¿Por qué cae el voltaje de una batería?

Todas las baterías tienen resistencia interna, que es una función de la composición química de la batería, el número de celdas en la batería, las conexiones entre las celdas, el tamaño de los electrodos en las celdas, etc. Puede pensar en esta resistencia interna como una resistencia fija y agrupada en serie con una fuente de voltaje ideal, cuyo voltaje es igual al voltaje del terminal de circuito abierto de la batería (es decir, completamente cargada, pero sin corriente que fluya a través de ella). Si llamamos a este voltaje de circuito abierto Voc, y la resistencia interna de la batería como Rint, entonces la corriente máxima que fluirá desde la batería si conecta (cortocircuito) el terminal positivo al terminal negativo es Isc = Voc / Rint (si no hubiera resistencia interna (Rint – 0), Isc sería teóricamente infinito).

Considere el circuito real de la batería anterior que alimenta una resistencia de carga RL.

Por la ley de Ohm, Is = Voc / Rt = Voc / (Rint + RL)

El voltaje a través de la carga, VL = Is ٠ RL = Voc ٠ RL / (Rint + RL)

La “caída” de voltaje, es el voltaje perdido a través de la resistencia interna de la batería .:

Vdrop = Voc – VL = Is ٠ Rint = Voc – [Voc ٠ Rint / (Rint + RL)]

pr Vdrop = Voc [1 – Rint / (Rint + RL)]

Como puede ver, cuanto mayor sea la resistencia interna Rint, mayor será la caída de voltaje a través de Rint para una corriente de carga dada, y menor será el voltaje disponible a través de la carga (VL). Del mismo modo, cuanto menor sea la resistencia de carga RL, mayor será el efecto de la caída de voltaje interno a través de Rint en el voltaje disponible a través de la carga (VL).

Estuve tentado de mostrarle cómo resolver la relación anterior para Rint, que le permitirá determinar la resistencia interna de una batería (a) midiendo su voltaje de circuito abierto Voc, y luego (b) su voltaje terminal VL cuando se conecta una resistencia de carga RL a través de la batería, pero supongo que si desea esa información, puede hacer el álgebra fácilmente.

Dos razones. La resistencia interna aumenta a medida que se agota y el voltaje de la celda también disminuye a medida que se agota. Entonces, el voltaje de la celda cambia en función de la edad y hay una caída de voltaje de resistencia en serie causada por la descarga de corriente que también aumenta con la edad.

A medida que la batería se agota, el voltaje disminuye.

Esto sucede debido al hecho de que a medida que los reactivos en la batería se concentran menos, ocurren menos reacciones por segundo, disminuyendo el voltaje. Cuando carga la batería, invierte las reacciones y devuelve los reactivos a las concentraciones originales (o al menos cercanas), el voltaje vuelve a ser lo que originalmente era.

Aquí hay una analogía que podría ayudarte.

Tome un vaso pequeño de jugo y vierta aproximadamente media pulgada de vinagre blanco.

Tome una cuchara pequeña y una caja de bicarbonato de sodio. Ponga un poco de bicarbonato de sodio en la punta de la cuchara y viértalo en el vaso. ¿Ves la reacción química vigorosa?

Sigue poniendo pequeñas cantidades de bicarbonato de sodio en el vaso. ¿Notas algo?

Sí, después de un tiempo la reacción química se vuelve cada vez menos vigorosa. Te estás quedando sin energía química disponible.

Un efecto similar está ocurriendo dentro de su batería.

Existen múltiples razones por las cuales su batería puede estar experimentando una caída de voltaje.

  1. Conexiones de batería y arranque

Estos son los problemas más comunes con los que se encontrará con cualquier caída de voltaje en una batería. Una vez que verifique el arranque y la conexión de la batería y se asegure de que ninguno de ellos sea el problema, entonces deberá pasar a otras pruebas para ver cuál es la causa.

2. resistencia

Una resistencia excesiva de su circuito de alto amperaje es un problema pasado por alto que puede hacer que sus voltios caigan en sus baterías.

3. Comprobación de las conexiones

Una prueba de caída de voltaje es la forma más precisa de probar la conexión de su batería. No tendrá que desmontar nada, por lo que se puede hacer rápidamente. Obtenga su voltímetro digital para probar la caída de voltaje una vez que haya creado con éxito una carga en el circuito que deberá probarse.

A medida que los electrones pasan de un extremo de la batería al otro, el potencial en el extremo negativo comienza a disminuir (en comparación con la tierra) mientras que el extremo positivo comienza a subir (nuevamente, en relación con la tierra). Entonces la diferencia de potencial (voltaje) también disminuye