Czy akumulatory tracą napięcie w miarę ich zużycia?

V = IR

Rezystancja pozostaje taka sama i wiem jako fakt, że ja (lub prąd) maleje (moje rzeczy działają wolniej na starych bateriach).

Czy zatem 9-woltowy akumulator może zmienić się w 1,5-woltowy?

Oba efekty występują, gdy bateria jest rozładowana. Napięcie obwodu otwartego spada, a rezystancja wewnętrzna rośnie. Należy pamiętać, że napięcie w obwodzie otwartym mierzy właśnie napięcie wyładowane przez akumulator z oporem wewnętrznym wyjętym z równania. Jest tak, ponieważ nie ma prądu przez tę rezystancję, a zatem nie ma spadku napięcia na nim. Każdy przyzwoity woltomierz będzie miał rezystancję wejściową co najmniej 10 MΩ, co stanowi o wiele więcej niż nawet rozładowany akumulator, co nie ma znaczenia.

To powiedziawszy, różne chemikalia akumulatorów mają różne właściwości w odniesieniu do obu tych parametrów w miarę ich opróżniania. NiCd i NiMH mają raczej płaskie krzywe rozładowania po krótkim okresie początkowym. Oznacza to, że napięcie w obwodzie otwartym nie spada znacznie przez większą część cyklu rozładowania, nawet gdy zmagazynowana energia jest coraz niższa. Baterie te wykazują następnie dość gwałtowny spadek napięcia, gdy ostatnie 10% energii jest wyczerpane. Dlatego w przypadku NiMH lub NiCd ustalenie stanu naładowania na podstawie napięcia jest trudne.

Inne chemikalia mają bardziej liniową krzywą wyładowania (napięcie w funkcji nagromadzonych kulombowskich drenowanych przy stałym prądzie). Staroświeckie ogniwa węglowo-cynkowe są bardziej podobne do tego. Zwykle istnieje również znaczna zależność od temperatury, zarówno pod względem napięcia, jak i pojemności.

Tak, baterie mogą się komplikować.

Twoja bateria 9V rzeczywiście da niższy odczyt napięcia, gdy zostanie wyczerpana, i to nie tylko z powodu wyższej rezystancji wewnętrznej; możesz czytać 6 lub 7 V nawet przy DMM o bardzo wysokiej impedancji. Nie jestem pewien, czy możesz obniżyć napięcie do 1,5 V; zwiększony opór wewnętrzny sprawia, że ​​ostatecznie nie można już z niego czerpać żadnej energii, więc spodziewam się, że napięcie pójdzie asymptotycznie do nieco wyższego napięcia. Mimo to 9V rozładowane do 1,5V nigdy nie będzie w stanie dostarczyć prądu, który może dostarczyć bateria 1,5V.

W rzeczywistości opór gwałtownie się zmienia w miarę zużycia baterii. Podczas użytkowania napięcie spadnie, ale w wielu zastosowaniach zwiększona rezystancja wewnętrzna sprawi, że akumulator będzie bezużyteczny na długo przed obniżeniem napięcia.

W miarę rozładowywania się akumulatora spada napięcie w obwodzie otwartym, a rezystancja wewnętrzna rośnie. Chyba że bateria jest prawie całkowicie rozładowana, chociaż napięcie w obwodzie otwartym pozostanie względnie płaskie w porównaniu do wewnętrznej rezystancji, która wydaje się spadać dość liniowo (wyobrażam sobie, że różne chemie będą się różnić).
Bateria 9 V może zacząć od powiedzmy 5 omów rezystancji wewnętrznej, osiągając ponad 100 omów po rozładowaniu (liczby są orientacyjne, nie zostały dokładnie zbadane). Gdybyśmy wzięli umiarkowanie rozładowaną baterię 9 V (rezystancja wewnętrzna wzrosła do 50 omów) i odczytali multimetr (obciążenie powiedzmy 1 megaomów), moglibyśmy odczytać około 9 V nadal, ponieważ multimetr prawie nie ma obciążenia w obwodzie (np. 9 * 1000000/1000050 = 8,99 V).
Pod obciążeniem 500 omów spadłoby to do 9 * 500 / (500 + 50) = 8,18 V.
Może napięcie w obwodzie otwartym skończy się na powiedzmy 7,5 V, a rezystancja 200 omów (znowu te liczby są tylko przybliżonym przykładem, Google z pewnością będzie wiedział lepiej)

Tak, więc napięcie spada, gdy baterie się zużyją, a także rośnie rezystancja wewnętrzna. Zazwyczaj lepiej jest sprawdzić akumulator pod obciążeniem, aby dowiedzieć się, jak jest on płaski.

Napięcie w stanie ustalonym Voc lub otwartego obwodu ma bardzo liniowy spadek z SOC, ponieważ bateria ma dość stałą pojemność z napięciem ładowania. Jednak ESR gwałtownie wzrasta powyżej 90% SOC i powoli spada poniżej 50% SOC, a następnie gwałtownie poniżej 10%, co przypomina krzywą wanny. Tak więc ESR i aktualny prąd z pamięcią pojemności wtórnego ładowania z wyższym ESR znacznie wpływają na napięcie naładowanego akumulatora za pomocą SOC. ESR zwiększa nachylenie z prądem obciążenia V vs SOC na każdym końcu.

Jak wiemy, obwody prądu stałego są oceniane w VA, iloczynie napięcia i prądu, tj. Jeśli napięcie akumulatora spadnie podczas rozładowywania, akumulator będzie dostarczał wysoki prąd, aby dopasować się do wymaganego obciążenia VA, ale ma napięcie zmniejszające rezystancję wewnętrzną wzrost akumulatora, aby akumulator nie był w stanie dostarczyć wymaganej ilości prądu wymaganego do rzeczywistego obciążenia, więc akumulator został rozładowany.

Czy nie byłoby bezpiecznie korzystać z analogii, że bateria jest jak dwa rowerzysty połączone na dole rurką, jedna pełna wody, a druga pusta. Po otwarciu obwodu pełny cylinder próbuje wpaść w pusty. Przez pewien czas brak równowagi elektronowej utrzymuje pełny cylinder wyrzucający w puste miejsce. Po tym, jak boki rozpoczną wyrównanie, ciśnienie strumienia wody zwalnia i jest tak, jakby rura (lub wewnętrzny opór) przepuszczała bardzo mało wody, obniżając napięcie. Pozostaje pewne ciśnienie (napięcie). Ale rezystancja obwodu lub elementów jest zbyt duża, aby napięcie było skuteczne

Używanie V = IR w sposób, w jaki używałeś, jest niewłaściwe! dotyczy to ściśle przepływającego prądu elektrycznego przepływającego przez obciążenie rezystancyjne pod wpływem potencjału (napięcia). Teraz zdefiniuj obciążenie rezystancyjne, napięcie i prąd, na którym stosujesz prawo Ohma:

• Czy to: V to napięcie akumulatora, R to zewnętrzny opór lub obciążenie, a I to przepływający prąd. to nie ma to nic wspólnego z tym, że napięcie akumulatora jest niższe w miarę zużycia.
• Czy to: V to napięcie akumulatora, R jako rezystancja wewnętrzna akumulatora, a I jako prąd dostarczany przez akumulator do zewnętrznego obciążenia? Zastosowanie tutaj prawa Ohma może nam powiedzieć, że napięcie odczytane na zaciskach akumulatora obniża się, jeśli wzrasta prąd dostarczany przez akumulator.

Jeśli chodzi o spadek napięcia akumulatora wraz ze spadkiem stanu naładowania (im więcej zużywamy akumulator), jest to związane ze zmianą materiałów chemicznych, które faktycznie wytwarzają napięcie, czyli elektrod zanurzonych w elektrolicie. Oznacza to utratę elektrod dodatkowych wolnych elektronów.

Szybkość i zachowanie zmiany napięcia w zależności od stanu naładowania zależy od chemii akumulatora, a nie od jakiegokolwiek prawa elektrycznego. Dla przykładu, oto porównanie kształtu spadku napięcia baterii alkalicznych w porównaniu do baterii NiMh w miarę zużycia baterii ( źródło ):

zwróć uwagę, że kiedy mówię o „napięciu akumulatora”, mam na myśli napięcie w obwodzie otwartym, czyli brak prądu przepływającego przez akumulator. Rezystancja wewnętrzna nie ma wpływu na to napięcie.