
Mange har oplevet, at mobilen slukker, når det er koldt. Eleverne undersøger, hvad temperaturen betyder for et almindeligt AA-batteri, når det skal levere strøm. Forsøget giver en god indgang til at tale om elbilers rækkevidde om vinteren.
Hvordan påvirker temperaturen den spænding, et batteri kan levere, når det belastes?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Batteri LR6, type AA (40 stk.) | 313002 | 3 pr. gruppe |
| Lampeholder (E10) | 310110 | 1 pr. gruppe |
| Glødepære E10 (1,5 V 0,09 A) 10 stk. | 355001 | 1 pr. gruppe |
| Krokodilleklemmer (50 stk.) | 310000 | 2 pr. gruppe |
| Multimeter, digitalt, autorange | 351000 | 1 pr. gruppe |
| Strøm- og spændingssensor, trådløs (PASCO PS-4254) | PS-4254 | Strøm og spænding samtidig |
| Temperatursensor, trådløs (PASCO PS-3201) | PS-3201 | Temperatur på batteriet |
Andet udstyr: adgang til køleskab og fryser; gaffatape eller elastik til at holde ledningerne mod batteriet; fryseposer.
Sikkerhed
Brug kun almindelige alkaliske AA-batterier. Lithiumbatterier og beskadigede eller lækkende batterier må ikke bruges. Kortslut ikke batteriet.
Sådan gør I
- Læg ét batteri i fryseren og ét i køleskabet i en frysepose dagen før. Det tredje bliver på stuetemperatur.
- Byg et kredsløb med batteriet, lampefatningen med en 1,5 V glødepære og multimeteret, så I kan måle spændingen over batteriet, mens pæren lyser.
- Mål først spændingen på stuetemperatur-batteriet i belastet tilstand. Notér værdien efter 10 sekunder.
- Tag batteriet fra køleskabet og mål straks på samme måde.
- Tag batteriet fra fryseren og mål straks på samme måde.
- Lad det kolde batteri ligge på bordet og mål hvert andet minut, mens det varmer op.
Med PASCO-sensor
Med den trådløse strøm- og spændingssensor PS-4254 kan eleverne logge strøm og spænding samtidig og beregne effekten P = U · I direkte i SPARKvue. Sæt en trådløs temperatursensor (PS-3201) mod batteriet med tape og log temperaturen ved siden af. Så kan eleverne lave en graf med spænding som funktion af temperatur.
Hvad sker der?
Et batteri leverer strøm gennem kemiske reaktioner. Når batteriet er koldt, går reaktionerne langsommere, og ionerne i elektrolytten bevæger sig trægt. Batteriets indre modstand bliver større.
Når pæren trækker strøm, taber batteriet derfor mere spænding indvendigt, og pæren lyser svagere. Batteriet er ikke tømt, og spændingen kommer tilbage, når det bliver varmt igen.
Spørgsmål til eftertanke
- Hvor stor var forskellen på spændingen ved stuetemperatur og fra fryseren?
- Kom spændingen helt tilbage, da batteriet blev varmt?
- Hvorfor er det et problem for elbiler om vinteren?
- Hvad kan man gøre for at beskytte et batteri mod kulde?
Til læreren
Forskellen ses tydeligst under belastning. Uden belastning viser et koldt alkalisk batteri næsten samme spænding som et varmt, og det er en vigtig pointe for eleverne.
Differentiering: De ældste kan beregne batteriets indre modstand ud fra spændingsfaldet og strømmen. Kobl gerne til lithiumbatterier i mobiler og elbiler, som også har nedsat ydeevne i kulde.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
