Estaba aprendiendo lo básico de la electrónica con un simulación interactiva de un circuito DC en phet .colorado.edu y noté este patrón extraño.
Y también, en la vida real, con una batería real, ¿qué regla se aplica? ¿El voltaje entre los dos lados de una batería también es igual al voltaje de la batería o depende de la resistencia del circuito?
A primera aproximación, puede pensar en una batería como una fuente de voltaje fijo con una resistencia en serie. Por lo tanto, su circuito general se ve así:
R1yR2formanundivisordevoltaje,demodoqueelvoltajequesevesaliendodelabateríaesmenorqueelvoltajeinternodelabatería.
Parabateríasenbuenascondicionesadecuadasparalaaplicación,R1es"bajo" en comparación con la resistencia de carga efectiva (R2). Por lo tanto, la caída de voltaje suele ser pequeña.
En el segundo ejemplo anterior, R1 es 9 Ω Eso es significativo cuando la carga es 40 Ω. De hecho, con esos dos valores, el divisor de voltaje le dará (40 Ω) / (9 Ω + 40 Ω) = 82% del voltaje interno real de la batería.
Si solo conecta un voltímetro a la batería, entonces R2 es muy grande, como 10 MΩ, por lo que no notará la pequeña caída de voltaje debido a que R1 está en serie. De hecho, así es como se mide el voltaje interno de la batería (determine V1 en el esquema de arriba).
Las baterías son complicadas, y en realidad las cosas no son tan simples. El mayor problema es que V1 también varía con varias condiciones, como la temperatura, el estado de descarga de la batería, el historial anterior inmediato, etc. Pero lo anterior es una primera aproximación lo suficientemente útil como para explicar lo que viste.
Todas las baterías reales tienen resistencia interna. Cuando entregan una corriente, su voltaje terminal cae. Una batería sin resistencia interna es un modelo, una abstracción, que puede ser conveniente pensar.
Algunas baterías tienen una resistencia interna tan baja, que si consume una corriente modesta, es posible que no note ningún cambio en absoluto con un medidor normal. Por ejemplo, maneje algunos LED con una batería de automóvil o un LiPo. Conduzca los mismos LED desde una celda de moneda y verá un gran cambio en el voltaje de salida.
Las baterías de automóvil y los LiPos tienen una resistencia interna finita, sin embargo, si los cortocircuita, la corriente que fluye no es infinita, es demasiado grande para la seguridad, posiblemente en los 100 amperios.
También debe comprender un efecto divisor de resistencia en el voltaje.
Por lo general, nos referimos a las fuentes de Voltaje como ideales con Rs = 0 por simplicidad, pero ni siquiera los superconductores son perfectos. Por lo general, nos referimos a la resistencia efectiva en serie como ESR bajo ciertas suposiciones, como la temperatura constante.
El mejor LiPo podría tener una ESR de 5 mΩ. Una celda LiPo muerta que ya no puede almacenar mucha carga podría tener un ESR > 100mΩ progresando a > 1 Ohm rápidamente.
El calentamiento interno de las pérdidas de corriente hace que las reacciones químicas creen un revestimiento de aislamiento en los electrodos que también contamina el dieléctrico altamente corrosivo (también conocido como electrolito) a veces a la autodescarga, lo que causa más calor y una rápida escalada de autolesión.
Una batería de automóvil está clasificada por su capacidad para arrancar un motor con una caída de voltaje de 12.5 (100% SoC) hasta 7.5V. Esto se llama CA o amplificadores de arranque. Es más alta que la clasificación de amplificador de arranque en frío, que solo se produce con baterías nuevas y completamente cargadas a baja temperatura, como 0 ° C.
Al igual que las baterías, todas las fuentes de alimentación disminuyen el voltaje con un aumento en la corriente = ESR que se invierte a la regulación de la carga de CC en% de caída de voltaje. Por lo tanto, para proporciones pequeñas como la regulación de carga del 2%, un buen regulador de voltaje puede soportar una carga de 1 / (2%) = 50x ESR del regulador.
Al igual que las fuentes de alimentación, todos los diodos tienen una resistencia en serie cuando están saturados, lo que domina el pequeño aumento de voltaje con la corriente. Llamamos a esta resistencia incremental o diferencial también ESR. Está inversamente relacionado con la Pd max del dispositivo
ESR también es inverso al valor del capacitor en un tipo y tamaño físico dado, por lo que C ESR es constante pero proporcional al tamaño físico de la tapa dada la métrica útil de T = C ESR que está relacionado con el factor de disipación, la proporción de impedancias para pérdida / reactancia a 120Hz, por lo general.
También está relacionado con las variaciones de la capacidad de almacenamiento de una batería, excepto en lugar de T en microsegundos o milisegundos, dado un amperio en horas que disminuye para corrientes más altas.
y, por lo tanto, también es inverso a la capacidad de mA, el tamaño y la edad de una célula LiPo ....
El supuesto en todos estos casos es que este comportamiento es lineal a temperatura ambiente, pero como sabemos, el voltaje de todos estos dispositivos tiene un coeficiente de temperatura generalmente negativo (NTC), excepto MOSFET (PTC). Sin embargo, algunos con la experiencia de la batería muerta del automóvil conocen las características no lineales que ocurren con el envejecimiento avanzado, donde un motor de giro rápido cae repentinamente y no reanudará el comportamiento inicial a menos que esté esperando o con una carga de goteo breve para generar un aumento repentino de energía a corto plazo. debido rápidamente de nuevo. Aquí, la batería ESR comienza a imitar a un semiconductor, pero no de una manera útil, sino a una muerte súbita y luego a una resurrección temporal.
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