Side 10 af 20
Studieretningsopgave om karakteristikker af batterier i matematik og fysik af [navn fjernet] 2.k
3-2-2011
Forsøg udført med Clara
ELEKTRISKE KOMPONENTER
Resistor:
En komponent hvor resistansen er konstant uanset spændingen og strømstyrken kaldes en resistor, en modstand eller
en ohmsk-komponent. For sådan en komponent gælder at spændingen er ligefremproportional med strømstyrken
med resistensen som proportionalitets faktor.
Spændingskilde:
En spændingskilde er en komponent der tilfører den ladning der passerer igennem kilden energi. Dette kan for
eksempel et batteri. Ligesom en komponent der bruger elektrisk energi, vil der være en spændingsforskel mellem
kildens to poler. Udover at levere en spænding til et kredsløb, vil der også altid være en indre modstand
i et
batteri. Når man opgiver at et batteri er på fx 1,5, er det den såkaldte hvilespænding
, der er tale om. Det er den
spænding batteriet kan levere, når strømstyrken er nul. Polspændingen
er den spændingsforskel der er mellem
batteriets to poler. At hvilespændingen og polspændingen ikke er de samme skyldes netop batteriets indre modstand.
Den maksimale strøm som at batteri kan trække før al energien bliver omsat inde i batteriet, kaldes
kortsutningsstrømmen
. På grund af disse egenskaber, kan vi betegne et batteri som en lineær spændingskilde.
OHMS 2. LOV
I virkeligheden er Ohms 2. lov bare en konkretisering af Ohms 1. lov, i de tilfælde hvor man både snakker om en indre
og ydre modstand. Men da vi beskæftiger os med batterier, hvor der netop bliver omsat energi både inde i batteriet
og ude i kredsløbet, er loven dog relevant.
Med vores betragtning af spændingskilden som en ideal spændingskilde serieforbundet med en modstand, kan vi
antage at idealspændingen er lig polspændingen lagt sammen med det indvendige spændingsfald. Dette kan vi på
grund af Kirchhoffs anden lov (Wikipedia om Kirchhoffs Love u.d.) Det indvendige spændingsfald kaldes
. Og den
samlede resistans i kredsløbet mellem de to poler kaldes
Med ohms lov kan vi omskrive til det der kaldes ohms 2. lov:
I forhold til de forsøg vi laver er denne omskrivning dog mere relevant:
Her ser vi at polspændingen ifølge teorien aftage lineært som en funktion af strømstyrken med den indre modstand
med omvendt fortegn som hældningskoefficient. Denne formel viser også at vi kan beregne kortslutningstrømmen
ved at finde den værdi af der giver en polspænding på 0.
VI bliver også lige nødt til at kigge nærmere på en anden omskrivning af sammenhængen: