Share to: share facebook share twitter share wa share telegram print page

 

内阻

理想電壓源的内電阻(Ri)是零
理想電流源的内電阻(Ri)是無限大

内阻,又称内电阻internal resistance),是指电源内部存在对电流的阻碍作用。

理想状态中,電壓源串聯内電阻等於零,即是沒有電壓下降。但在实际电源中,均存在内阻。实际电源可视为一个内阻为0的理想电源与一个电阻串联。在使用电源时,内阻会消耗一部分电能,同时也是使电源发热的原因之一。

理想電流源並聯内電阻是無限大,即是沒有電流流到此分支。

事实上,不仅电源,其他电学设备,例如电流表电压表以及电磁感应中的线圈等均存在内阻。

有的时候,例如冶炼金属,需要利用内阻产生的热能;而有的时候则需要尽量降低内阻的热效应,如在远距离电力传输的过程中采用提高电压的方式来减少电能损耗。

电池内阻

电池可以用電壓源和數個RC電路串聯的模型來模擬,這類模型稱為等效電路模型(equivalent circuit models)。其他的常見的模型則是物理化學模型(physiochemical model),會和濃度和反應速率有關。電池的內組和其大小、電量狀庇、化學性質、壽命、溫度以及放電電流有關。其中有和材料成份的电阻率有關的電子成份,以及和电解质電導率、離子遷移率、電化學反應速率、電極表面積等电化学因素有關的離子成份。電池內阻的量測有其指南,其中有規範量測條件,但結果可能無法適用於不同條件下的應用。利用交流電的量測(一般會使用1 kHz的頻率),因為其頻率遠高於其中較慢的電化學反應,可能會低估其阻值。內阻和溫度有關;例如新的劲量AA鹼性電池在-40 °C時其內阻較高,為0.9 Ω,原因是低溫會降低了離子遷移率,在室溫下則是0.15 Ω,在40 °C時更降到約0.1 Ω [1]。內阻的下降,主要是因為電解質擴散係數的上昇所導致。

電池的內阻可以用開路電壓VNL、負載電壓VFL和負載電阻RL來計算:

也可以用過電位η和電流I來表示:

計多等效串聯電阻(ESR)表英语ESR meter(在本質上是量測電容器等效串聯電阻的交流微歐姆表)可以用來估測電池內阻,特別是用來檢查電量狀態,而不是要取得準確的直流值[2]。有些充電電池的充電器也可以量測ESR。

在使用時,原電池端子上的電壓會持續下降,降到無法驅動電路為止。主要不是因為等效電壓源的電壓下降,而是因為內阻的上昇。

對於可充電的鋰離子聚合物電池,內阻主要是和電量狀態有關,內阻也會隨著電池使用而增加,原因是在電極上建立了不導電的固態電解質相間層(solid electrolyte interphase)[3],這是很好用來預測電池壽命的指標[4][5]

相關條目

參考資料

  1. ^ Battery Internal Resistance (PDF). Energizer Technical Bulletin. Energizer Battery. December 2005 [2010-01-07]. (原始内容 (PDF)存档于2012-01-11). 
  2. ^ Testing batteries with ESR meter
  3. ^ Wang, A., Kadam, S., Li, H. et al., "Review on modeling of the anode solid electrolyte interphase (SEI) for lithium-ion batteries". npj Computational Material. 4, 15 (2018). doi:10.1038/s41524-018-0064-0
  4. ^ Understanding RC LiPo Batteries
  5. ^ ESR Meter For 2 – 6 Cell Lipo Packs - instructions
  • Student Reference Manual for Electronic Instrumentation Laboratories (2nd Edition) - Stanley Wolf & Richard F.M. Smith
  • Fundamentals of Electric Circuits (4th Edition) - Charles Alexander & Matthew Sadiku
Prefix: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Portal di Ensiklopedia Dunia

Kembali kehalaman sebelumnya