Калькулятор внутреннего сопротивления

Рассчитайте внутреннее сопротивление батареи или источника по напряжению холостого хода, напряжению под нагрузкой и известному сопротивлению нагрузки.

Внутреннее сопротивление батареи

Измерьте напряжение без нагрузки, подключите известный резистор и введите напряжение под нагрузкой.

Напряжение холостого хода (V)

Сопротивление нагрузки (ohms)

Напряжение под нагрузкой (V)

О внутреннем сопротивлении

Любая реальная батарея, блок питания, генератор или электрический источник ведет себя так, словно последовательно с идеальным источником напряжения включено небольшое сопротивление. Обычно это не отдельный физический резистор. Оно отражает совокупные потери в материалах электродов, электролите, контактах, обмотках, полупроводниковых цепях и других внутренних элементах. Когда ток не течет, вольтметр показывает напряжение холостого хода. При подключении нагрузки часть напряжения теряется внутри источника, поэтому напряжение на клеммах, или под нагрузкой, снижается. Калькулятор использует простую модель источника Тевенина. К источнику подключают известное сопротивление нагрузки и измеряют напряжение на нем. Ток нагрузки равен напряжению под нагрузкой, деленному на ее сопротивление. Внутреннее сопротивление равно внутреннему падению напряжения, деленному на этот ток. Объединяя зависимости, получаем: внутреннее сопротивление = сопротивление нагрузки, умноженное на (напряжение холостого хода, деленное на напряжение под нагрузкой, минус единица). Модель также показывает ток нагрузки и наблюдаемое падение напряжения для проверки измерений. Внутреннее сопротивление — важный показатель состояния источника. У новой батареи оно обычно ниже, чем у старой, разряженной, холодной или поврежденной батареи той же химической системы. С ростом сопротивления напряжение на клеммах сильнее проседает под нагрузкой, выделяется больше тепла и снижается способность отдавать большой ток. Стартерные аккумуляторы, батареи радиоуправляемых моделей, источники бесперебойного питания и лабораторные элементы часто сравнивают, периодически повторяя одинаковый контролируемый нагрузочный тест. Для полезного результата измеряйте оба напряжения одним откалиброванным прибором и быстро снимайте показание под нагрузкой, чтобы ограничить нагрев и изменение заряда. Выберите резистор достаточной мощности: он рассеивает мощность, равную квадрату напряжения под нагрузкой, деленному на сопротивление. Простая модель предполагает стабильность и приблизительную линейность источника во время теста. Электрохимические батареи могут проявлять динамические свойства, поэтому длительность импульса, температура, заряд и недавнее использование влияют на кажущееся сопротивление. Не замыкайте батарею накоротко для оценки сопротивления. Короткое замыкание может вызвать разрушительный ток, ожоги, пожар, выброс газов или взрыв. Используйте подходящую известную нагрузку, измерительные провода с предохранителями и соблюдайте ограничения производителя. Калькулятор подходит для инженерных оценок и сравнений, но проверка батарей для критически важных с точки зрения безопасности применений требует соответствующего стандарта испытаний и оборудования с надлежащими характеристиками.

Примеры внутреннего сопротивления

Измерения	Внутреннее сопротивление	Интерпретация
12.6 V без нагрузки, 12 V под нагрузкой, нагрузка 6 ohm	0.3 ohms	Ток нагрузки равен 2 A, внутреннее падение напряжения — 0.6 V.
9 V без нагрузки, 7.5 V под нагрузкой, нагрузка 10 ohm	2 ohms	Ток нагрузки 0.75 A вызывает снижение напряжения на клеммах на 1.5 V.
1.6 V без нагрузки, 1.5 V под нагрузкой, нагрузка 15 ohm	1 ohm	Элемент отдает 0.1 A, теряя внутри 0.1 V.

Как рассчитать внутреннее сопротивление

Измерьте и введите напряжение источника без подключенной внешней нагрузки.
Подключите известный нагрузочный резистор с безопасными номинальными параметрами и введите его сопротивление.
Измерьте напряжение на подключенной нагрузке и введите его значение.
Нажмите «Рассчитать внутреннее сопротивление», чтобы увидеть сопротивление, ток и падение напряжения.

Вопросы о внутреннем сопротивлении

Что вызывает внутреннее сопротивление батареи?

Его формируют потери в электродах, электролите, сепараторе и соединениях. Химическая система, температура, уровень заряда и старение меняют эти потери.

Меньшее внутреннее сопротивление всегда лучше?

Обычно оно позволяет отдавать больший ток с меньшей просадкой напряжения и нагревом. Подходящее значение зависит также от химической системы, размера и предполагаемой скорости разряда.

Почему напряжение под нагрузкой должно быть ниже напряжения холостого хода?

У пассивного источника напряжение на клеммах обычно снижается, когда ток проходит через внутреннее сопротивление. Более высокое показание под нагрузкой указывает на ошибку измерения, зарядку или изменение состояния источника.

Можно ли проверить внутреннее сопротивление мультиметром?

Мультиметр позволяет измерить два напряжения и проверить нагрузочный резистор. Не подключайте его в режиме измерения сопротивления напрямую к батарее, находящейся под напряжением.

Остается ли внутреннее сопротивление постоянным?

Нет, особенно у электрохимических элементов. Температура, уровень заряда, длительность импульса, старение и недавняя история тока могут менять кажущееся значение.