Mi határozza meg az elemek belső ellenállását
Helló kedves vendégeim és csatornám előfizetői. Ma olyan jelenségről szeretnék beszélni, mint az elemek belső ellenállása, és hogy ez a paraméter mitől függ. Tehát kezdjük.
Vegyünk például egy lítium-ion akkumulátort, a legelterjedtebb 18650-es tényezőt, névleges kapacitása 2500 mAh, és töltsük fel 3,7 voltos üzemi feszültségre.
Most csatlakoztassunk egy terhelést 1 ohmos ellenállás formájában 10 wattra. Mit gondolsz, egy ilyen rendszerben először mi folyik az áram?
Ezt az áramot könnyen kiszámíthatjuk Ohm törvénye szerint
De ha ampermérőt csatlakoztatunk, akkor a valós áram különbözik a számítottól és egyenlő lesz I = 3,6 A-val. Ennek oka pedig a következő.
Belső ellenállás
Tehát ennek az eltérésnek az oka abban a tényben rejlik, hogy teljesen minden akkumulátor belsejében megvan a saját belső ellenállása. A mi mini áramkörünkben pedig az 1 Ohm-os ellenállás mellett még egy ellenállás lesz.
Képzeljük el az akkumulátorunkat egy igazi kétpólusú formában.
Tehát a fenti séma szerint a feszültség 3,7 Volt - ez nem más lesz, mint a forrás EMF-je.
r a forrás belső ellenállása, amely ebben a konkrét példában megközelítőleg 0,028 Ohm lesz.
Ha a valóságban a csatlakoztatott ellenálláson méri a feszültséget, akkor az 3,6 volt lesz, ami azt jelenti, hogy az akkumulátor belső ellenállásának feszültségesése 0,1 Volt volt.
Kiderült, hogy ugyanazon Ohm törvény szerint 3,6 V feszültséggel és 1 Ohm ellenállással az áram 3,6 Amper lesz.
És mivel áramkörünk szekvenciális, hasonló áram áramlik át a belső ellenálláson, ami azt jelenti, hogy egyszerű számításokkal azt kapjuk, hogy a belső ellenállás egyenlő:
Most derítsük ki, hogy ez a belső ellenállás milyen paraméterektől függ, és hogy értéke állandó-e.
Milyen paraméterek határozzák meg a forrás belső ellenállását
Tehát a valóságban a különböző típusú akkumulátorok belső ellenállásának teljesen más jelentése van. Aktívan változik, és ezek a változások a következő paraméterektől függenek:
- Az áram mennyisége.
- Akkumulátor-kapacitás.
- Az akkumulátor teljes feltöltésétől.
- Az akkumulátor elektrolit hőmérséklete.
Tehát van egy ilyen minta: minél nagyobb a terhelési áram, annál kisebb a belső ellenállás. Ennek oka az elektroliton belüli töltés-újraelosztás folyamata.
Mivel az áram nagy, az ionok töltésének átviteli sebessége az elektródáról az elektródára nagy, és ez alacsony ellenállással lehetséges.
A jelenlegi erősség kisebb - az ionok nem viszik át olyan aktívan a töltést. Ez azt jelenti, hogy a belső ellenállás nagy lesz.
A nagy kapacitású akkumulátorokban lényegesen több elektróda van, ez pedig azt jelzi, hogy az elektródák és az elektrolit kölcsönhatásának folyamata kiterjedtebb. Ez azt jelenti, hogy lényegesen nagyobb számú ion lép egyidejűleg a töltésátadás folyamatába.
Ez növeli az áram erősségét és csökkenti a belső ellenállást.
Most beszéljünk a következő fontos tényezőről - a hőmérsékletről.
Néhány szó a hőmérsékleti rendszerről és az akkumulátor töltöttségéről
Minden akkumulátort egy adott üzemi hőmérsékleti tartományra terveztek. Ugyanakkor a hőmérséklet a különböző gyártóknál eltérő.
De ugyanakkor a következő minta működik: minél magasabb az elektrolit hőmérséklete, annál nagyobb a reakció sebessége benne, és ezért kisebb a belső ellenállás.
A modern akkumulátorok szinte lineárisan függenek a belső ellenállástól a hőmérséklettől.
De ugyanakkor a hőmérséklet nem emelkedhet korlátlanul és következmények nélkül. Ha a reakció túl hevesen halad, akkor az elektrolit oxigénjének aktív fejlődése (az anód szétesésének eredményeként) tűzhöz vezethet.
Ezért minden modern elem túlmelegedés elleni védelemmel rendelkezik.
Az akkumulátor töltésének leadása során annak kapacitása csökkenni kezd, annak következtében, hogy a töltés újraelosztásában egyre kevesebb töltésű ion vesz részt.
Következésképpen az áram csökken, míg a belső ellenállás éppen ellenkezőleg, növekszik. Ezért a következő igaz: minél jobban fel van töltve az akkumulátor, annál kisebb a belső ellenállása.
Ennyit akartam mondani az elemek belső ellenállásáról és az azt befolyásoló tényezőkről.
Ha tetszett a cikk, akkor tegye fel a hüvelykujját, és iratkozzon fel! Köszönöm, hogy végigolvastad!