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Innenwiderstand einer Batterie:Wie man ihn misst

Batterie

Beschäftigen Sie sich mit batteriebetriebenen Projekten und müssen Sie etwas über den Innenwiderstand einer Batterie wissen? Dann lesen Sie den richtigen Artikel.

Alle Batterien haben einen gewissen Widerstand gegen den Stromfluss. Interessanterweise nennen wir diesen Widerstand inneren Widerstand.

Außerdem können Batterien nicht ewig halten und ihr Innenwiderstand kann sich im Laufe der Zeit ändern. Sie müssen also den Innenwiderstand jeder Batterie messen, bevor Sie sie in Ihrem Schaltkreis verwenden.

Halte durch, wenn du nicht weißt, wie man diese Messungen durchführt. Alles darüber erfährst du in diesem Beitrag.

Die Definition des Innenwiderstands

Innenwiderstandsmodell

Widerstand ist ein bekanntes Konzept in der Technik. Darüber hinaus tritt ein Innenwiderstand auf, wenn ein Objekt dem in einem Leiter fließenden Strom entgegenwirkt, was zu einer Wärmeerzeugung führt.

Interessanterweise bieten Batteriezellen dem Stromfluss eine Art Widerstand. Da Batterien keine perfekten elektrischen Leiter haben, kann es schwierig sein, eine Batterie ohne Innenwiderstand zu finden.

Außerdem ist der Innenwiderstand der Batterie wie der Wächter dieser Batterie. Je niedriger also der Innenwiderstand ist, desto geringer sind die Einschränkungen bei der Verwendung dieser Batterie.

Wenn Sie einen hohen Innenwiderstand haben, wird Ihre Batterie überhitzen und einen Spannungseinbruch erleiden.

Wie funktioniert eine Batterie?

Batterien werden mit zwei Anschlüssen aus unterschiedlichen Metallen und einem Elektrolyten zwischen den Anschlüssen geliefert. Elektrolyte sind chemische Lösungen, die Elektronen fließen lassen. Mit anderen Worten, Elektrolyte sind elektrische Leiter.

Batterieanschluss

Außerdem reagieren Elektrolyte auch mit Metall und halten sie in ihren jeweiligen Ionen. Ein Batteriepol ist eine Kathode, normalerweise ein Metalloxid mit vielen positiven Ladungen. Oder Metallionen mit null oder wenig Elektronen.

Der zweite Batteriepol ist die Anode, normalerweise Metall mit vielen negativen Ladungen. Oder metallische Ionen mit einem Überfluss an Elektronen.

Nun oxidiert die chemische Reaktion des Elektrolyten die Kathode, wodurch sie Elektronen abgeben kann. Diese Elektronen wandern dann durch den Stromkreis, bevor sie die Anode erreichen.

Zusätzlich wandelt die Batterie chemische Energie in elektrische Energie um, bis ihr die Reaktanten ausgehen. Daher stirbt die Batterie. Aber Sie können mehr Reaktanten durch externe elektrische Energie erhalten, die in chemische Energie umgewandelt wird.

Mit anderen Worten, es lädt die leere Batterie wieder auf und ermöglicht es Ihnen, den Prozess der Umwandlung der gespeicherten chemischen Energie in elektrische Energie zu wiederholen.

Laden des Akkus

Messen des Innenwiderstands einer Batterie:Der ideale Weg

Bei der Messung des Innenwiderstands erhalten Sie einige Komponenten wie:

AA-Batterien

Widerstand

Voltmeter

Schritte

  1. Schließen Sie zuerst das Voltmeter und die Batterien an, indem Sie das Voltmeter an die Batterieklemmen klicken. Verbinden Sie den roten Anschluss des Voltmeters mit der Batteriekathode und den schwarzen Anschluss mit der Batterieanode.
  1. Notieren Sie die Messungen, die Sie von Ihrem Voltmeter bei 1.500 Volt erhalten. Die Spannungsbelastung des mitgelieferten Voltmeters hängt von Ihrem Batterietyp ab. Sie erhalten die Messwerte aufgrund der Leerlaufspannung (VOC) oder einfach keine Last zum Stromkreis hinzufügen.
  1. Als nächstes fügen Sie Ihren Widerstand zur Batterie hinzu und schließen Sie Ihr Voltmeter wieder an. Aufgrund des Innenwiderstands der Batterie sollten Sie einen Spannungseinbruch beobachten.
  1. Notieren Sie auch die Messungen Ihres Voltmeters bei 1,446 Volt nach dem Hinzufügen des Widerstands. Da es zu einem Spannungseinbruch kommt, sollten Sie einen Wert erhalten, der kleiner als Ihre anfänglichen Messungen ist. So können Sie den Innenwiderstand der Batterie messen, indem Sie die Werte verwenden, die Sie aus der VOC (Leerlaufspannung) und der Batteriespannung erhalten, wenn sie an eine Last angeschlossen sind – in diesem Fall einen Widerstand.
  1. Als nächstes können Sie die Spannungsgesetzformel von Kirchhoff und die Ohmsche Gesetzformel verwenden, um den Innenwiderstand Ihrer Batterie zu messen. Zuerst verwenden wir den nach dem Anschließen einer Last erhaltenen Wert, um die Strommenge zu berechnen, die in die Schaltung fließt:

Wo:

V ist Spannung

R ist Widerstand

Ich bin aktuell

VL ist die geladene Spannung

RL ist der Widerstandswert

Verwenden Sie als Nächstes das Spannungsgesetz von Kirchoff, um die Volt des Innenwiderstands der Batterie zu berechnen. Es ist dasselbe wie der Spannungseinbruchswert innerhalb des internen Widerstands:

Wo:

VOC ist eine Leerlaufspannung

VL ist geladene Spannung

VI ist die Spannung über dem internen Widerstand

Sobald Sie die Werte für den in den Schaltkreis fließenden Strom und den Spannungsabfall am Innenwiderstand haben, können Sie das Ohmsche Gesetz verwenden, um den Innenwiderstand Ihrer Batterie zu berechnen.

Wo:

RI ist der Innenwiderstand

Daher beträgt der Innenwiderstand der AA-Batterie 0,149 Ω.

Wie wirkt sich der Innenwiderstand auf Spannung und Strom aus?

Spannung

Sie können dies besser verstehen, indem Sie das Ohmsche Gesetz verwenden. Das Ohmsche Gesetz verwendet eine Formel, die die Beziehung zwischen Strom, Spannung und Widerstand in einem Stromkreis zeigt.

Denken Sie daran, dass Spannung und Innenwiderstand eigenständige Variablen sind. Die abhängige Variable (Strom) ist die vom Innenwiderstand beeinflusste Variable.

Mit anderen Worten, wenn der Innenwiderstand zunimmt, kommt es zu einer Stromabnahme.

Alternativ kommt es zu einem Stromanstieg, wenn der Innenwiderstand sinkt. Sowohl der Strom als auch der Innenwiderstand sind umgekehrt proportional. Diese funktionieren aber nur nach dem Ohmschen Gesetz.

Ohne das Gesetz sinkt die Spannung, wenn der Innenwiderstand zunimmt.

Wie wirkt sich der Innenwiderstand auf die Batterie aus?

Handy-Akku

Ein niedriger Innenwiderstand würde bedeuten, dass der Akku weniger Probleme hätte, die erforderlichen Leistungsspitzen zu liefern.

Wenn Sie dagegen einen hohen mW-Wert haben, kann dies dazu führen, dass Ihre Batterie früher als gewöhnlich leer wird. Wieso den? Weil die Batterie keine Energieeffizienz liefern kann, während sie etwas Energie speichert. Mit anderen Worten, ein großer Innenwiderstand würde die Lebensdauer und Leistung der Batterie beeinträchtigen.

Ändert sich der Innenwiderstand einer Batterie?

Batterie leer

Wenn ein Akku älter wird, nimmt seine interne Batterie zu. Aufgrund dieser Erhöhung des Innenwiderstands nimmt auch die verfügbare Leistung am Batteriepol ab.

Wenn Sie also einen zuverlässigen Betrieb Ihrer Batterie wünschen, ist es notwendig, ihren Innenwiderstand zu überwachen, bevor er zu hoch wird.

Komponenten, die den Innenwiderstand einer Batterie beeinflussen

Zwei Hauptkomponenten, die den Innenwiderstand beeinflussen, sind der elektronische Widerstand und der Ionenwiderstand.

Der elektronische Widerstand umfasst den Widerstand aller Batteriematerialien wie interne Komponenten und Metallabdeckungen.

Es geht auch darum, wie all diese Materialien in Kontakt treten. Außerdem können Sie den Effekt des elektronischen Widerstands unmittelbar nach dem Anschließen einer Last an die Batterie sehen.

Auf der anderen Seite befasst sich der Ionenwiderstand damit, wie die Batterie dem Stromfluss widersteht, basierend auf elektrochemischen Faktoren wie Ionenmobilität, Elektrodenoberfläche und Elektrolytleitfähigkeit.

Aufrundung

Das Messen des Innenwiderstands Ihrer Batterie ist beim Aufbau von Schaltkreisen unerlässlich. Der Innenwiderstand ist für den Batteriebetrieb verantwortlich. Außerdem bestimmt sein Zustand, ob Sie eine gute oder schlechte Batterie haben.

Darüber hinaus kann ein hoher Innenwiderstand der Batterie dazu führen, dass Ihre Batterie überhitzt und schneller als in der geschätzten Zeit leer wird. So können Sie Ihre Messungen verwenden, um zu entscheiden, ob Sie Ihre Batterien für Ihre Schaltungen wechseln möchten.

Wenn Sie Fragen haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir helfen Ihnen gerne weiter.


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