Nội trở internal resistance là gì

Pin tương tự như hai giếng electron được kết nối với nhau, trong đó khối lượng electron trong giếng này lớn hơn giếng kia. Khi được kết nối với nhau, các electron dư thừa trong giếng thứ hai sẽ chảy vào giếng thứ nhất một cách tự nhiên cho đến khi thể tích của chúng bằng nhau.

Tuy nhiên, vì một số lý do, việc chuyển giao này không đạt được độ chính xác tuyệt đối; không phải mọi electron đều di chuyển sang phía bên kia mà có một số năng lượng điện bị mất trong quá trình này. Trong trường hợp pin thực tế, năng lượng bị mất này được chuyển thành nhiệt độ gia tăng của pin.

Yếu tố gia nhiệt bên trong này hoạt động giống như một điện trở thông thường, sẽ tiêu tán điện năng dưới dạng nhiệt khi có dòng điện tăng vọt đi qua nó. Chúng ta gọi yếu tố này là nội trở của pin hay internal resistance. Để hiểu rõ về hiện tượng này, trước tiên chúng ta phải hiểu cách hoạt động của pin và phân phối điện năng vào mạch điện.

Pin hoạt động như thế nào

Pin có hai cực bao gồm các kim loại khác nhau và một chất điện phân ở giữa chúng. Chất điện phân là một dung dịch hóa học cho phép dòng electron chạy qua. Nói một cách đơn giản, chất điện phân dẫn điện. Chất điện phân là dung dịch phản ứng mạnh với kim loại, tách chúng thành các ion.

Một cực của pin là cực dương, là một oxit kim loại có chứa rất nhiều thực thể tích điện dương hay các ion kim loại thiếu electron. Cực còn lại là cực âm là kim loại có dư các ion mang điện tích âm hoặc các ion kim loại có dư electron.

Phản ứng hóa học bên trong chất điện phân oxy hóa cực dương, làm cho nó mất đi các điện tử đi qua mạch và do đó làm giảm cực âm khi nó kế thừa các điện tử. Bộ máy này tạo thành hai giếng hay điện thế được nối với nhau bằng một môi trường mà qua đó các electron dư thừa di chuyển.

Hệ thống chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện cho đến khi không còn chất phản ứng nào để thực hiện phản ứng oxy hóa khử. Lúc này pin đã hết năng lượng. Tuy nhiên, chúng ta có thể làm điều ngược lại thông qua các phương tiện bên ngoài, như năng lượng điện từ một nguồn ngoài để chuyển đổi thành năng lượng hóa học.

Lúc đó pin được nạp đầy lại bằng các chất phản ứng mới và chúng ta có thể sử dụng năng lượng hóa học được bổ sung này bằng cách chuyển đổi nó thành năng lượng điện. 

Nội trở

Điện trở được định nghĩa là khả năng của một vật thể cản trở dòng electron đi qua vật dẫn. Điện trở được làm bằng chất cách điện, chẳng hạn như carbon hoặc chất dẻo, những vật liệu cấm dòng electron chạy qua chúng. Khả năng này được ghi nhận vào cấu trúc của chúng.

Chất dẫn điện có cấu trúc tinh thể có một vài electron được gắn vào các khoảng trống nhất định và nhiều điện tử tự do tụ tập xung quanh. Chất cách điện như chất dẻo thì lại khác vì nó có cấu trúc tinh thể dẫn truyền các electron của nó đến các vị trí để chúng được chiếm dụng hoàn toàn. Không có electron di chuyển tự do và mang dòng điện.

Tương tự, pin được chế tạo từ các vật liệu có điện trở suất khác 0. Nội trở của một linh kiện phát sinh từ sự không hoàn hảo hoặc bất thường của cấu trúc.

Không có cấu trúc tinh thể nào là hoàn hảo. Ngay cả một kim loại cũng có xu hướng có một số điện trở do các yếu tố khác nhau, chẳng hạn như tạp chất hoặc sự va chạm của các điện tử trong phần lớn chất dẫn điện do nung nóng ngẫu nhiên. Chúng ta có thể kết luận rằng không có pin thực tế nào là nguồn điện áp thuần túy .