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📜  测量电池的内阻

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.836000             🧑  作者: Mango

测量电池的内阻

通常在研究电路背后的理论时，假设电路的所有组件都是理想的。在理想状态下，假设系统的电池具有零电阻。但实际上，情况并非如此。在现实生活中使用电池时，人们注意到它们具有一些影响电路电流的内阻。有时它没有在电池上指定，它会随着电池放电而改变。在这种情况下，计算所使用电池的内阻就变得至关重要。让我们详细看看它是如何完成的。

电池的内阻

众所周知，基于电动势的大电池比电动势较小的电池具有更大的尺寸。这些电池包含更多能量，因此可以提供更大的电流。请注意，卡车的 12V 电池可以提供比摩托车中的 12V 电池更多的电流。这背后的原因可以归因于卡车的电池比摩托车的电池具有较小的内阻。

上图显示了电压源的两个基本部分。电池内部存在的电动势和电阻。这个电动势用 E 表示，而内阻用 r 表示，它们都是串联的。电池的内阻越小，它能够提供给电路的电流就越大。电池的内阻可以以复杂的方式表现，因为电池耗尽电池的内阻会增加。但它也可能取决于通过电压源的电流的大小和方向、温度，甚至电池的构成材料。

电位器

电位用于测量两点之间的电位差。它有时也用于比较两个电池的电动势或测量电池的内阻。在结构层面上，它是由一根横截面积均匀、长度为 10m 的长导线组成的装置。使用电位器时，应确保设备中开始使用的导线具有均匀的横截面积和低电阻率和高温度系数。电线相互平行拉伸，并通过铜条串联连接。木板上还附有一个米尺。

EMF 与细胞间电位差的关系

让我们考虑一个具有电动势“E”和内阻“r”的电池。电池连接到“R”的外部电阻。在这种情况下，电路的总电阻变为 R + r。现在电路中的电流 I 将由下式给出，

I = E/(R+ r)

⇒ E = I (R + r)

因此，外部电阻两端的电位，

V = IR = E – Ir

该等式表明 V 小于电池的电动势。这种电位下降是由于电池内阻的电位下降。上面给出的等式可以重新排列为，

\frac{r}{R} = \frac{E - V}{V}

内阻由下式给出，

r = R\frac{E - V}{V}

可以在电位器上调节变阻器，分别获得开路和闭路的平衡长度 l 1和 l 2 。该图显示了此设置，

设“k”为电位计导线上的电位梯度。

E = kl 1和 V = kl 2

上面的内阻方程可以修改为，

r = R\frac{kl_1 - kl_2}{kl_1}

⇒ r = R\frac{l_1 - l_2}{l_1}

示例问题

问题1：求10伏特和0.04欧姆内阻的电池在其端子相互连接的情况下将流过的电流。

回答：

问题 2： 找出将在 40 伏特和 10 欧姆内阻的电池内部流动的电流，以防其端子相互连接。求电池的端电压。

回答：

问题 3：找出将在 20 伏和 4 欧姆内阻和 6 欧姆负载电阻串联的电池内部流动的电流。求电池的端电压。

回答：

问题4：如果电位器在距离一端l 2 = 120cm 和l 1 = 300 cm 处平衡，求电池的内阻。假设外部电阻为 10 欧姆。

回答：

问题 5：如果电位器在距离一端 l 2 = 60cm 和 l 1 = 150 cm 处保持平衡，求电池的内阻。假设外部电阻为 20 欧姆。

回答：