Confusión acerca de por qué el voltaje de una celda disminuye a medida que se consume y cómo se relaciona con la corriente

Si carga un motor con una fuerza física, el motor comienza a disminuir la velocidad a medida que aumenta el par de la carga física. Eventualmente, el motor se ralentiza tanto que se detiene y te quedas con velocidad cero y par máximo.

Es lo mismo para una batería. Sin carga, funciona a toda velocidad (voltaje de circuito abierto) y, a medida que lo carga, el voltaje del terminal disminuye a medida que aumenta la corriente tomada. Eventualmente, con una batería en cortocircuito, la corriente tomada es máxima pero el voltaje terminal es cero.

La resistencia interna de la celda hace que esto suceda. Si una celda no tuviera resistencia interna, podría suministrar cualquier cantidad de corriente sin que cayera el voltaje del terminal (una imposibilidad, por supuesto).

El gráfico que tenéis allí muestra la línea de CARGA, la tensión a corriente igual a cero es la corriente de tensión abierta de la celda y la corriente a tensión igual a cero es la corriente de cortocircuito. Entonces muestra todos los valores posibles del voltaje visto en la salida de la celda (V=EMF-rI) en función de la corriente. Entonces, en otras palabras, los gráficos que muestran los límites de la batería. Ahora, cuando aplica una carga R, bloquea esa línea de carga en un punto de operación. E incluso puede continuar y trazar V = IR para una R particular en la parte superior de la línea de carga y el punto donde se cruzaron será el punto de operación. Ahora recuerde, que un modelo para una batería es una fuente de voltaje ideal, resistencia interna. cuando comience a extraer corriente de la batería y complete la carga, habrá una caída de voltaje rI correspondiente a la caída de voltaje debido a la resistencia interna, lo que hará que el voltaje de la celda sea menor que el voltaje de la fuente de voltaje. Ahora echemos un vistazo a la línea de carga cuando observe el voltaje del circuito abierto (corriente = 0), lo que significa que se extrae corriente cuando la fuente de voltaje es igual a la fuente de voltaje. Ahora, en el otro extremo, en la corriente de cortocircuito, el voltaje es cero, significa que ha extraído tanta corriente que el voltaje creado por rI o (caída de voltaje debido a la resistencia interna) es igual a la fuerza electromotriz y el equilibrio es alcanzó. Ahora echemos un vistazo a la línea de carga cuando observe el voltaje del circuito abierto (corriente = 0), lo que significa que se extrae corriente cuando la fuente de voltaje es igual a la fuente de voltaje. Ahora, en el otro extremo, en la corriente de cortocircuito, el voltaje es cero, significa que ha extraído tanta corriente que el voltaje creado por rI o (caída de voltaje debido a la resistencia interna) es igual a la fuerza electromotriz y el equilibrio es alcanzó. Ahora echemos un vistazo a la línea de carga cuando observe el voltaje del circuito abierto (corriente = 0), lo que significa que se extrae corriente cuando la fuente de voltaje es igual a la fuente de voltaje. Ahora, en el otro extremo, en la corriente de cortocircuito, el voltaje es cero, significa que ha extraído tanta corriente que el voltaje creado por rI o (caída de voltaje debido a la resistencia interna) es igual a la fuerza electromotriz y el equilibrio es alcanzó.

El gráfico muestra el aumento en la caída de voltaje a medida que aumenta la corriente extraída de la batería.

V = e - IR

Cuando la corriente consumida I aumenta en la ecuación anterior, el voltaje V disminuirá si e es constante.