Frage:
Batterien haben keine Spannung
Ambesh
2014-06-26 16:25:16 UTC
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Nach dem Ohmschen Gesetz V = IR. Dies bedeutet, dass bei einem Strom von Null keine Spannung anliegt. Bedeutet dies auch, dass eine nicht angeschlossene Batterie keine Spannung hat? Warum steht dann im Paket etwas anderes?

Mit anderen Worten:

  1. Was bedeutet es, dass eine Batterie 1,5 Volt hat, wenn es doch so ist? hängt vom Widerstand ab?

  2. Was misst ein Voltmeter, wenn die Spannung vom Widerstand abhängt?

  3. ol>

    Es tut mir leid wenn das wie eine dumme Frage aussieht. Ich habe keinen elektrischen Hintergrund.

\ $ V = I \ cdot R = 0 \ cdot \ infty \ $ Warum ist das Ihrer Meinung nach Null?\ $ \ infty \ $ ist keine Zahl, daher ist \ $ 0 \ cdot \ infty \ $ nicht definiert und kann alles sein.In diesem Fall ist es die Batteriespannung.
@WarrenHill Für \ $ xy = c \ $, wobei \ $ c \ $ festgelegt ist, nähert sich der andere logarithmisch der Unendlichkeit, wenn sich entweder \ $ x \ $ oder \ $ y \ $ linear Null nähert.Ihre Werte können also Null bzw. unendlich sein, aber ihr Produkt ist immer noch nicht unbestimmt.
@hkBattousai aus rein mathematischer Sicht \ $ 0 \ cdot \ infty \ $ ist nicht definiert als die Verwendung Ihrer Logik aus \ $ x \ cdot y = c \ $ und das Zulassen, dass \ $ x \ $ auf Null geht, geht nach \$ \ infty \ $ unabhängig von Ihrer ursprünglichen Auswahl von \ $ c \ $.
@hkBattousai verwechseln Limit und Wert der Funktion nicht.Die Funktion hier wäre undefiniert, aber die Grenze könnte existieren.
Das Ohmsche Gesetz besagt, dass ** der Strom durch einen Leiter zwischen zwei Punkten direkt proportional zur Potentialdifferenz zwischen den beiden Punkten ** ist.(Die Gleichung "V = IR" besagt einfach erneut, dass R die Proportionalitätskonstante für den jeweiligen Leiter ist.) Was ist der * Leiter * in Ihrem Beispiel mit einer Batterie, die an nichts angeschlossen ist?Wenn es keinen Dirigenten gibt, kommt das Ohmsche Gesetz nicht ins Spiel!Wenn es einen Dirigenten gibt, sagen Sie, was der Dirigent ist.
Der spezifische Widerstand von Luft ist nicht unendlich, er liegt in der Größenordnung von 10 ^ 15 Ohm-Metern.(Aus einem Suchergebnis, das auf das CRC-Handbuch für Chemie und Physik verweist.) Vermutlich bedeutet dies, dass der Luftstrom zwischen den Anschlüssen einer Batterie nicht Null ist, sondern für die meisten Zwecke nur vernachlässigbar klein.
Sieben antworten:
#1
+20
Alfred Centauri
2014-06-26 17:19:53 UTC
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Bedeutet dies auch, dass eine nicht angeschlossene Batterie keine Spannung hat?

Nein, das Ohmsche Gesetz ist nicht universell. Das Ohmsche Gesetz definiert das ideale Widerstandsschaltungselement.

Aber nicht alle Schaltungselemente sind Widerstände , und daher folgen nicht alle Schaltungselemente dem Ohmschen Gesetz .

Eine Batterie ist eine ungefähre Spannungsquelle, kein Widerstand und entspricht daher nicht dem Ohmschen Gesetz.

Für ein ideale Spannungsquelle, die Spannung über ist unabhängig vom Strom durch; Die Spannung über ist das, was sie ist, unabhängig vom Wert des Stroms durch.

Wenn wir also eine ideale Spannungsquelle und einen idealen Widerstand miteinander verbinden, um eine Schaltung zu bilden, ist die Spannung über Der Widerstand ist durch die Spannungsquelle fest .

Da die Spannung fest ist, wird der Serienstrom durch den Widerstand und die Batterie durch den Widerstand \ $ R \ $ des Widerstand :

$$ I = \ frac {1,5 V} {R} $$

Wenn wir die Batterie abklemmen, haben wir den Widerstand effektiv unendlich gemacht und wir erhalten

$$ I = \ frac {1,5 V} {\ infty} = 0A $$

Physikalische Spannungsquellen wie eine 1,5 V-Batterie können keinen unbegrenzten Strom liefern und tatsächlich einen endlichen Strom erzeugen, wenn er kurzgeschlossen wird.

Wir modellieren also typischerweise eine physikalische Batterie, indem wir einen Widerstand in Reihe mit der Spannungsquelle schalten. Dies ist jedoch das Thema einer anderen Frage.

#2
+5
bns
2014-06-26 16:56:06 UTC
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Sie sprechen hier von einer "Singularität" ...

Wie in den anderen Antworten heißt diese Formel nicht für einen unendlichen Wert von R.

In der Praxis Sie werden immer einen "Leckstrom" im Bereich von Nano- bis Mikroampere haben, da der Widerstand nicht wirklich unendlich ist. Dies ist jedoch schwer zu messen ...

Um Ihre Fragen im Detail zu beantworten:

  1. Es hat 1,5 Volt. Die Spannung ist nicht "abhängig" vom Widerstand, wie Sie angeben. Die Formel U = I * R gibt nur die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand an. Hierfür gibt es eine gute Analogie: Wasser in einem Schlauch mit einem Ventil irgendwo in diesem Schlauch.

    • Spannung ist der Wasserdruck.
    • Strom ist der Durchfluss im Schlauch.
    • Widerstand ist die Position des Ventils. Wenn das Ventil geschlossen ist, gibt es keinen Durchfluss. Der Schlauch ist jedoch immer noch unter Druck.
  2. Das Voltmeter misst die Spannung. Tatsächlich hat es einen endlichen Innenwiderstand, der einen kleinen Strom durch das Voltmeter fließen lässt.

  3. ol>
#3
+5
Blup1980
2014-06-26 17:03:50 UTC
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Die Batteriespannung wird durch ihre Chemie definiert.

Es handelt sich normalerweise um eine Redoxreaktion, deren Spannung durch Betrachten der Elektronegativitätswerte der verwendeten Metalle bestimmt werden kann.

Warum das Ohm Gesetz gilt immer noch?

Das Ohmsche Gesetz ist ein Gesetz, das nach einem bestimmten Modell der physischen Sache funktioniert. Unter Verwendung dieses Modells wird eine Batterie wie in dieser Abbildung gezeigt modelliert:

schematic

Wenn kein Strom aus der Batterie fließt, besagt das Ohmsche Gesetz, dass keine Spannung anliegt Tropfen in R1. Somit ist die Ausgangsspannung der Batterie V0: die Nennspannung Ihrer Batterie.

#4
+2
Jarrod Christman
2014-06-26 17:03:31 UTC
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Wie bereits erwähnt, hat die Batterie unabhängig davon, was an sie angeschlossen ist, die gleiche Spannung (Differenz des elektrischen Potentials). Eine Batterie ist eine Spannungsquelle und versucht, über verschiedene Lasten dieselbe Spannung zu liefern (durch Variieren des Stroms). Wenn Sie nichts an die Batterie angeschlossen haben, haben Sie einen unendlichen Widerstand. Somit ist I = V / R => Das I = 0, wenn sich ein V geteilt durch einen unendlichen Widerstand 0 nähert. Wenn Sie die tatsächliche Spannung der Batterie beispielsweise mit einem Voltmeter messen, fließt der Strom tatsächlich durch einen großen Wert Widerstand (theoretisch wäre es unendlich) und nur die Spannung aus dem gemessenen Strom durch den Widerstand zu berechnen. Beachten Sie jedoch, dass chemische und andere Batterietypen im Allgemeinen einen Innenwiderstand aufweisen, der aufgrund des Widerstands der chemischen Elemente selbst eingebaut ist. Sie können sich eine Batterie als ideale Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten Widerstand vorstellen.

#5
+1
Scott Seidman
2014-06-26 16:27:40 UTC
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I = V / R. Sie haben keinen Strom, weil Sie einen unendlichen Widerstand haben. V kann alles sein.

Ja, aber meine Frage ist, was bedeutet es, dass die Batterie dann 1,5 Volt hat?Immerhin kommt es auf den Widerstand an.
#6
+1
hkBattousai
2014-06-26 16:29:09 UTC
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Das Herausziehen einer Batterie entspricht dem Anschließen eines Endloswiderstands (der Luft zwischen den Batterieklemmen). Das Ohmsche Gesetz gilt weiterhin. \ $ R = \ infty \ $, also \ $ I = 0 \ $ unabhängig von der nominalen Batteriespannung.

Was bedeutet es, dass eine Batterie 1,5 Volt hat, wenn sie es ist? hängt vom Widerstand ab?

1,5 V ist die Leerlaufspannung der Batterie. Es ist nicht der Spannungspegel unter Last. Wenn der Innenwiderstand der Batterie \ $ R_ {int} \ $ und der Lastwiderstand \ $ R_ {L} \ $ ist, beträgt die Spannung an der Last

$$ V_L = 1,5 V. \ times \ dfrac {R_L} {R_ {int} + R_ {L}}. $$

Was misst ein Voltmeter, wenn die Spannung vom Widerstand abhängt.

Die Spannung an der Batterie kann anhand der obigen Formel ermittelt werden. Wenn es keinen Lastwiderstand gibt (dh \ $ R_L = \ infty \ $), misst das Voltmeter gemäß der Formel 1,5 V.

Um den Innenwiderstand der Batterie zu messen, machen Sie \ $ R_L = 0 \ $ (für eine sehr kurze Zeit!) Und messen Sie den Strom durch die Batterie \ $ I_ {sc} \ $. Sie finden den Innenwiderstand \ $ R_ {int} = \ dfrac {1.5V} {I_ {sc}} \ $

Der Leerlaufzustand führt zu der maximalen Spannung, die beim Betrachten einer Batterie erzeugt werden kann.Der Widerstand der Batterie spielt keine Rolle bei der Batteriespannung (Chemestry ist hier das Wichtigste) .... Sobald jedoch ein externer Widerstand von Bedeutung über die Batterie angelegt wird, bestimmen der Innenwiderstand und der Außenwiderstand dieSpannung an der Batterie.
#7
+1
Sanjeev
2014-06-27 04:16:35 UTC
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Die Spannung im wirklichen Leben wird als "Potential" bezeichnet.

  • Ein Eimer Wasser hat potentielle Energie, die darauf wartet, aus einem Leck herauszubrechen. (Spannung)
  • Das Eimermaterial hat die Eigenschaft, das Wasser im Eimer zu halten. (Widerstand)
  • Wasser fließt aus einem undichten Eimer. (Strom)

Größeres Leck (geringerer Widerstand) -> Stärkerer Durchfluss (höherer Strom)

Wenn kein Wasser austritt, der Wassereimer hat immer noch sein "Potenzial". (1,5 V)



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