內阻計算機

根據開路電壓、負載電壓及已知負載電阻,計算電池或電源的內阻。

電池內阻
先量測無負載電壓,再接上已知電阻並輸入負載電壓。

關於內阻

實際的電池、電源供應器、發電機及其他電源,都可以視為理想電壓源串聯一個小電阻。這個內阻通常不是獨立的實體電阻,而是電源內部電極材料、電解質導電性、接點、繞組、半導體路徑及其他損耗的綜合表現。沒有電流流動時,電壓表讀取的是開路電壓。負載汲取電流時,部分電壓損失於電源內部,因此端電壓或負載電壓會下降。 本計算機採用簡化的戴維寧電源模型。將已知負載電阻接上電源,並量測該電阻兩端的負載電壓。負載電流等於負載電壓除以負載電阻。內阻則等於電源內部電壓降除以該電流。整合這些關係可得:內阻 = 負載電阻乘以(開路電壓除以負載電壓減一)。模型也會顯示負載電流及觀察到的電壓降,以便核對量測結果。 內阻是評估電源狀態的重要指標。在相同化學體系下,新電池的內阻通常低於老化、放電後、低溫或受損電池。內阻升高時,帶載端電壓下陷更明顯,發熱增加,電源供應大電流的能力下降。汽車啟動電池、遙控模型電池組、不斷電系統與實驗室電池,常透過定期重複相同的受控負載測試進行比較。 為取得有用的結果,請以同一台經校準的儀表量測兩種電壓,並儘快完成負載讀值,以限制發熱或充電狀態變化。電阻須具備足夠的額定功率,因為其消耗功率等於負載電壓的平方除以電阻。此簡化模型假設測試期間電源穩定且近似線性。電化學電池可能具有動態行為,因此脈衝長度、溫度、電量及近期使用情形都可能影響表觀內阻。 切勿以短路電池的方式估算內阻。短路可能產生破壞性電流,造成燒傷、火災、洩氣或爆炸。請使用適當的已知負載、附保險絲的測試線,並遵守製造商限制。本計算機適用於工程估算與比較;涉及安全關鍵用途的電池鑑定,應遵循相關測試標準並使用額定規格合適的設備。

內阻計算範例

量測值內阻解讀
開路12.6 V,負載電壓12 V,負載6 ohm0.3 ohms負載電流為2 A,內部電壓降為0.6 V。
開路9 V,負載電壓7.5 V,負載10 ohm2 ohms0.75 A的負載電流造成1.5 V的端電壓降。
開路1.6 V,負載電壓1.5 V,負載15 ohm1 ohm電池供應0.1 A電流,內部損失0.1 V。

如何計算內阻

  1. 在未連接外部負載時,量測並輸入電源電壓。
  2. 接上阻值已知且安全額定規格合適的負載電阻,並輸入其阻值。
  3. 量測已連接負載兩端的電壓,並輸入負載電壓。
  4. 選取「計算內阻」,查看內阻、電流與電壓降。

內阻常見問題

電池內阻是怎麼產生的?

電極、電解質、隔離膜與連接處的損耗都會形成內阻。化學體系、溫度、充電狀態與老化程度會改變這些損耗。

內阻越低一定越好嗎?

較低的內阻通常能以較少的電壓下陷及發熱供應較大電流。不過,合適的數值仍取決於電池化學體系、尺寸及預期放電倍率。

為什麼負載電壓必須低於開路電壓?

電源供應電流時,電流流經內阻通常會使端電壓下降。負載讀值偏高可能代表量測錯誤、正在充電或電源狀態改變。

可以用三用電表測試內阻嗎?

三用電表可以量測兩種電壓並確認負載電阻。請勿使用電阻檔直接跨接帶電電池兩端。

內阻會維持固定嗎?

不會,電化學電池尤其如此。溫度、充電狀態、脈衝持續時間、老化及近期電流紀錄都可能改變表觀值。