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Tempo di ricarica batteria

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[11] Re: Tempo di ricarica batteria

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 31 ago 2013, 17:44

daymos ha scritto:...ok è vero chiede l'energia dissipata nel sistema. La potenza è l'energia nell'unita di tempo quindi se non cambio il riferimento temporale e analizzo il tutto a regime mi sembra corretto ragionare sulla potenza.

Direi di no, qui il tempo di carica cambia al cambiare di Rc. ;-)

Riprendendo il discorso iniziato nel precedente post [6], ovvero ripartendo dall'energia dissipata W(x), ed affrontando il problema in modo "tradizionale", ponendo x=Rc

W(x)=P(x)\Delta t(x)

visto che la potenza dissipata è sì esprimibile come persa via effetto Joule nei resistori, ma anche attraverso differenza fra quella generata da Eb e quella assorbita da Ea

P(x)=(x+{{R}_{a}}+{{R}_{b}}){{I}^{2}}=({{E}_{b}}-{{E}_{a}})I\,

visto che il tempo di carica per fornire alla batteria l'energia W0 (nel nostro caso 10kJ) è calcolabile con

\Delta t(x)=\frac{{{W}_{0}}}{{{E}_{a}}I}

potremo scrivere che l'energia dissipata non dipende da Rc, ma solo dal rapporto fra le due tensione dei geneneratori

W(x)=({{E}_{b}}-{{E}_{a}})I\frac{{{W}_{0}}}{{{E}_{a}}I}={{W}_{0}}\frac{({{E}_{b}}-{{E}_{a}})}{{{E}_{a}}}

--------------------------------------------------------------------------------

Ma il ragionamento risolutivo può essere reso molto più semplice, se pensiamo che per fornire quell'energia a Ea dobbiamo in sostanza fornirgli una carica (si ricordi la definizione del volt)

Q=\frac{{{W}_{0}}}{{{E}_{a}}}

ne segue che la stessa carica dovrà fluire anche attraverso Eb, con verso opposto, avremo quindi

\begin{align}
  & {{W}_{b}}=Q{{E}_{b}} \\ 
 & {{W}_{a}}=Q{{E}_{a}} \\ 
\end{align}

che dimostra l'indipendenza da Rc dell'energia dissipata, che risulta costante

W(x)=\Delta W={{W}_{b}}-{{W}_{a}}={{W}_{0}}\frac{({{E}_{b}}-{{E}_{a}})}{{{E}_{a}}}={{W}_{0}}\left( \frac{{{E}_{b}}}{{{E}_{a}}}-1 \right)

che nel nostro caso particolare porta ad un valore numerico

W(x)={{10}^{4}}\left( 2-1 \right)=10\,\text{kJ}
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[12] Re: Tempo di ricarica batteria

Messaggioda Foto Utentedaymos » 31 ago 2013, 18:27

ah ecco. Si ho capito la prima delle due spiegazioni. Grazie
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[13] Re: Tempo di ricarica batteria

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 31 ago 2013, 19:40

daymos ha scritto:Ah ecco. Si ho capito la prima delle due spiegazioni. Grazie

Per capire la seconda basta ricordare che il generatore B per portare ogni coulomb di carica positiva, nel percorso interno al generatore, dal suo morsetto negativo al suo morsetto positivo, 24 volt più "alto", compie un lavoro pari a

L=1\text{C}\times 24\text{V}=24\text{J}

mentre il generatore A, ricevendo la stessa carica, che passa dal suo morsetto positivo al suo morsetto negativo, 12 volt più "basso", nel percorso interno al generatore, ne assorbe (acquista)

L=1\text{C}\times 12\text{V}=12\text{J}

di conseguenza ì 24-12= 12 joule mancanti sono per forza di cose, quelli dissipati in calore per effetto Joule nei resistori della maglia, e questo avviene, qualunque sia la corrente che ha "spostato" quella carica.

Nel nostro caso per esempio, abbiamo visto che potevamo caricare la batteria A sia con una corrente di
18,46 ampere per un tempo di 45,1 secondi e una Rc=0.5 ohm, sia con 10 ampere per un tempo di 83 secondi e una Rc=1.05 ohm;
in entrambi i casi la carica spostata è di circa 833 coulomb (corrente X tempo) e, come detto, per ognuno di questi coulomb perdiamo (dissipiamo) 12 joule.
In totale sono 833 X 12 joule, ovvero 10kJ, indipendentemente da Rc, e dipendentemente solo dalla differenza fra le tensioni dei due generatori.
L=1\text{C}\times 12\text{V}=12\text{J}

BTW ... e quella derivata ... non mi sembra ancora corretta. ;-)
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