Внутреннее сопротивление | это… Что такое Внутреннее сопротивление?

Двухполюсник и его эквивалентная схема

Вну́треннее сопротивле́ние двухполюсника — импеданс в эквивалентной схеме двухполюсника, состоящей из последовательно включённых генератора напряжения и импеданса (см. рисунок). Понятие применяется в теории цепей при замене реального источника идеальными элементами, то есть при переходе к эквивалентной схеме.

Содержание 1 Введение 2 Эквивалентная схема активного двухполюсника 3 Сопротивление и внутреннее сопротивление 4 Родственные термины 5 Физические принципы 6 Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника 7 Нахождение внутреннего сопротивления 7.1 Расчёт 7.2 Измерение 7.3 Реактивное внутреннее сопротивление 8 Применение 8.1 Упрощение эквивалентных схем 8. 2 Согласование источника и нагрузки 8.3 Понижение высоких напряжений 8.4 Минимизация шума 9 Ограничения 10 Примеры 10.1 Малое внутреннее сопротивление 10.2 Большое внутреннее сопротивление 10.3 Отрицательное внутреннее сопротивление 11 См. также 12 Ссылки 13 Литература 14 Примечания

Введение

Необходимость введения термина можно проиллюстрировать следующим примером. Сравним два химических источника постоянного тока с одинаковым напряжением:

• Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор напряжением 12 вольт и ёмкостью 55 А·ч
• Восемь батареек типоразмера АА, соединенных последовательно. Суммарное напряжение такой батареи также 12 вольт, ёмкость значительно меньше — примерно 1 А·ч

Несмотря на одинаковое напряжение, эти источники значительно отличаются при работе на одинаковую нагрузку. Так, автомобильный аккумулятор способен отдать в нагрузку большой ток (от аккумулятора заводится двигатель автомобиля, при этом стартер потребляет ток 250 ампер), а от цепочки батареек стартер вообще не вращается. Относительно небольшая емкость батареек не является причиной: одного ампер-часа в батарейках хватило бы для того, чтобы вращать стартер в течение 14 секунд (при токе 250 ампер).

В соответствии с законом Ома при источниках с одинаковым напряжением ток в одинаковой нагрузке также должен быть одинаковым. В приведенном примере это не выполняется потому, что утверждение верно только для

идеальных источников ЭДС; реальные же источники в той или иной степени отличаются от идеальных. Для описания степени отличия реальных источников от идеальных применяется понятие внутреннее сопротивление.

Эквивалентная схема активного двухполюсника

Реальные активные двухполюсники хорошо описываются математически, если их рассматривать как эквивалентную схему, состоящую из (см. рисунок) последовательно включённых генератора напряжения и сопротивления (в общем случае — комплексного импеданса). Генератор напряжения представляет собственно источник энергии, находящийся в этом двухполюснике. Этот генератор мог бы отдать в нагрузку сколь угодно большие мощность и ток. Однако сопротивление, включённое последовательно с генератором, ограничивает мощность, которую данный двухполюсник может отдать в нагрузку. Это воображаемое сопротивление и называется внутренним сопротивлением. Оно является лишь параметром абстрактной модели двухполюсника, то есть реального «резистора» внутри двухполюсников обычно нет. Хотя в реальных гальванических элементах это внутреннее сопротивление есть. Это суммарное сопротивления плюсового стержня (углерода, стали), самого корпуса (цинка и никеля), а также самого электролита (соли) и поглотителя водорода (в солевых элементах). Все эти реальные материалы имеют вполне конечное сопротивление, отличное от нуля. В прочих источниках эту функцию исполняют обмотки и контакты, которые также снижают характеристики источников напряжения. Контактные разности потенциалов имеют иную природу падения напряжения и носят неомический характер, то есть все затраты энергии идут на работу выхода носителей заряда.

Сопротивление и внутреннее сопротивление

Основной характеристикой двухполюсника является его сопротивление (или импеданс^[1]). Однако характеризовать двухполюсник одним только сопротивлением не всегда возможно. Дело в том, что термин сопротивление примени́м только для чисто пассивных элементов, то есть не содержащих в себе источников энергии. Если двухполюсник содержит источник энергии, то понятие «сопротивление» к нему просто не применимо, поскольку закон Ома в формулировке U=Ir не выполняется^[2].

Таким образом, для двухполюсников, содержащих источники (то есть генераторы напряжения и генераторы тока) необходимо говорить именно о внутреннем сопротивлении (или импедансе). Если же двухполюсник не содержит источников^[3], то «внутреннее сопротивление» для такого двухполюсника означает то же самое, что и просто «сопротивление».

Родственные термины

Если в какой-либо системе можно выделить вход и/или выход, то часто употребляются следующие термины:

• Входное сопротивление — внутреннее сопротивление двухполюсника, которым является вход системы^{[источник не указан 147 дней ]}.
• Выходное сопротивление — внутреннее сопротивление двухполюсника, которым является выход системы.

Физические принципы

Несмотря на то, что на эквивалентной схеме внутреннее сопротивление представлено как один пассивный элемент (причём активное сопротивление, то есть резистор в нём присутствует обязательно), внутреннее сопротивление не сосредоточено в каком-либо одном элементе. Двухполюсник лишь внешне ведёт себя так, словно в нём имеется сосредоточенный внутренний импеданс и генератор напряжения. В действительности внутреннее сопротивление является внешним проявлением совокупности физических эффектов:

• Если в двухполюснике имеется только источник энергии без какой-либо электрической схемы (например, гальванический элемент), то внутреннее сопротивление практически чисто активное (если только речь не идет об очень высоких частотах), оно обусловлено физическими эффектами, которые не позволяют мощности, отдаваемой этим источником в нагрузку, превысить определённый предел. Наиболее простой пример такого эффекта — ненулевое сопротивление проводников электрической цепи. Но, как правило, наибольший вклад в ограничение мощности вносят эффекты неэлектрической природы. Так, например, в химическом источнике мощность может быть ограничена площадью соприкосновения участвующих в реакции веществ, в генераторе гидроэлектростанции — ограниченным напором воды и т. д.
• В случае двухполюсника, содержащего внутри электрическую схему, внутреннее сопротивление «рассредоточено» в элементах схемы (в дополнение к перечисленным выше механизмам в источнике).

Отсюда также следуют некоторые особенности внутреннего сопротивления:

• Внутреннее сопротивление невозможно убрать из двухполюсника^[4]
• Внутреннее сопротивление не является стабильной величиной: оно может изменяться при изменении каких-либо внешних (нагрузка, ток) и внутренних (нагрев, истощение реагентов) условий.

Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника

Эффект внутреннего сопротивления является неотъемлемым свойством любого активного двухполюсника. Основной результат наличия внутреннего сопротивления — это ограничение электрической мощности, которую можно получить в нагрузке, питаемой от этого двухполюсника.

Если к источнику с ЭДС^[5] генератора напряжения E и активным внутренним сопротивлением r подключена нагрузка с сопротивлением R, то ток, напряжение и мощность в нагрузке выражаются следующим образом:

Нахождение внутреннего сопротивления

Расчёт

Понятие

расчёт применимо к схеме (но не к реальному устройству). Расчёт приведён для случая чисто активного внутреннего сопротивления (отличия реактивного сопротивления будут рассмотрены далее).

Примечание: Строго говоря, любой реальный импеданс (в том числе и внутреннее сопротивление) обладает некоторой реактивной составляющей, поскольку любой проводник имеет паразитную индуктивность и ёмкость. Когда мы говорим о чисто активном сопротивлении, то имеем в виду не реальную систему, а её эквивалентную схему, содержащую только резисторы: реактивность была отброшена как несущественная при переходе от реального устройства к его эквивалентной схеме.

Если же реактивность существенна при рассмотрении реального устройства (например, при рассмотрении системы на высоких частотах), то эквивалентная схема составляется с учётом этой реактивности. Более подробно смотри в статье «Эквивалентная схема».

Пусть, имеется двухполюсник, который может быть описан приведённой выше эквивалентной схемой. Двухполюсник обладает двумя неизвестными параметрами, которые необходимо найти:

• ЭДС генератора напряжения U
• Внутреннее сопротивление r

В общем случае, для определения двух неизвестных необходимо сделать два измерения: измерить напряжение на выходе двухполюсника (то есть разность потенциалов

U_out = φ₂ − φ₁) при двух различных токах нагрузки. Тогда неизвестные параметры можно найти из системы уравнений:

(Напряжения)

где U_out1 — выходное напряжение при токе I₁, U_out2 — выходное напряжение при токе I₂. Решая систему уравнений, находим искомые неизвестные:

Обычно для вычисления внутреннего сопротивления используется более простая методика: находится напряжение в режиме холостого хода и ток в режиме короткого замыкания двухполюсника. В этом случае система (Напряжения) записывается следующим образом:

где U_oc — выходное напряжение в режиме холостого хода (англ. open circuit), то есть при нулевом токе нагрузки; I_sc — ток нагрузки в режиме короткого замыкания (англ. short circuit), то есть при нагрузке с нулевым сопротивлением. Здесь учтено, что выходной ток в режиме холостого хода и выходное напряжение в режиме короткого замыкания равны нулю. Из последних уравнений сразу же получаем:

(ВнутрСопр)

Таким образом, чтобы рассчитать внутреннее сопротивление и ЭДС эквивалентного генератора для двухполюсника, электрическая схема которого известна, необходимо:

• Рассчитать выходное напряжение двухполюсника в режиме холостого хода
• Рассчитать выходной ток двухполюсника в режиме короткого замыкания
• На основании полученных значений найти r и U по формуле (ВнутрСопр).

Измерение

Понятие измерение применимо к реальному устройству (но не к схеме). Непосредственное измерение омметром невозможно, поскольку нельзя подключить щупы прибора к выводам внутреннего сопротивления. Поэтому необходимо косвенное измерение, которое принципиально не отличается от расчёта — также необходимы напряжения на нагрузке при двух различных значениях тока. Однако воспользоваться упрощённой формулой (2) не всегда возможно, поскольку не каждый реальный двухполюсник допускает работу в режиме короткого замыкания.

Иногда применяется следующий простой способ измерения, не требующий вычислений:

• Измеряется напряжение холостого хода
• В качестве нагрузки подключается переменный резистор и его сопротивление подбирается таким образом, чтобы напряжение на нём составило половину от напряжения холостого хода.

После описанных процедур сопротивление резистора нагрузки необходимо измерить омметром — оно будет равно внутреннему сопротивлению двухполюсника.

Какой бы способ измерения ни использовался, следует опасаться перегрузки двухполюсника чрезмерным током, то есть ток не должен превышать максимально допустимого значениях для данного двухполюсника.

Реактивное внутреннее сопротивление

Если эквивалентная схема двухполюсника содержит реактивные элементы — конденсаторы и/или катушки индуктивности, то расчет реактивного внутреннего сопротивления выполняется также, как и активного, но вместо сопротивлений резисторов берутся комплексные импедансы элементов, входящих в схему, а вместо напряжений и токов — их комплексные амплитуды, то есть расчет производится методом комплексных амплитуд.

Измерение реактивного внутреннего сопротивления имеет некоторые особенности, поскольку оно является комплекснозначной функцией, а не скалярным значением:

• Можно искать различные параметры комплексного значения: модуль, аргумент, только вещественную или мнимую часть, а также комплексное число полностью. Соответственно, методика измерений будет зависеть от того, что хотим получить.
• Любой из перечисленных параметров зависит от частоты. Теоретически, чтобы получить путем измерения полную информацию о реактивном внутреннем сопротивлении, необходимо снять зависимость от частоты, то есть провести измерения на всех частотах, которые может генерировать источник данного двухполюсника.

Применение

В большинстве случаев следует говорить не о применении внутреннего сопротивления, а об учете его негативного влияния, поскольку внутреннее сопротивление является скорее негативным эффектом. Тем не менее, в некоторых системах наличие внутреннего сопротивления с номинальным значением является просто необходимым.

Упрощение эквивалентных схем

Основная статья: Эквивалентная схема

Представление двухполюсника как совокупность генератора напряжения и внутреннего сопротивления является наиболее простой и часто используемой эквивалентной схемой двухполюсника.

Согласование источника и нагрузки

Согласование источника и нагрузки — это выбор соотношения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника с целью достижения заданных свойств полученной системы (как правило, стараются достичь максимального значения какого-либо параметра для данного источника). Наиболее часто используются следующие типы согласования:

• Согласование по напряжению — получение в нагрузке максимального напряжения. Для этого сопротивление нагрузки должно быть как можно бо́льшим, по крайней мере, много больше, чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме холостого хода. При этом максимально достижимое в нагрузке напряжение равно ЭДС генератора напряжения E. Данный тип согласования применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является напряжение, и его необходимо передать от источника к нагрузке с минимальными потерями.
• Согласование по току — получение в нагрузке максимального тока. Для этого сопротивление нагрузки должно быть как можно меньшим, по крайней мере, много меньше, чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме короткого замыкания. При этом максимально достижимый в нагрузке ток равен I_max=E/r. Применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является ток. Например, при съеме сигнала с быстродействующего фотодиода целесообразно применять преобразователь ток-напряжение с минимальным входным сопротивлением. Малое входное сопротивление также решает проблему заужения полосы из-за паразитного RC-фильтра.
• Согласование по мощности — обеспечивает получение в нагрузке (что эквивалентно отбору от источника) максимально возможной мощности, равной P_max=E²/(4r). В цепях постоянного тока: сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению r источника. В цепях переменного тока (в общем случае): импеданс нагрузки должен быть комплексно сопряженным внутреннему импедансу источника.
• Согласование по волновому сопротивлению — получение максимального коэффициента бегущей волны в линии передачи (в СВЧ технике и теории длинных линий). То же самое, что и согласование по мощности, но применительно к длинным линиям. Волновое сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению r. В СВЧ технике применяется практически всегда. Чаще всего термин согласованная нагрузка используется именно в этом смысле.

Согласование по току и мощности следует использовать с осторожностью, так как есть опасность перегрузить источник.

Понижение высоких напряжений

Иногда к источнику искусственно добавляют большое сопротивление (оно добавляется к внутреннему сопротивлению источника) для того, чтобы значительно понизить получаемое от него напряжение. Однако добавление резистора в качестве дополнительного сопротивления (так называемый гасящий резистор) ведёт к бесполезному выделению мощности на нём. Чтобы не расходовать энергию впустую, в системах переменного тока используют реактивные гасящие импедансы, чаще всего конденсаторы. Таким образом строятся конденсаторные блоки питания. Аналогично, при помощи ёмкостного отвода от высоковольтной ЛЭП можно получить небольшие напряжения для питания каких-либо автономных устройств.

Минимизация шума

При усилении слабых сигналов часто возникает задача минимизации шума, вносимого усилителем в сигнал. Для этого используются специальные малошумящие усилители, однако они спроектированы таким образом, что наименьший коэффициент шума достигается лишь в определенном диапазоне выходного сопротивления источника сигнала. Например, малошумящий усилитель обеспечивает минимальный шум только в диапазоне выходных сопротивлений источника от 1 кОм до 10 кОм; если источник сигнала обладает меньшим выходным сопротивлением (например, микрофон с выходным сопротивлением 30 Ом), то следует применить между источником и усилителем повышающий трансформатор, который повысит выходное сопротивление (а также напряжение сигнала) до необходимого значения.

Ограничения

Понятие внутреннего сопротивления вводится через эквивалентную схему, поэтому имеют силу те же ограничения, что и для применимости эквивалентных схем.

Примеры

Значения внутреннего сопротивления относительны: то, что считается малым, например, для гальванического элемента, является очень большим для мощного аккумулятора. Ниже приведены примеры двухполюсников и значения их внутреннего сопротивления r. Тривиальные случаи двухполюсников без источников оговорены особо.

Малое внутреннее сопротивление

• Нулевым внутренним сопротивлением обладает только идеальный генератор напряжения. Если также рассматривать двухполюсники без источников, то сверхпроводящее короткое соединение тоже имеет нулевое внутреннее сопротивление (до величины токов, вызывающих потерю сверхпроводимости). Генератор со сверхпроводящей обмоткой при не слишком больших частотах и небольших токах также имеет активное внутреннее сопротивление, весьма близкое к нулю (индуктивный импеданс при определенных условиях может быть тоже довольно невелик).
• Автомобильная свинцово-кислотная стартёрная аккумуляторная батарея имеет r около 0,01 Ом. Благодаря столь низкому внутреннему сопротивлению ток, отдаваемый батареей при запуске двигателя, достигает 250 ампер и более (для легковых автомобилей).
• Бытовая сеть электроснабжения переменного тока в жилых помещениях имеет r от 0,05 Ом до 1 Ом и более (зависит от качества электропроводки). Сопротивление 1 Ом и более соответствует плохой проводке: при подключении мощных нагрузок (например, утюга) напряжение падает, при этом заметно уменьшается яркость ламп освещения, подключенных к той же ветви сети. Повышается пожароопасность, поскольку на сопротивлении проводов выделяется значительная мощность. И наоборот, в хорошей сети с низким сопротивлением напряжение падает от допустимых нагрузок лишь незначительно. Ток при коротком замыкании в хорошей бытовой электросети может достигать 3 тысяч ампер, что требует применения автоматических предохранителей, выдерживающих подобные токовые удары.
• Используя отрицательную обратную связь в электронных схемах, можно искусственно создавать источники, обладающие (при определённых условиях) очень низким внутренним сопротивлением. Такими свойствами обладают современные электронные стабилизаторы напряжения. Например, интегральный стабилизатор напряжения 7805 (выходное напряжение 5 В) имеет типичное выходное сопротивление менее 0,0009 Ома^[6]. Однако это вовсе не означает, что такой стабилизатор может отдать в нагрузку ток до 5500 А или мощность до 13 кВт при правильном согласовании. Характеристики стабилизатора нормированы только для рабочего диапазона токов, то есть в данном примере до 1,5 А. При превышении этого значения сработает защита, и стабилизатор отключится (при других конструкциях защиты ток ограничивается, а не отключается полностью).

Большое внутреннее сопротивление

Обычно двухполюсники с большим внутренним сопротивлением — это различного рода датчики, источники сигналов и т. п. Типичная задача при работе с такими устройствами — снятие с них сигнала без потерь из-за неправильного согласования. Для достижения хорошего согласования по напряжению сигнал с такого двухполюсника должен сниматься устройством, имеющим ещё большее входное сопротивление (как правило, сигнал с высокоомного источника снимается при помощи буферного усилителя).

• Бесконечным внутренним сопротивлением обладает только идеальный источник тока. Если также рассматривать двухполюсники без источников, то простой разрыв цепи (два вывода, ничем не соединённые) тоже имеет бесконечное внутреннее сопротивление.
• Конденсаторные микрофоны, пьезоэлектрические и пироэлектрические датчики, а также все остальные «конденсаторо-подобные» устройства имеют реактивное внутреннее сопротивление, модуль которого может достигать^[7] десятков и сотен мегаом. Поэтому такие источники требуют обязательного использования буферного усилителя для достижения согласования по напряжению. Конденсаторные микрофоны, как правило, уже содержат встроенный буферный усилитель, собранный на полевом транзисторе.
• Для измерения электрических потенциалов внутри живых клеток применяются электроды, представляющие собой стеклянный капилляр, заполненный проводящей жидкостью. Толщина такого проводника может быть порядка сотен ангстрем. Вследствие чрезвычайно малой толщины проводника такой «двухполюсник» (клетка с присоединёнными электродами) имеет внутреннее сопротивление порядка 100 мегаом. Высокое сопротивление и малое напряжение делают измерение напряжений внутри клетки непростой задачей.

Отрицательное внутреннее сопротивление

Существуют двухполюсники, внутреннее сопротивление которых имеет отрицательное значение. В обычном активном сопротивлении происходит диссипация энергии, в реактивном сопротивлении энергия запасается, а затем выделяется обратно в источник. Особенность отрицательного сопротивления в том, что оно само является источником энергии. Поэтому отрицательное сопротивление в чистом виде не встречается, оно может быть только имитировано электронной схемой, которая обязательно содержит источник энергии. Отрицательное внутреннее сопротивление может быть получено в схемах путём использования:

• обратной связи
• элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, например, туннельных диодов

Системы с отрицательным сопротивлением потенциально неустойчивы и поэтому могут быть использованы для построения автогенераторов.

См. также

Входной импеданс антенны

Ссылки

• Основные определения общей электротехники
• Схема для измерения параметров аккумуляторов
• Свинцово-кислотные аккумуляторы Casil Приведены графики^[8] внутреннего сопротивления.
• How does the internal battery resistance affect performance? (англ.) Как внутреннее сопротивление батареи влияет на ее эксплуатационные качества.
• Сравнение технических характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов
• Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?
• Оптимальный выбор аккумулятора

Литература

• Зернов Н. В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. — М. — Л.: Энергия, 1965. — 892 с.
• Джонс М. Х. Электроника — практический курс. — М.: Техносфера, 2006. — 512 с. ISBN 5-94836-086-5

Примечания

1. ↑ Импеданс является обобщением понятия сопротивление для случая реактивных элементов. Более подробно смотри в статье Электрический импеданс
2. ↑ Применять закон Ома в такой формулировке к двухполюсникам с внутренними источниками некорректно, необходимо учитывать источники: U=Ir+ΣU_int, где ΣU_int — алгебраическая сумма ЭДС внутренних источников.
3. ↑ Отсутствие источников выражается в том, что напряжение на выводах двухполюсника при отсутствии нагрузки равно нулю. Сюда же относится случай, когда источники есть, но не влияют на выходное напряжение («никуда не подключены»).
4. ↑ Исключение составляют случаи применения стабилизаторов компенсационного типа. Например, двухполюсник, содержащий батарею и ОУ, на некотором участке ВАХ может иметь как сколь угодно малое, так и отрицательное выходное сопротивление — до тех пор, пока избытка энергии в батарее хватает для компенсации.
5. ↑ То же самое, что и напряжение
6. ↑ Изменение выходного напряжения не более 1,3 мВ в диапазоне выходных токов 0,005÷1,5 А. В более узком диапазоне токов 0,25÷0,75 А типичное выходное сопротивление ещё меньше — 0,0003 ома.
7. ↑ В рабочем диапазоне частот
8. ↑ Похоже, что в графике ошибка: внутреннее сопротивление аккумулятора должно измеряться в миллиомах, а не в омах, как на графике.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить

При помощи внутреннего сопротивления и ряда других технических характеристик удаётся долго время поддерживать автомобильную АКБ в работоспособном состоянии. Это один из важнейших критериев, которые оценивают при контроле её состояния. Посмотрим детальнее, что он представляет собой, как его рассчитывать и проводить замеры.

Внутреннее сопротивление аккумулятора — что это

Данный технический показатель не настолько прост для объяснения, поэтому начать лучше на доступных примерах и ситуациях. Скажем, когда приобретается новая батарея, то у неё напряжение будет равно 13 В. Каждый подключенный потребитель тока обладает собственным сопротивлением, а, стало быть, потенциал батареи будет постоянно меньше максимального значения.

Измерение напряжения на аккумуляторе с помощью мультиметра

Это идёт в разрез с общеизвестной формулой, которая говорит нам, что:

Сила тока = напряжение / сопротивление.

Оказывается, что уменьшение силы тока происходит не только после подключения к АКБ внешних потребителей. Благодаря процессам, происходящим внутри аккумулятора, он и сам теряет свои максимальные характеристики.

Нормальные показатели

Норма внутреннего сопротивления автомобильной батареи должна быть на уровне 5 миллиОм. На этот показатель следует ориентироваться, хотя стандартных значений не существует, которые бы считались образцовыми. В любом случае, если батарея уже использовалась, но ещё не изношена, то показатель должен быть в пределах от 4 до 6 миллиОм.

Значительное влияние на общую потерю физических качеств АКБ влияет показатель, возникающий в рабочей жидкости, которой выступает электролит. Он зависит, в свою очередь, от окружающей температуры и его концентрации. С уменьшением температуры жидкости либо при увеличении плотности растёт показатель потери тока.

Ёмкость АКБ в той же степени связана с внутренним её сопротивлением, и зная этот параметр, можно сделать вывод относительно ёмкости аккумулятора. Например, если он снизился в 2 раза, то эксперты делают вывод: батарея потеряла в ёмкости до 50%. При этих замерах определяется способность её давать для нагрузки высокий пусковой ток. Это обратная зависимость: чем оно будет меньше, тем большим будет пиковый ток и мощность. Повышенное сопротивление вызывает резкое падение напряжения на выводах аккумулятора. Даже если он будет сравнительно новым, то не сможет выдать для нагрузки хороший пиковый ток.

Измерение ёмкости аккумулятора автомобиля

В процессе общего контроля за потерей тока батареей анализируется этот показатель для разных её составляющих: выводов, электролита, контактов и пр. Если их значение отличается более чем на 10% от усреднённого показателя, то их необходимо зарядить отдельно, а если это не принесёт успеха, то заменить новыми. В то же время обычный пользователь не владеет специальным оборудованием, требуемым для оценки данного критерия. Наиболее объективным методов проведения такого замера является контрольный заряд на 10 или 20 часов, а дальше сравнение с контрольными данными напряжения и разрядного тока.

Одним словом, понятие внутреннего сопротивления является величиной условной и его значение постоянно изменяется под воздействием эксплуатационных факторов. Поэтому, когда хотят получить максимально точные расчёты, за основу берут не величину внутреннего сопротивления, а разрядные кривые.

График зависимости сопротивления от процента разряда аккумулятора

Показатели трудно привести к универсальным, потому что материалы, используемые в конструкциях, тоже отличаются, а, соответственно, будут отличаться и их характеристики. От этого зависит сопротивление автомобильных АКБ, как и другие параметры их эксплуатации. Наибольшую разницу можно обнаружить на плюсовой свинцовой решётке, тогда как на «минусе» она будет практически неощутима.

То же самое касается технологии, по которой были произведены электроды. Это может быть присутствие легирующих элементов, материалы контактов, конструкции и т. д. С другой стороны, толщина и пористость материала будут воздействовать на величину R сепараторов. А вот у электролита показатель потерь зависит от его концентрации и температурных условий.

Дотошные автолюбители всё время гадают, а какое должно быть сопротивление у свинцово-кислотных батарей, чтобы считать его нормальным? Оказывается, по этому поводу существуют отдельные рекомендации:

• чтобы узнать точный норматив, у каждого типа АКБ есть собственный манула или инструкция;
• лучше всего сравнивать старые значения с новыми, нежели полагаться на абсолютные цифры, взятые из интернета;
• если регулярно производить замеры, то только так можно своевременно распознать изменения, происходящие внутри аккумулятора. Исходя из этого, можно установить причину и оценивать необходимость в покупке новой батареи или ремонту старой.

Как проверить внутреннее сопротивление аккумулятора

Одним из важнейших эксплуатационных критериев является контроль внутреннего сопротивления батареи. Ранее наукой уже были разработаны приборы-измерители, помогающие контролировать связь между ёмкостью изделия и внутренними потерями пикового тока.

Оценка производится по следующим факторам:

• сопротивляемость при подаче переменного тока;
• под нагрузкой при включённом постоянном токе;
• при чередовании.

Однако такими путями можно определить качественное состояние аккумулятора, но отнюдь не его количественные показатели. Одно лишь внутреннее сопротивление не даёт полного ответа на то, сколько часов способна прослужить батарея в нынешнем состоянии, да ещё и под нагрузкой. Для того чтобы иметь сведения о состоянии устройства, лучше приобрести тестер внутреннего сопротивления и производить регулярно замеры. Ежегодно сопротивление внутри самого АКБ возрастает на 5%. Если этот показатель превышает 5%, то необходимо обратить внимание на нагрузку и условия эксплуатации.

Посмотрим, какими способами можно измерить внутреннее сопротивление аккумулятора:

1. Подача переменного тока. Этот метод самый простой в плане подготовки, но отнимет от 2 часов времени и более. Для него придётся запастись конденсатором с вольтметром, а также резистором определённого номинала и цифровым трансформатором. Главное предназначение цифровой индикации заключается в установлении более точных значений. Однако есть факторы, которые не дают гарантии в 100% правильном результате замеров. В электролите батареи постоянно протекают процессы электролиза, которые вносят свои коррективы.
2. Метод постоянной нагрузки. Этот вариант используют чаще по сравнению с предыдущим. Наиболее востребован именно по отношению к автомобильным батареям. Для этого их полностью разряжают под действием максимальной кратковременной нагрузки. Сначала замеряют напряжение при помощи вольтметра до разряда, а затем и после. Однако узнать точное значение данным способом можно лишь для не слишком изношенных АКБ.
3. Короткоимпульсный способ. Это одна из недавних методик, которая славится максимальной точностью. Батарею в этом случае можно не отключать и не снимать с транспортного средства. Для тестирования достаточно будет одного вольтметра, и это не оказывает отрицательного воздействия на работоспособность аккумулятора.

Зависимость состояния аккумулятора от внутреннего сопротивления

Необходимо не только уметь делать контрольные замеры, но и понимать, как могут быть взаимосвязаны эти процессы внутри батареи с её общим эксплуатационным состоянием. Лучше всего пользоваться для выполнения разнообразных замеров промышленным оборудованием, а не тем, что собрано кустарным способом. Только так можно собрать полноценные данные о характеристиках аккумулятора и перспективах его работоспособности.

Итак, какие же устройства помогут нам распознать внутреннее сопротивление:

• самые распространённые из них — так называемые «нагрузочные вилки», которые помогают выявить рабочее напряжение и нагрузку в конкретной АКБ;
• изделия, которые помогают установить взаимосвязь между импедансом и состоянием, в котором находится батарея;
• приборы, измеряющие спектры, помогают оценить проводимость тока при его постоянной и переменной величинах.

Несмотря на различный принцип работы, все эти приспособления служат одному и тому же: они устанавливают потери тока, который вырабатывает тот или иной аккумулятор для транспортного средства. Для этого берутся во внимание разные показатели: длительность заряда и разряда, ёмкость и прочее. Регулярное измерение этого значения позволит нам продлить срок службы АКБ без необходимости её замены.

Само понятие сопротивления в физике принято обозначать латинской литерой R. В автомобильной батарее это сумма двух таких сопротивлений, как омическое и эффект поляризации. Первое включает в себя целый комплект сопротивлений, которые можно на обнаружить на банках батареи, на соединениях и контактах, в электролите и на электродах.

На точность замеров внутреннего сопротивления в батарее автомобиля влияют условия эксплуатации, температура воздуха, нагрузка, величина текущего заряда. Если нет под рукой профессиональных приборов, то можно последовательно подключить галогеновую лампочку и тестер. Это делают под нагрузкой и без, а потом записывают то значение, которое окажется выше. Разница не должна превышать 0,01 Ом, чтоб можно было судить о хорошем состоянии аккумулятора.

Для тех, кто не желает проводить подобные расчёты самостоятельно, можно обратиться на ближайшее СТО и произвести замеры, а также запросить заключение опытного автоэлектрика. Если у вас был подобный или другой опыт оценки автомобильной аккумуляторной батареи, смело можете им поделиться в комментариях ниже. До новых встреч!

Внутреннее сопротивление источника тока как измерить

Методика измерения внутреннего сопротивления источника питания. На практике в ряде случаев необходимо знать нагрузочную способность источника питания ИП , например, насколько его выходное напряжение уменьшается при подключении нагрузки или какое предельное значение тока он может выдавать. Эта способность может быть оценена по известному внутреннему сопротивлению ИП. Внутреннее сопротивление Ri ИП может быть определено следующим способом с использованием закона Ома и второго правила Кирхгофа [1]:. Точность определения Ri зависит от точности вольтметра чем она выше, тем точнее можно измерить U 0 и U и определить Ri и сопротивления нагрузки Rн чем оно меньше, тем больше уменьшается выходное напряжение ИП и тем точнее можно определить Ri. Например, для бытовой сети переменного тока напряжением вольт частотой 50 Гц:.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»
• Вы точно человек?
• Сопротивление источника тока. Внутреннее сопротивление.
• ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА.
• Внутреннее сопротивление источника тока
• Измерение внутреннего сопротивления источника питания
• Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора
• ИНФОФИЗ — мой мир…
• Измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока #ФизиканскиеЛьвы2018

«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»

Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внутренний участки которой имеют сопротивления, соответственно равные R и r , равно.

Всякую замкнутую цепь можно представить как два последовательно соединенных резистора с эквивалентными сопротивлениями R и r. Таким образом, с точки зрения физики Закон Ома выражает закон сохранения энергии для замкнутой цепи постоянного тока. Перед вами на столах находится минилаборатория по электродинамике. Её вид представлен в л. Слева находятся миллиамперметр, выпрямитель ВУ-4М, вольтметр, амперметр. Секция закрыта откидной площадкой.

В рабочем положении площадка располагается горизонтально и используется в качестве рабочей поверхности при сборке экспериментальных установок в опытах. В ходе работы вы освоите метод измерения основных характеристик источника тока, используя закон Ома для полной цепи, который связывает силу тока I в цепи, ЭДС источника тока , его внутреннее сопротивление r и сопротивление внешней цепи R соотношением:.

С хема экспериментальной установки показана на рисунке 1. Внимательно изучите её. Силу тока в цепи можно измерить при помощи амперметра. Проволочный резистор изготовлен из нихромовой проволоки и имеет сопротивление 5 Ом. После того, как цепь будет собрана, необходимо поднять руку, позвать учителя, чтобы он проверил правильность сборки электрической цепи. И если цепь собрана правильно, то приступайте к выполнению работы.

Затем замкните ключ В и опять снимите показания вольтметра, но уже и показания амперметра. Занесите значение напряжения и силы тока в таблицу 1. Измерьте силу тока в цепи при помощи амперметра, результат запишите в тетрадь. Все данные заносятся в таблицу 2. Если бы мы не знали значения сопротивлений проволочных резисторов, то можно ли было бы использовать второй способ и что для этого надо сделать может нужно, например, включить в цепь какой-нибудь прибор? Кабардин О. Материалы: Учеб.

Пособие для учащихся. Справочник школьника. Фещенко, В. Ломоносова, Самойленко П. Физика для нетехнических специальностей : Учебн. Самойленко, А. Цель: познакомиться с методами определения характеристик источника тока. Теоретические сведения Электрический ток это направленное движение электрических зарядов. В металлических проводниках этими зарядами являются электроны. За направление тока принято считать направление движения положительно заряженных частиц электроны в металлах движутся против тока Характеристиками тока являются две величины сила тока и плотность тока j.

Под силой тока понимают скалярную величину численно равную заряду, протекающему через поперечное сечение проводника в dq единицу времени. Плотность тока это вектор, направленный по dt току и численно равный силе тока, приходящейся на единицу площади S поперечного сечения проводника j dq. А это значит заряды, приходящие в точку 2 рис. Силы электрического поля, имеющего место внутри проводника, сделать это не могут, так как оно поле направлено к точке 2.

Эти силы называются сторонними силами. На практике часто в качестве сторонних сил химической природы используются силы, работающие внутри источника тока. Важной характеристикой источника тока, связанной с работой сторонних сил, является величина называемая электродвижущей силой ЭДС источника. Ясно, что чем больше ЭДС источника, тем большую работу может совершить электрический ток на внешнем участке цепи, где поле создается за счет работы сторонних сил.

ЭДС источника тока измеряется в Дж вольтах В. Кл Другой характеристикой источника тока является величина, называемая внутренним сопротивлением источника , измеряемая, как В всегда в Омах Ом.

А Связь между, сформулирована в законе Ома для полной цепи рис. Кстати, закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением записывается как Сравнивая и 2 можно увидеть, что j j2.

II й способ графический. C Порядок выполнения работы. Путем осмотра познакомиться с приборами, предлагаемыми для выполнения работы. По схеме рис. Уменьшая скажем, на 00 Ом каждый раз измерить. Результаты измерений занести в табл.. I-й способ. Из полученных в п.

II-й способ. Результаты занести в табл.. Построить график зависимости f и по предложенному выше методу см. Контрольные вопросы. Что такое электрический ток? Что называется силой тока, плотностью тока? Что такое ЭДС источника тока, сторонние силы? Сформулировать закон Ома для замкнутой цепи.

В чем состоит экспериментальная часть в данной работе? Каковы теоретические основы определения и по I способу? Каковы теоретические основы определения и по II способу?

Составил: доц. Лоскутов К. Компьютерная верстка: Коновалова М. Определение удельного сопротивления проводника. Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Сами эти частицы называются носителями тока. В металлах и полупроводниках. Лабораторная работа 3. Цель работы Целью работы является знакомство с компьютерным моделированием цепей постоянного тока и экспериментальное подтверждение.

Цель и содержание работы. Целью работы является ознакомление с методом измерения удельного сопротивления металлических. Движение зарядов в электрическом поле. Электрический ток. Условия возникновения электрического тока. Закон Ома для. Задача: экспериментально убедиться в справедливости закона Ома для замкнутой неразветвленной цепи.

Приборы и принадлежности:. Лабораторная работа. Электрическим током называют упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Для существования тока необходимы два условия: Наличие свободных зарядов; Наличие внешнего. Цель и содержание работы Целью работы является анализ закона Ома для участка цепи, содержащего проводник и источник тока. Работа заключается в измерении. Щепин В. Цель работы: Научиться определять зависимость полной мощности, полезной мощности и К.

Методические указания к выполнению лабораторной работы. Юльметов А. Постоянный электрический ток. Электрические измерения Методические указания к выполнению лабораторных работ Оглавление P3. Амперметр как омическое сопротивление в цепи Сила тока. Вопросы темы. Электродвижущая сила и её источники. Энергия и мощность источника. Электрическое сопротивление металлов: Методические указания к выполнению лабораторной. Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 4 Измерение сопротивления на постоянном токе Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей.

Вы точно человек?

Источник — это устройство, которое преобразует механическую, химическую, термическую и некоторые другие формы энергии в электрическую. Другими словами, источник является активным сетевым элементом, предназначенным для генерации электроэнергии. Различные типы источников, доступных в электросети, представляют собой источники напряжения и источники тока. Эти две концепции в электронике различаются друг от друга. Источник напряжения — устройство с двумя полюсами, напряжение его в любой момент времени является постоянным, и проходящий через него ток не оказывает влияния. Такой источник будет идеальным, имеющим нулевое внутреннее сопротивление. В практических условиях он не может быть получен.

Вну́треннее сопротивле́ние двухполюсника — импеданс в эквивалентной схеме двухполюсника, состоящей из последовательно включённых генератора напряжения и импеданса (см. рисунок). Понятие применяется в теории цепей при замене реального источника Сравним два химических источника постоянного тока с одинаковым.

Сопротивление источника тока. Внутреннее сопротивление.

Есть упрощенная формула для расчета сопротивления промышленных li-pol АКБ, у которых указана кратность разрядного тока. Но что делать, если АКБ другого типа или уже старый или производитель слукавил на счет кратности? В прошлый раз смастерил измеритель тока и напряжения для построения графиков быстроизменяющихся параметров и их последующего исследования. Сегодня как раз такой случай. Разобрал аккумулятор от старого шуруповерта. В нем 12 Ni-Cd аккумуляторов, но не все они убитые. Самым правильным способом определения годности АКБ считаю измерение его внутреннего сопротивления.

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА.

Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте другую форму. Study lib. Загрузить документ Создать карточки. Документы Последнее. Карточки Последнее.

Предлагается описание определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока. Работа предназначена для учащихся 10 классов.

Внутреннее сопротивление источника тока

Цель работы: изучить метод измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока с помощью амперметра и вольтметра. Оборудование: металлический планшет, источник тока, амперметр, вольтметр, резистор, ключ, зажимы, соединительные провода. Для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока собирают электрическую цепь, схема которой показана на рисунке 1. К источнику тока подключают амперметр, сопротивление и ключ, соединенные последовательно. ЭДС измеряют по показанию вольтметра при разомкнутом ключе.

Измерение внутреннего сопротивления источника питания

Все мы гении. Но если вы будете судить рыбу по её способности взбираться на дерево, она проживёт всю жизнь, считая себя дурой. Источник электрической энергии;. Соединительные провода,. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;. Переключатель однополюсный; ключ. Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов.

Лабораторная работа № 8. Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока». Цель: научиться определять.

Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внутренний участки которой имеют сопротивления, соответственно равные R и r , равно. Всякую замкнутую цепь можно представить как два последовательно соединенных резистора с эквивалентными сопротивлениями R и r. Таким образом, с точки зрения физики Закон Ома выражает закон сохранения энергии для замкнутой цепи постоянного тока.

ИНФОФИЗ — мой мир…

Состояние отпатрулирована. Понятие применяется в теории цепей при замене реального источника идеальными элементами, то есть при переходе к эквивалентной схеме. Необходимость введения термина можно проиллюстрировать следующим примером. Сравним два химических источника постоянного тока с одинаковым напряжением:.

Цель работы: научиться определять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи.

Измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока

Для получения электрического тока в проводнике необходимо создать и поддерживать на его концах разность потенциалов напряжение. Для этого используют источник тока. Разность потенциала на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние не электрического происхождения силы. При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока.

Внутреннее сопротивление зависит от электрохимических процессов внутри элемента, в том числе и от тока. При слишком большом токе аккумулятор испортится, и даже может взорваться. Поэтому не замыкайте плюс и минус. Достаточно мысленного эксперимента.

Аккумуляторы

— Какой самый точный способ измерения внутреннего сопротивления потребительского аккумулятора?

Спросил 4 года, 6 месяцев назад

Изменено 4 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 22k раз

\$\начало группы\$

Типичный способ измерения внутреннего сопротивления батареи, который я нашел в ходе исследований, заключается в подключении батареи к цепи с резистором, измерении напряжения на батарее, расчете тока, измерении напряжения на резисторе, нахождении падение напряжения и использовать законы Кирхгофа для расчета остаточного сопротивления, которое будет внутренним сопротивлением.

Профессор упомянул, что это слишком неточно для батарей с очень низким внутренним сопротивлением, так что есть ли другой, более точный способ проверить внутреннее сопротивление стандартной батареи?

• батареи
• схема

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Проще всего использовать переменный ток, как в анализаторе цепей.

Можно использовать переключаемый сток известного значения или резистор и полевой транзистор. Измерьте напряжение при включенном токе, затем при выключенном токе, вычтите, разделите на ток, вы получите внутреннее сопротивление. Если вы продолжаете повторять этот цикл включения/выключения, это эквивалентно использованию переменного тока.

Преимущество измерения переменного тока заключается в том, что вы можете использовать конденсатор, чтобы избавиться от постоянного тока и работать только с небольшим переменным напряжением. Он также игнорирует любое смещение постоянного тока в сигнальной цепи, от операционных усилителей и т. д. Измерение переменного тока является наиболее точным методом.

Вы можете использовать что-то вроде этого в качестве эксперимента:

^{смоделируйте эту схему — Схема, созданная с помощью CircuitLab}

Здесь источник напряжения слева пропускает сигнал переменного тока через R1 и C1 в батарею. Это переменный ток, соединенный через C1.

C2 извлекает напряжение переменного тока на аккумуляторе.

Зная переменное напряжение V1, измерив переменное напряжение на выводе «OUT», можно легко рассчитать внутреннее сопротивление батареи, так как оно образует резистивный делитель с R1.

Вы можете сделать это с помощью звуковой карты или генератора сигналов и мультиметра. Убедитесь, что вы откалибровали и проверили свою тестовую установку, заменив батарею резистором известного номинала, который должен быть того же порядка величины, что и ожидаемое измеряемое сопротивление.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Возражение вашего профессора против описанного вами метода неверно. Если у батареи низкий импеданс, вы просто увеличиваете нагрузку, чтобы разницу можно было лучше измерить.

Однако проблема гораздо глубже. Аккумуляторы обычно не имеют постоянной нагрузки постоянного тока, и часто людям необходимо знать реакцию аккумулятора на импульсную нагрузку. Проблема в том, что у батареи нет единого «импеданса», который можно использовать для оценки ее реакции на нагрузку. Каждая батарея имеет спектр импедансов, разный импеданс для разной частоты нагрузки. Эта тема инженерии называется «Электрохимическая спектроскопия импеданса». Пример презентации. См. также эту статью от BatteryUniversity с примером «электрохимического спектра».

Итак, самый точный способ охарактеризовать внутреннее сопротивление батареи — это измерить ее спектр, используя, например, схему, предложенную peufeu.

Однако это еще не все. Спектр ЭУ обычно собирается с применением «слабого сигнала». Как прокомментировал ниже Лоренцо Донати, значение импеданса не только зависит от частоты, но также нелинейно с амплитудой приложенного сигнала/нагрузки, что добавляет еще одно измерение сложности проблемы.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Внутреннее сопротивление представляет собой аппроксимацию комплексной функции V(I) батареи, поэтому не существует «истинного» значения внутреннего сопротивления, которое можно было бы точно измерить с самого начала. Наиболее репрезентативным измерением, которое вы можете сделать, является фактическая кривая V(I) для соответствующих значений тока. Если случайно получится прямая линия — бинго, то вашу батарею можно точно описать одним значением внутреннего сопротивления. В противном случае вам придется использовать полученную кривую для определения значений тока и напряжения для любой заданной нагрузки.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Аккумуляторы

— Литий-ионный аккумулятор Миф о внутреннем сопротивлении

Вопрос задан 6 лет, 3 месяца назад

Изменено 8 месяцев назад

Просмотрено 15 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я делаю тестер аккумуляторов, в частности для ионно-литиевых аккумуляторов.

Я хочу измерить внутреннее сопротивление, но после тестирования нескольких элементов я сомневаюсь в своих результатах. Большинство из них, новые или старые, имеют сопротивление в районе 500-800 мОм, совсем не близко к диапазону 150 мОм, как должно быть.

Фото: Для этого экземпляра напряжение в открытом состоянии составляет 4,18 В, а напряжение нагрузки — 3,41 В при токе разряда 1525 мА; 4,18–3,41 В/1,525 А= 0,504 Ом;

Это правильный способ измерения внутреннего сопротивления? Поскольку все новые и старые элементы имеют одинаковый результат, можно ли с уверенностью сказать, что внутреннее сопротивление не имеет отношения к работоспособности литий-ионного элемента?

• батареи
• закон Ома

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Нет, метод вообще не правильный (если хотите дублировать характеристики производителя). Есть два способа. Подайте на батарею синусоидальный ток частотой 1 кГц. Измерьте V и I на частоте 1 кГц, чтобы вычислить R. Ток должен быть небольшим, но достаточно большим, чтобы получить пригодные показания на осциллографе. Используйте связь по переменному току, чтобы вы могли видеть показания мВ. Используйте чувствительный резистор на стороне низкого заряда батареи для измерения тока.

Второй способ заключается в применении ступенчатой ​​токовой нагрузки с малой скважностью. Измерить мгновенное падение напряжения в момент включения ступенчатой ​​нагрузки (для этого понадобится осциллограф). Нагрузка может быть, скажем, С/10 или С/5. Я обычно делаю это с помощью функционального генератора, резистора и полевого транзистора. Функциональный генератор включает полевой транзистор. Резистор подключен, поэтому, когда полевой транзистор включается, он становится током нагрузки для батареи. Сопротивление рассчитывается по формуле V/I = R, где V — изменение напряжения, а I — значение тока ступенчатой ​​нагрузки.

Если вы измеряете напряжение нагрузки и напряжение холостого хода с помощью медленного прибора, такого как анализатор аккумуляторов, вы будете измерять падение нагрузки, вызванное химическими эффектами на аноде и катоде. Я предполагаю, что это число может иметь смысл, но это не то, как производитель измеряет внутреннее сопротивление.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Это зависит от того, что вы подразумеваете под внутренним сопротивлением. «Эффективное» сопротивление можно измерить по постоянному току и падению постоянного напряжения. Однако, как указал mKeith, падение напряжения постоянного тока \$dV_{DC}\$ состоит из двух частей: 92 *Р\$. mKeith указывает на 2 разных способа измерения R. Один использует переменное напряжение. Во многих спецификациях аккумуляторов указано значение R при частоте 1 кГц. Однако это значение R обычно меньше постоянного значения R из-за конечной емкости элемента. Второй метод, рекомендованный mKeith, заключается в измерении мгновенного падения напряжения при включении постоянного тока. Этот метод даст постоянное значение R, если измерение не является действительно «мгновенным». Вы хотите подождать достаточно долго, скажем, 0,1 с, чтобы емкость аккумулятора полностью зарядилась, но не так долго, чтобы появилось падение напряжения. Эти эффекты подробно обсуждаются в ссылке, предоставленной jbord39.(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3247723/). Однако внимательное прочтение статьи показывает, что, вопреки утверждению jbord39, авторы специально заявляют, что простого измерения падения напряжения постоянного тока недостаточно для получения R. Обратите внимание, что на рис. 3 хорошо проиллюстрировано падение напряжения. Нагрузка прикладывается через 10 секунд и снимается через 30 секунд. Однако напряжение батареи на 31-й секунде меньше, чем на 9-й секунде, хотя ток равен 0 в обоих случаях. Частично это происходит из-за падения напряжения при уменьшении уровня заряда батареи, а также из-за падения напряжения, вызванного изменением химического состояния батареи. Напряжение медленно увеличивается с течением времени от 31 до 65 секунд, поскольку батарея медленно возвращается в исходное химическое состояние.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

правильный способ измерения сопротивления состоит в том, чтобы начать с небольшой предварительной нагрузки, например, 100-200 мА, а затем добавить остальные 800 мА, чтобы получить 1 ампер.
, так что теперь у вас есть изменение напряжения для нагрузки 800 мА. теперь рассчитайте dV/dI= внутреннее сопротивление.

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Мультиметр

— как измерить внутреннее сопротивление вольтметра?

Спросил 11 лет, 6 месяцев назад

Изменено 7 лет, 8 месяцев назад

Просмотрено 68к раз

\$\начало группы\$

Как узнать, каково внутреннее сопротивление вольтметра? Я думаю, что чем выше, тем лучше — это будет меньше влиять на измеряемую схему.

Какое приблизительное внутреннее сопротивление дешевого цифрового мультиметра при настройке вольтметра? Имеют ли более дорогие мультиметры лучшее (более высокое) внутреннее сопротивление? Есть ли существенная разница во внутреннем сопротивлении вольтметра между Fluke и 5-долларовым цифровым мультиметром?

Как лучше всего измерить внутреннее сопротивление вольтметра?

• мультиметр
• измеритель напряжения

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Подайте известное напряжение на последовательный резистор. Этот резистор в сочетании с внутренним сопротивлением образует делитель напряжения. Допустим, вы подаете 5 В на резистор серии 1 МОм, и цифровой мультиметр показывает его как 2,5 В, тогда внутреннее сопротивление равно 1 МОм.

изменить
Теперь, когда я перечитал это, я думаю, что это не совсем однозначно. Под «подачей напряжения на последовательный резистор» я имел в виду, что вы подключаете + к резистору, а — к исх. ввод цифрового мультиметра.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Это довольно просто, вам понадобится только батарейка на 1,5 В и резистор на 1 МОм.

1. Сначала измерьте напряжение аккумуляторной батареи с помощью цифрового мультиметра. Допустим, он читает 1,609 вольт
.
2. Второе измерение резистора. Допустим, цифровой мультиметр показывает 1,008 мегаом
.
3. Затем снова измерьте напряжение, но на этот раз используйте резистор 1 МОм на положительном полюсе батареи, чтобы измерить его на плече резистора.
4. Если цифровой мультиметр показывает 0,801 В, внутреннее сопротивление цифрового мультиметра составляет 1 МОм, если он показывает 1,461 В, то внутреннее сопротивление составляет 10 МОм

Формула для использования различных входных напряжений или резисторов:

Внутреннее сопротивление цифрового мультиметра в мегаомах = («измеренное напряжение цифрового мультиметра» x «значение используемого сопротивления в мегаомах») / («входное напряжение» — «измеренное напряжение цифрового мультиметра»)

Вы можете использовать этот простой файл Excel для расчетов: Калькулятор DMM_IR

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Чтобы рассчитать входное сопротивление вашего вольтметра, сделайте следующее;

• Измерьте напряжение мультиметром и одновременно ДРУГИМ мультиметром измерьте ток, проходящий через ВОЛЬТМЕТР. (амперметр)

• Используя закон Ома, рассчитайте следующее. .. Напряжение, измеренное мультиметром, деленное на ток, измеренный амперметром = импеданс

Пример я измерил 13,8 вольта , а другим вольтметром последовательно с вольтметром я измерил ток через вольтметр на 1,2 мкА .

13,8 В / 0,0000012 A = 11 500 000 Ом или 11,5 МОм

Большинство современных цифровых мультиметров имеют минимальное входное сопротивление 10 МОм (даже бесплатный от Harbour Freight), поэтому измеренный ток будет в микроамперном диапазоне. . Поэтому вам понадобится измеритель, способный измерять микроампер…

И да, чем выше входной импеданс, тем лучше. Однако сегодня для большинства применений достаточно импеданса 10 МОм.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

• Лучшие мультиметры/вольтметры в более низких диапазонах (до …10..20В, с использованием входных буферов) имеют более высокое входное сопротивление, обычно >10 ГОм.