本標準適用于J2365型可調內電阻電池
1 基本性能
1.1 J2365型可調內阻電池供中學物理實驗驗證歐姆定律、測定電池的電動勢與內電阻等實驗使用。
1.2 電池由正負極板、探針、電池殼體等組成,為半封閉式。
1.3 電池的電動勢約2V,內電阻5~30Ω連續可調,容量不小于1AH。
1.4 探針的極化電動勢不大于40mV。
1.5 整機質量:約0.5kg。
2 技術要求
2.1 電池容量
2.1.1 10小時率效電容量不小于1AH。
2.1.2 以0.3A電流放電,連續放電時間不少于2小時。
2.2 電極板
2.2.1 正極板的材料為氧化鋁,負極板為海綿狀鋁,其配合尺寸寬為46mmo-1,高為50±1mm;厚度:正極極為2.5±0.3mm,負極極為2+0.50mm。
2.2.2 在加速試驗的條件下,極板的試驗壽命不小于25個充放循環。
2.3 實驗效果
電池用于《驗證閉合電路歐姆定律》實驗時,相對誤差不大于5%。
2.4 內電阻
環境溫度在5~30℃時,電池的內電阻可在5~30Ω范圍內連續可調。
2.5 探針
2.5.1 探針的極化電動勢應小于40mV。
2.5.2 探針由耐酸合金制成,在密度為1.28g/cm3,溫度為30℃的硫酸溶液(電解液)中,24小時的腐蝕量小于3%。
2.5.3 探針為片狀,壓制在寬46mmo-1,厚為2.5±0.3mm的耐酸塑料框架中。
2.6 電池殼體
2.6.1 電池殼體包括電解槽和溢液盤,用耐酸塑料制成,無裂縫,不得出現直徑大于1.5mm的氣泡。
2.6.2 電池槽內插放極板的插口,配合尺寸寬為46+1.5-0.5mm,厚為3+0.2-0.1mm。電液槽與蓋板配合良好。
2.7 電池通道閘板
通道閘板用耐酸不透明材料壓制,與電池通道配合良好,調節方便,定位可靠。
2.8 極板接線螺釘
接線螺釘用耐酸材料制成,應有一定的機械強度和韌性。正極板上的螺釘用紅色,負極板上的用黑色。
2.9 工作條件:
環境溫度:0~40℃
相對濕度:≤85%
3 試驗方法
3.1 檢驗電池的容量
3.1.1 電池初充電后,電解液度調整到1.28cm3,為0.1A的恒電流連續放電,當電動勢降到1.8V時,總放電時間不小于10小時。
3.1.2 電池重新充電,以0.3A恒電流連續放電,當電動勢降到1.7V時,總放電時間不少于2小時。
3.2 檢驗極板
3.2.1 用游標卡尺檢驗正、負極板的尺寸,應符合2.2.1要求。
3.2.2 檢驗極板壽命
初次充電與3.1.2相同。第二次充電電流為0.3A,充電時間5小時,放電電流為0.4A,終止電動勢為1.7V,電池連續充放電第25次放電容量不 低于第二次放電容量的80%。如果在試驗中,放電容量低于第二次放電容量的80%時,可作一次極板的活化處理。(活化處理時,電解液是1000ml水中加 入4ml濃硫酸)以0.1A電流充電60小時,再進行正常充電。
3.3 檢驗效果
3.3.1 實驗條件
電池充電:電池內電阻取最大值,即通道閘板閘到底。探針與極板之間的距離不大于5mm,兩極探針短路連接15分鐘后開始做實驗。測量內外電路上電壓降的電壓表,內電阻不小于2kΩ/V,精度不低于1.5級
3.3.2 實驗電路與方法
實驗電路如圖206—1所示。分別測出外電路正的電壓降為0V(外電路短路),0.5±0.1V;1.0±0.1V;1.5±0.1V及外電路斷開時內外電路上的電壓降。
v-電壓表 R-電阻箱 K、K1開關
3.3.3 實驗誤差按下式計算,應符合2.3要求。
e=│(V外+V內)-γ│×100%
式中 e-試驗誤差
γ-電池電動勢(即開路電壓),單位V
V外-外電路上的電壓降,V
V內-內電路上的電壓降,V
3.4 檢驗內電阻
3.4.1 實驗條件
電池充電,電解液密度為1.28g/cm3,電解液高出極板2mm。按圖206—2所示的電路進行測量。測量用的電壓表的要求與3.3.1同。
電阻箱規格為9999.9Ω(J2361-1型)
k1、k2-開關 v-電壓表 R -電阻箱
圖206-2測量電池內電阻電路圖
3.4.2 電池置于5℃的環境中,取出通道閘板。先閉合k2,用電壓表粗測出電池的電動勢ε,然后閉合開關節k1,調節電阻箱尺的阻值使電壓表讀數為 ε時,電阻箱阻值R不大于5Ω。
3.4.3 電池置于30℃的環境中,通道閘板閘到底。測量與3.4.2相同,測量箱的阻值應不小于30Ω。
3.5 檢驗探針
3.5.1 電池通道閘板到底,探針插入電池電液槽內,短路連接15分鐘后測量探針的極化電動勢。測量電路如圖206—3所示,毫伏表的精度不低于1.5級,內阻不小 于2kΩ/V。電阻R為5±0.1kΩ。置雙刀雙擲開關k至1位置,閉合5分鐘后k倒向2位置,立即記下毫伏表讀數,應小于40mV。
3.5.2 探針從框架中取出,經清洗干燥,用分度值為0.1mg稱量為2000g的三等天平測出質量m1,然后浸沒在密度為1.28g/cm3,溫度為30℃的電解液中,經24小時后,測量質量m2,應符合下面的計算式: (m1-m2)/m2≤3%
3.6 檢驗電池殼體
3.6.1 觀察電池殼體,應無直徑大于1.5mm的氣泡。無裂縫。
3.6.2 用極限寬度和極限厚度的塞規檢查插放極板的槽口尺寸,應符合2.6.2要求。電液槽與蓋板的配合良好。
3.7 檢電池通道閘板
閘板在電池通道內上下移動,無過緊或過松的情況。
4 檢驗規則
4.1 出廠檢驗內容為3.2.1,3.6.1,3.6.2,3.7條(款)的全部內容。
4.2 檢驗規則按JY 27—79《教學儀器產品的檢驗規則(試行)》中第二章規定執行。
4.3 運輸環境性能應按ZBY002—81《儀器儀表運輸、運輸貯存基本環境條件及試驗方法》中規定執行。
4.4 貯存環境性能按ZBY002—81中規定執行,低溫-25℃,高溫55℃。
4.5 例行試驗要求為本標準技術要求的全部內容。
5 標志、說明書、包裝、運輸和保管
標志、說明書、包裝應符合JY 26—79《教學儀器一般質量要求(試行)》中第六章規定。
附 錄A
電池電解液和初充電
A.1 用化學純濃硫酸和蒸鎦比配制電解液,密度為1.28g/.m3。
A.2 電池初充電電流為0.1A,連續充電60小時。充電結束時,端電太不低于2.03V,并在0.5小時里保持不變。
附 錄B
實驗誤差分析
驗證閉合電路歐姆定律的實驗誤差來自三個方面:
B.1 探針極化電動勢ε板=40mV,相對誤差
E1=40/2000=2%
B.2 探針與極板之間有一段距離,由于電液的電阻,有一電勢降落,其相對誤差為
E2=2L1/L×S/S1
式中:L1--探針與極板間的距離為5mm;
L--通道長度100mm;
S--通道橫截面;
S1--電液橫槽橫截面;
通常:
S/S1<1/10
則:E2≤1%
B.3 電表誤差
用1.5 級電表,滿刻度誤差為1.5%,一般不是在滿刻度條件使用,誤差超過1.5%些,這項誤差估算為2%。
B.4 上述三項合計最大相對誤差為5%。
附加說明:
本標準由國家教育委員會教學儀器研究所提出。
本標準由江蘇省教學儀器公司負責起草。