Anahtar açıkken bu devrenin voltaj ölçümü neden farklı?

İki lambalı basit bir devre ve iki 1,5 V pil ile çalışan bir sürgülü anahtar yaptım. Sürgü kapalıyken, bir multimetre tarafından ölçülen devrenin voltajı 3,15 V'tur:

Bununla birlikte, sürgü anahtarı açık olduğunda ve lambalar yandığında, ölçülen devre voltajı 2,99 V'dir.

Gerilim ölçümünün her iki durumda da neden aynı olmadığını anlamıyorum. Neden bu fark var?

Her şeyden önce, pratik deney yapmak için aferin. İnsanları bir şeyler denemek ve cevabını bilmek isteyen görmek güzel.

Bunu bir devre ile görselleştirmek daha kolay olabilir. Daha önceki bir cevapta da belirtildiği gibi, pillerin iç direnci vardır. Böylece üzerine bir yük eklerseniz, voltaj bölücüsü yaratırsınız. Akü gittikçe daha fazla tükendiğinde, iç direnç artar ve bu da yüke güç vermesini önler.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yukarıdaki şemaya bakın. Hepimiz Ohm Yasasını biliyoruz ki bu V = I * R. Dirençlere değer verirsek, anahtarı kapattığınızda düşüşün ne kadar olacağını hesaplayabiliriz. Akünün iç direncinin 0,5 Ohm olduğunu ve yükün 100 Ohm olduğunu söylersek devrede akımı bulabiliriz. Bunu yapmak için, Ohm Yasası denklemini I: I = V / R = 9 / (100 + 0.5) = 0.0896 A veya 89.6mA olarak yeniden ayarladık. Ohm Yasasını tekrar kullanarak (bunun muhtemelen elektronikte karşılaşacağınız en faydalı denklem olduğunu göreceksiniz!), Akü direnci üzerindeki voltaj düşüşünü bulabiliriz:

Unutmayın: V = I * R = 0,0896 * 0,5 = 0,0448V. Bunu önce verilen bataryadan 9V'dan uzaklaştırın ve anahtar kapalıyken ölçeceğiniz voltajı elde edin: 9-0.0448 = 8.95V.

Denemelerinizi ilerletmek istiyorsanız, bu bilgiyi kullanarak, neden yük olarak bilinen bir direnç alamıyor ve farklı pillerle çalıştırıyorsunuz? Multimetrenizle, akülerinizin dahili dirençlerini hesaplamak için ihtiyaç duyduğunuz tüm sayıları size verecek olan akımı ve voltajı ölçebilirsiniz.

Marcus Muller'ın belirttiği gibi, sıcaklık da bunun üzerinde etkili olabilir, neden testten önce ve sonra, neden buzdolabına / dondurucuya koymadan önce ve sonra iç direncinizi hesaplayın ve ne kadar değiştiğini görün. Birkaç farklı pil türünde de deneyin ... Yapabilecekleriniz hakkında anlayışınızı artıracak ve devreleri çözme becerilerinizi geliştirecek çok sayıda harika deney var.

Devam et ve iyi şanslar!

Bu son derece güzel bir deney!

Jonk adlı kullanıcının yorumuna eklemek için bir fikrim var :

Bu şekilde olup bittiğini test etmek süper iyidir! Daha önce de belirtildiği gibi, cevap, lambaları çalıştırırken bataryanın bir miktar baskı altında olduğu ve geriliminin bu yük altında biraz "düşme" olduğu yönünde. Bir pil ömrünün sonuna yaklaştığında, daha da fazla düşecektir.

Bataryaları buzdolabında bir saat kadar buzdolabına yerleştirin, soğuyuncaya kadar (dondurun, ancak -20 ° C'nin altına inmeyin) ve denemenizi tekrarlayın. Şimdi çok daha fazla sarktıklarını göreceksiniz! Kapatın ve tekrar oda sıcaklığına gelene kadar bekleyin: Daha önce olduğu gibi çalışmaya başlamaları gerekir.

Ne oluyor?

Bir bataryada, kimyasal bir reaksiyon farklı elektrik potansiyellerine sahip iki batarya temasına neden olur - aralarında bir voltaj var!

İki şeyi bağladığınızda, farklı voltajlarda olan akü kontaklarınız akım akmaya başlar. Ampulünü aydınlatan şey bu!

Şimdi, pilinizle multimetrenizin pozitif probu arasında küçük bir direnç (2Ω gibi) olduğunu hayal edin. Aslında orada değil, ama onun varlığını “hissediyorsun”:

Bir direnç içinden bir akım geçtiğinde bir voltaj düşüşü gösterir. Sizin durumunuzda, ampulden, anahtardan ve pilinize geri dönen birkaç yüz miliamper akıyor - ve bu, "hayal edilen" direncin üzerine voltaj düşüşünde birkaç yüz mili voltaja neden oluyor.

Buna “iç direnç” diyoruz. Çektiğiniz voltaj daha düşük voltajlara neden olan bir voltaj kaynağının (pilleriniz gibi) kusurudur.

İç direnç birçok şey olabilir - her şeyden önce gerçek piller gerçek malzemelerden yapılmış ve gerçek malzemeler dirençlidir. Ancak, bataryalar için, bu genellikle iç direncin sadece küçük bir kısmıdır. Daha büyük kısmı, akım akışı sağlamak için, içindeki kimyasal reaksiyonların (ve iyon dolaşmanın) yeterince hızlı gerçekleşmesidir. Daha güncel varsa beraberlik kimyasal reaksiyon sağlayabileceğinden daha, gerilim düşer.

Şimdi, pillerinizi soğutduğunuzda, içindeki tüm kimyasal reaksiyonları ve özellikle de şarj edilmiş atomların pilin içinde ne kadar hızlı dolaşabileceğini yavaşlattınız. Buzdolaplarımız ve derin dondurucularımızın nedeni budur: Tüm kimyasal reaksiyonlar düşük sıcaklıkta yavaşlarken, gıda maddeleri hızlı bir şekilde kötüleşmez, çünkü yiyecekleri kötü yapan her şey (yani, bakteri üremesi ve kimyasal bozunma) ) sadece yavaş çekimde olur.

Aküdeki kimyasal reaksiyon yavaşladığında, akü akım çekişinde olduğu kadar iyi "dayanamaz" ve voltaj ılık bir aküden daha da düşer.

Piller ideal değil. İç dirençleri var. Akım içinden geçtiğinde, voltaj düşer.

Bir seri devrede sabit akım olduğunu ve paralel devrede sabit voltaj olduğunu daima unutmayın.

Basit, dirençli bir yükü seri olarak anahtarla bağlamanızdır. Böylece, anahtar kapatıldığında yükte bir miktar düşüş olur. Böylece anahtar açıkken olduğu gibi asla aynı voltajı alamazsınız. Devre şemasını da görebilirsiniz. Teşekkürler. Saygılarımızla #ENGE. Abdullah.