você não chegará a 1,5 antes de chamar 9v morto; um novo 9V na verdade vai rodar em torno de 9,6V (oc), e quando chega a 9,0V já está visivelmente "cansado" e é bem gasto abaixo disso.
Ambos os efeitos ocorrem quando a bateria é descarregada. A tensão do circuito aberto diminui e a resistência interna aumenta. Observe que a tensão do circuito aberto está medindo especificamente apenas a tensão que a bateria produz com a resistência interna removida da equação. Isso ocorre porque não há corrente através dessa resistência e, portanto, nenhuma queda de tensão através dela. Qualquer voltímetro decente terá pelo menos 10 MΩ de resistência de entrada, que é muito mais do que uma bateria descarregada para não importar.
Tudo isso dito, diferentes químicas de bateria têm características diferentes em relação a esses parâmetros, pois são drenados. NiCd e NiMH têm curvas de descarga bastante planas após um curto período inicial. Isso significa que a tensão do circuito aberto não cai muito durante a maior parte do ciclo de descarga, mesmo quando a energia armazenada está ficando cada vez menor. Essas baterias mostram uma queda de tensão bastante acentuada à medida que os últimos 10% ou mais de energia são drenados. Portanto, para um NiMH ou NiCd, é complicado determinar um estado de carga apenas a partir da tensão.
Outras químicas têm uma curva de descarga mais linear (tensão em função dos Coulombs acumulados drenados a uma corrente fixa). As antigas células de carbono-zinco são mais assim. Geralmente, também existe uma dependência significativa de temperatura, tanto em termos de tensão quanto de capacidade.
Você pode esclarecer qual é o motivo exatamente da queda de tensão à medida que o estado de carga diminui? Talvez devido ao aumento da resistência interna?
Tina J
8
Sua bateria de 9V realmente fornecerá uma leitura de tensão mais baixa quando estiver esgotada e isso não é apenas por causa da maior resistência interna; você pode ler 6 ou 7V mesmo com um DMM de impedância muito alta. Não tenho certeza de que você pode ir tão baixo quanto 1,5V; o aumento da resistência interna faz com que, no final, você mal consiga extrair energia, então espero que a tensão vá assintoticamente a uma tensão um pouco mais alta. Mesmo assim, um 9V esgotado até 1.5V nunca será capaz de fornecer a corrente que uma bateria de 1.5V pode fornecer.
O problema que eu acho que o usuário precisa de ajuda é o conceito de aumento da resistência interna e o 1,5 V é apenas um exemplo de bateria descarregada tentando mostrar que a queda de tensão é o problema.
Kortuk
Embora eu não tenha certeza de que uma única célula que alimenta uma carga resistiva razoável possa se esgotar em um tempo razoável, a ponto de sua tensão em circuito aberto cair para praticamente nada, é possível para algumas células em um pacote com fio (que é tudo que uma "bateria de 9 volts" é) para que sua tensão de circuito aberto fique negativa. De fato, uma vez eu tive uma célula AA que media algo como 0,2 volts negativo, mesmo ao dirigir uma carga de 20mA. Um pacote de 9 volts com fio da série pode facilmente ter sua tensão de circuito aberto abaixo de 1,5 V, embora à medida que a resistência interna observada aumenta.
Supercat 19/03
@stevenvh Você pode deixar claro qual é o motivo exato da queda de tensão à medida que o estado de carga diminui? Como a resistência interna aumenta?
Tina J
4
Na verdade, a resistência muda drasticamente à medida que a bateria se esgota. A voltagem diminui com o uso, mas em muitas aplicações o aumento da resistência interna tornará a bateria inutilizável muito antes da redução da voltagem.
À medida que a bateria descarrega, a tensão do circuito aberto diminui e a resistência interna aumenta. A menos que a bateria esteja quase totalmente descarregada, embora a tensão do circuito aberto permaneça razoavelmente baixa em comparação com a resistência interna que parece cair bastante linearmente (imagino que diferentes substâncias químicas variem).
Uma bateria de 9V pode começar com, digamos, 5 ohms de resistência interna, atingindo mais de 100 ohms quando descarregada (os números são um guia aproximado, não exatamente pesquisado). Se pegarmos uma bateria de 9V moderadamente descarregada (resistência interna aumentada para 50 ohms) e lermos com um multímetro (uma carga de 1 megaohm), poderemos ler em torno de 9V ainda, pois o multímetro quase não tem carga no circuito (por exemplo, 9 * 1000000/1000050 = 8,99V).
Sob uma carga de 500 ohm, ele cairia para 9 * 500 / (500 + 50) = 8,18V.
Talvez a tensão do circuito aberto termine em, digamos, 7,5V e a resistência 200 ohms (novamente esses números são apenas um exemplo aproximado, o Google sem dúvida saberá melhor)
Então, sim, a tensão cai à medida que as baterias se esgotam, e também a resistência interna aumenta. Geralmente, é melhor verificar uma bateria com carga para ter uma boa idéia de como ela está descarregada.
A tensão de estado estacionário Voc ou circuito aberto é muito linear em declínio com o SOC, pois a bateria é uma capacitância bastante constante com uma tensão de carga. No entanto, a ESR sobe acentuadamente além dos 90% de SOC e sobe lentamente abaixo de 50% de SOC e rapidamente rapidamente abaixo de 10%, mais ou menos como uma curva de banheira. Portanto, o ESR e a corrente recente com capacidade de carga secundária na memória com ESR mais alto afetam muito a tensão da bateria carregada com o SOC. O ESR aumenta a inclinação com uma corrente de carga de V vs SOC em cada extremidade.
Como sabemos, os circuitos de corrente contínua são classificados em VA, produto da tensão e corrente, ou seja, se a tensão da bateria diminuir durante o processo de descarga, a bateria fornecerá alta corrente para corresponder à carga VA necessária, mas a tensão será menor que a resistência interna da bateria. a bateria aumenta, de modo que a bateria não é capaz de fornecer a quantidade necessária de corrente de corrente que a carga é realmente necessária; portanto, a bateria está descarregada.
Não seria seguro usar a analogia de que a bateria é como dois ciclistas unidos na parte inferior com um tubo, um cheio de água e o outro vazio. Quando você abre o circuito, o cilindro cheio tenta correr para o vazio. Por um tempo, o desequilíbrio de elétrons mantém o cilindro cheio despejando-o no vazio. Depois que os lados começam o empate, a pressão do fluxo da água diminui e é como se o tubo (ou resistência interna) permitisse a passagem de muito pouca água, diminuindo a tensão. Permanece alguma pressão (tensão). Mas a resistência do circuito ou componentes é grande demais para que a tensão seja eficaz
É abusivo usar V = IR da maneira que você usou! isso é estritamente aplicável a uma corrente elétrica que flui através de uma carga resistiva sob o efeito de um potencial (tensão). Agora defina a carga, tensão e corrente resistivas nas quais você aplica a lei de Ohm:
É: V é a voltagem da bateria, R é a resistência ou carga externa e I é a corrente que passa. então isso não tem nada a ver com a tensão da bateria sendo menor como sendo consumida.
É: V a tensão da bateria, R a resistência interna da bateria e I a corrente fornecida pela bateria à carga externa? A aplicação da lei de Ohm aqui pode nos dizer que a tensão lida nos terminais da bateria diminui se a corrente fornecida pela bateria aumentar.
Quanto à tensão da bateria diminuindo à medida que o estado de carga diminui (quanto mais consumimos a bateria), isso está relacionado à mudança nos materiais químicos que realmente produzem a tensão, ou seja, eletrodos imersos em eletrólito. Ou seja, a perda de eletrodos de elétrons livres extras.
A taxa e o comportamento de como a tensão muda em relação ao estado de carga dependem da química da bateria e não de nenhuma lei elétrica. Como exemplo, veja uma comparação entre o formato da queda de tensão das baterias alcalinas em comparação com as baterias de NiMh à medida que as baterias estão sendo consumidas ( fonte ):
observe que, quando menciono "voltagem da bateria", quero dizer a voltagem do circuito aberto, que não é corrente fluindo através da bateria. A resistência interna não tem nenhum efeito sobre a tensão.
Respostas:
Ambos os efeitos ocorrem quando a bateria é descarregada. A tensão do circuito aberto diminui e a resistência interna aumenta. Observe que a tensão do circuito aberto está medindo especificamente apenas a tensão que a bateria produz com a resistência interna removida da equação. Isso ocorre porque não há corrente através dessa resistência e, portanto, nenhuma queda de tensão através dela. Qualquer voltímetro decente terá pelo menos 10 MΩ de resistência de entrada, que é muito mais do que uma bateria descarregada para não importar.
Tudo isso dito, diferentes químicas de bateria têm características diferentes em relação a esses parâmetros, pois são drenados. NiCd e NiMH têm curvas de descarga bastante planas após um curto período inicial. Isso significa que a tensão do circuito aberto não cai muito durante a maior parte do ciclo de descarga, mesmo quando a energia armazenada está ficando cada vez menor. Essas baterias mostram uma queda de tensão bastante acentuada à medida que os últimos 10% ou mais de energia são drenados. Portanto, para um NiMH ou NiCd, é complicado determinar um estado de carga apenas a partir da tensão.
Outras químicas têm uma curva de descarga mais linear (tensão em função dos Coulombs acumulados drenados a uma corrente fixa). As antigas células de carbono-zinco são mais assim. Geralmente, também existe uma dependência significativa de temperatura, tanto em termos de tensão quanto de capacidade.
Sim, as baterias podem ficar complicadas.
fonte
Sua bateria de 9V realmente fornecerá uma leitura de tensão mais baixa quando estiver esgotada e isso não é apenas por causa da maior resistência interna; você pode ler 6 ou 7V mesmo com um DMM de impedância muito alta. Não tenho certeza de que você pode ir tão baixo quanto 1,5V; o aumento da resistência interna faz com que, no final, você mal consiga extrair energia, então espero que a tensão vá assintoticamente a uma tensão um pouco mais alta. Mesmo assim, um 9V esgotado até 1.5V nunca será capaz de fornecer a corrente que uma bateria de 1.5V pode fornecer.
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Na verdade, a resistência muda drasticamente à medida que a bateria se esgota. A voltagem diminui com o uso, mas em muitas aplicações o aumento da resistência interna tornará a bateria inutilizável muito antes da redução da voltagem.
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À medida que a bateria descarrega, a tensão do circuito aberto diminui e a resistência interna aumenta. A menos que a bateria esteja quase totalmente descarregada, embora a tensão do circuito aberto permaneça razoavelmente baixa em comparação com a resistência interna que parece cair bastante linearmente (imagino que diferentes substâncias químicas variem).
Uma bateria de 9V pode começar com, digamos, 5 ohms de resistência interna, atingindo mais de 100 ohms quando descarregada (os números são um guia aproximado, não exatamente pesquisado). Se pegarmos uma bateria de 9V moderadamente descarregada (resistência interna aumentada para 50 ohms) e lermos com um multímetro (uma carga de 1 megaohm), poderemos ler em torno de 9V ainda, pois o multímetro quase não tem carga no circuito (por exemplo, 9 * 1000000/1000050 = 8,99V).
Sob uma carga de 500 ohm, ele cairia para 9 * 500 / (500 + 50) = 8,18V.
Talvez a tensão do circuito aberto termine em, digamos, 7,5V e a resistência 200 ohms (novamente esses números são apenas um exemplo aproximado, o Google sem dúvida saberá melhor)
Então, sim, a tensão cai à medida que as baterias se esgotam, e também a resistência interna aumenta. Geralmente, é melhor verificar uma bateria com carga para ter uma boa idéia de como ela está descarregada.
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A tensão de estado estacionário Voc ou circuito aberto é muito linear em declínio com o SOC, pois a bateria é uma capacitância bastante constante com uma tensão de carga. No entanto, a ESR sobe acentuadamente além dos 90% de SOC e sobe lentamente abaixo de 50% de SOC e rapidamente rapidamente abaixo de 10%, mais ou menos como uma curva de banheira. Portanto, o ESR e a corrente recente com capacidade de carga secundária na memória com ESR mais alto afetam muito a tensão da bateria carregada com o SOC. O ESR aumenta a inclinação com uma corrente de carga de V vs SOC em cada extremidade.
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Como sabemos, os circuitos de corrente contínua são classificados em VA, produto da tensão e corrente, ou seja, se a tensão da bateria diminuir durante o processo de descarga, a bateria fornecerá alta corrente para corresponder à carga VA necessária, mas a tensão será menor que a resistência interna da bateria. a bateria aumenta, de modo que a bateria não é capaz de fornecer a quantidade necessária de corrente de corrente que a carga é realmente necessária; portanto, a bateria está descarregada.
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Não seria seguro usar a analogia de que a bateria é como dois ciclistas unidos na parte inferior com um tubo, um cheio de água e o outro vazio. Quando você abre o circuito, o cilindro cheio tenta correr para o vazio. Por um tempo, o desequilíbrio de elétrons mantém o cilindro cheio despejando-o no vazio. Depois que os lados começam o empate, a pressão do fluxo da água diminui e é como se o tubo (ou resistência interna) permitisse a passagem de muito pouca água, diminuindo a tensão. Permanece alguma pressão (tensão). Mas a resistência do circuito ou componentes é grande demais para que a tensão seja eficaz
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É abusivo usar V = IR da maneira que você usou! isso é estritamente aplicável a uma corrente elétrica que flui através de uma carga resistiva sob o efeito de um potencial (tensão). Agora defina a carga, tensão e corrente resistivas nas quais você aplica a lei de Ohm:
Quanto à tensão da bateria diminuindo à medida que o estado de carga diminui (quanto mais consumimos a bateria), isso está relacionado à mudança nos materiais químicos que realmente produzem a tensão, ou seja, eletrodos imersos em eletrólito. Ou seja, a perda de eletrodos de elétrons livres extras.
A taxa e o comportamento de como a tensão muda em relação ao estado de carga dependem da química da bateria e não de nenhuma lei elétrica. Como exemplo, veja uma comparação entre o formato da queda de tensão das baterias alcalinas em comparação com as baterias de NiMh à medida que as baterias estão sendo consumidas ( fonte ):
observe que, quando menciono "voltagem da bateria", quero dizer a voltagem do circuito aberto, que não é corrente fluindo através da bateria. A resistência interna não tem nenhum efeito sobre a tensão.
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