Mengapa pengukuran tegangan rangkaian ini berbeda ketika sakelar dihidupkan?

Saya membangun sirkuit sederhana dengan dua lampu dan saklar geser yang ditenagai oleh dua baterai 1,5 V. Ketika sakelar geser mati, tegangan rangkaian yang diukur dengan multimeter adalah 3,15 V:

Namun, ketika sakelar geser menyala, dan lampu menyala, tegangan sirkuit yang diukur adalah 2,99 V.

Saya tidak mengerti mengapa pengukuran tegangan tidak sama di kedua kasus. Mengapa ada perbedaan ini?

Pertama-tama, dilakukan dengan baik untuk melakukan percobaan praktis. Sangat bagus melihat orang-orang mencoba sesuatu dan ingin tahu jawabannya.

Mungkin lebih mudah untuk memvisualisasikan ini dengan sebuah rangkaian. Seperti yang telah ditunjukkan dalam jawaban sebelumnya, baterai memiliki resistansi internal. Jadi jika Anda menambahkan beban padanya, Anda membuat pembagi tegangan. Saat baterai menjadi semakin terkuras, resistansi internal meningkat, yang membuatnya berhenti untuk mengisi daya baterai.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Lihatlah skema di atas. Kita semua tahu Hukum Ohm, yaitu V = I * R. Jika kita memberi nilai pada resistor kita bisa menghitung berapa dropnya ketika kita menutup sakelar. Jika kita mengatakan resistansi internal baterai 0,5 Ohm, dan bebannya 100 Ohm, kita dapat mengetahui arus di sirkuit. Untuk melakukan ini, kita mengatur ulang persamaan Hukum Ohm untuk I: I = V / R = 9 / (100 + 0,5) = 0,0896 A, atau 89,6mA. Dengan menggunakan Hukum Ohm lagi (Anda akan menemukan bahwa ini mungkin persamaan yang paling berguna yang Anda temui dalam elektronik!), Kita dapat menemukan penurunan tegangan pada ketahanan baterai:

Ingat: V = I * R = 0,0896 * 0,5 = 0,0448V. Buang ini dari 9V baterai pertama kali dipasok dan Anda mendapatkan tegangan Anda akan mengukur ketika saklar ditutup: 9-0.0448 = 8.95V.

Dengan menggunakan pengetahuan ini, jika Anda ingin melanjutkan percobaan Anda, mengapa tidak menggunakan resistor yang dikenal sebagai beban, dan berikan daya menggunakan baterai yang berbeda. Dengan multimeter Anda, Anda dapat mengukur arus dan tegangan, yang akan memberi Anda semua angka yang Anda butuhkan untuk menghitung resistansi internal baterai Anda.

Seperti yang ditunjukkan oleh Marcus Muller, suhu juga dapat berpengaruh pada hal ini, jadi mengapa tidak melakukan tes sebelum dan sesudah, hitung hambatan internal Anda sebelum dan sesudah memasukkannya ke dalam lemari es / freezer, dan lihat seberapa banyak perubahannya. Cobalah di beberapa jenis baterai juga ... Ada banyak percobaan keren yang dapat Anda lakukan yang akan meningkatkan pemahaman Anda tentang apa yang sedang terjadi, dan meningkatkan keterampilan Anda dalam menyelesaikan sirkuit.

Pertahankan dan semoga berhasil!

Ini adalah eksperimen yang sangat bagus!

Saya punya ide untuk menambahkan komentar jonk :

Sangat bagus bahwa Anda menguji apa yang terjadi seperti ini! Seperti yang sudah disediakan, jawabannya adalah bahwa baterai berada di bawah tekanan saat menyalakan lampu dan tegangannya "terkulai" sedikit di bawah beban itu. Ketika baterai semakin dekat akhir masa pakainya, ia akan semakin terkulai.

Masukkan baterai ke dalam lemari es selama satu jam atau lebih, sampai dingin (Anda dapat membekukannya juga, tetapi jangan lebih rendah dari -20 ° C), dan ulangi percobaan Anda. Anda akan melihat bahwa mereka terkulai jauh lebih keras sekarang! Matikan dan tunggu sampai suhu kamar kembali: Mereka harus mulai bekerja seperti sebelumnya.

Apa yang terjadi?

Dalam baterai, reaksi kimia mengarah pada dua kontak baterai yang memiliki potensi listrik yang berbeda - ada tegangan di antara mereka!

Ketika Anda menghubungkan dua hal, kontak baterai Anda, yang berada pada voltase berbeda, arus mulai mengalir. Itulah yang menyalakan bola lampu Anda!

Sekarang, bayangkan ada resistor kecil (seperti, 2Ω) antara baterai Anda dan probe positif multimeter Anda. Sebenarnya tidak ada di sana, tetapi Anda "merasakan" keberadaannya:

Sebuah resistor menunjukkan penurunan tegangan ketika arus mengalir melaluinya. Dalam kasus Anda, beberapa ratus miliampere mengalir melalui bohlam, sakelar dan kembali ke baterai Anda - dan itu mengarah ke beberapa ratus milivolt dalam penurunan tegangan pada resistor "yang dibayangkan" itu.

Itulah yang kami sebut "resistensi internal". Ketidaksempurnaan sumber tegangan (seperti baterai Anda) yang menyebabkan tegangan lebih rendah semakin banyak arus yang Anda tarik.

Resistansi internal dapat banyak hal - pertama-tama, baterai asli terbuat dari bahan nyata dan bahan nyata memiliki resistensi. Tetapi untuk baterai, itu biasanya hanya sebagian kecil dari hambatan internal. Bagian yang lebih besar adalah untuk membuat aliran arus, reaksi kimia (dan pengembaraan ion) di dalamnya harus terjadi dengan cukup cepat. Jika ada lebih saat imbang dari reaksi kimia dapat mempertahankan, tegangan turun.

Sekarang, ketika Anda mendinginkan baterai, Anda memperlambat semua reaksi kimia di dalamnya, dan terutama seberapa cepat atom bermuatan dapat berkeliaran di dalam baterai. Itulah alasan mengapa kita memiliki lemari es dan freezer: Dengan semua reaksi kimia yang diperlambat oleh suhu yang lebih rendah, bahan makanan tidak memburuk dengan cepat, karena semua hal yang membuat makanan menjadi buruk (yaitu, pertumbuhan bakteri, dan penguraian bahan kimia dari berbagai hal) ) hanya terjadi dalam gerakan lambat.

Dengan reaksi kimia di baterai melambat, baterai tidak bisa "mengikuti" sebaik dengan arus saat ini, dan tegangan turun lebih jauh daripada dengan baterai hangat.

Baterai tidak ideal. Mereka memiliki hambatan internal. Ketika arus mengalir melaluinya, tegangan turun.

Selalu ingat bahwa dalam rangkaian seri itu adalah arus yang konstan dan dalam rangkaian paralel itu adalah tegangan yang konstan.

Sederhana adalah Anda menghubungkan beban resistif secara seri dengan sakelar. Jadi ketika saklar ditutup akan ada beberapa tetes beban. Jadi itu sebabnya Anda tidak akan pernah mendapatkan tegangan yang sama seperti ketika saklar terbuka. Anda dapat melihat diagram sirkuit juga. Terima kasih. Salam #Eng. Abdullah.