Indre motstand i et batteri – forsøk (Fysikk 1)

Bestem den elektromotoriske spenningen og den indre motstanden til et batteri fra en U–I-graf.

Faglig kvalitetssikret av lærere og toppstudenter · Følger læreplanen (LK20) · Sist oppdatert 2026-10-13

Forsøk: Indre motstand i et batteri

Bestem den elektromotoriske spenningen ε og den indre motstanden r til et batteri fra en U–I-graf. Med kobling, måledata og feilkilder.

Et ekte batteri er ikke en perfekt spenningskilde – det har en liten indre motstand som «spiser» av spenningen når strømmen øker. I dette forsøket varierer du belastningen, måler klemspenning og strøm, og leser både ε og r rett ut av grafen. Det er et av forsøkene som best viser forskjellen på idealisert teori og virkelighet.

Ryggraden i et forsøkssvar

hensikt → utstyr → framgangsmåte → måledata → databehandling → feilkilder → konklusjon. Lærer du denne strukturen, kan du bruke den på alle forsøk – også dette.

Dette lurer elever ofte på

  • Hva er forskjellen på EMK (ε) og klemspenning (U)?
  • Hvorfor synker klemspenningen når strømmen øker?
  • Hvorfor er stigningstallet i U–I-grafen lik minus den indre motstanden?
  • Hvordan leser jeg ε av grafen når jeg ikke kan måle ved I = 0?
  • Hvorfor får et gammelt batteri høyere indre motstand?

Du får svar på alt dette under – med kobling, måledata, graf og en ferdig forklaring til muntlig-praktisk.

Hensikt

Bestemme den elektromotoriske spenningen (EMK) ε og den indre motstanden r til et batteri.

Hypotese

Vi antar at et ekte batteri kan beskrives som en ideell spenningskilde ε i serie med en liten indre motstand r. Da forventer vi at klemspenningen synker lineært med strømmen etter U = ε − r·I. En graf av U mot I skal derfor bli en rett, synkende linje: skjæringen med y-aksen gir ε (spenningen uten belastning), og stigningstallet gir −r. Jo større strøm vi trekker, desto lavere klemspenning forventer vi.

Utstyr

  • Batteri (f.eks. et utladet for tydelig r)
  • Variabel motstand (reostat) som belastning
  • Amperemeter og voltmeter
  • Ledninger

Teori

Klemspenningen U er EMK-en minus spenningsfallet over den indre motstanden:

U = ε − r·I

Dette er en rett linje i et U–I-diagram: skjæringspunktet med y-aksen er ε (når I = 0), og stigningstallet er −r.

For å forstå hvor likningen kommer fra, kan du tenke på batteriet som en perfekt kilde med spenning ε i serie med en liten motstand r inne i selve batteriet. Når en strøm I går gjennom kretsen, må den også gjennom denne indre motstanden, og der «forsvinner» et spenningsfall r·I (Ohms lov anvendt på r). Det som er igjen til den ytre kretsen – det vi måler med voltmeteret mellom polene – er klemspenningen U = ε − r·I. EMK-en ε er altså spenningen batteriet ville gitt uten belastning, mens klemspenningen U er den litt lavere spenningen vi faktisk får når strøm flyter.

Energimessig forteller r·I-leddet hvor mye effekt som går tapt som varme inne i batteriet i stedet for å nå komponenten du vil drive. Det er derfor et batteri med stor indre motstand blir merkbart varmt under hard belastning, og hvorfor det ikke klarer å levere full spenning til for eksempel en kraftig lyspære. Et nytt batteri har liten r; etter hvert som det lades ut og kjemien endrer seg, vokser r, og forsøket fanger nettopp denne forskjellen.

Framgangsmåte

  • 1Koble batteri, reostat og målere
  • 2Endre belastningen
  • 3Les av U og I samtidig
  • 4Gjenta for flere strømmer
Framgangsmåten: koble batteriet til reostaten med voltmeter over polene og amperemeter i serie, endre belastningen trinnvis, og les av klemspenning U og strøm I samtidig for å finne den indre motstanden fra U-mot-I-grafen.

Måledata (eksempel)

Strøm I (A)Klemspenning U (V)
0,504,10
1,003,70
1,503,30
2,002,90

Databehandling

Plott U mot I. Punktene ligger på en synkende rett linje. Stigningstallet gir den indre motstanden:

stigningstall = ΔU/ΔI = (2,90 − 4,10)/(2,00 − 0,50) = −1,20/1,50 = −0,80 ⟶ r = 0,80 Ω

Skjæring med y-aksen (I = 0): ε = 4,5 V

Klemspenning U mot strøm I: synkende rett linje. Skjæring med y-aksen = ε, stigningstall = −r

Batteriet har altså EMK 4,5 V, men klemspenningen synker etter hvert som du trekker mer strøm – nøyaktig det indre motstand betyr i praksis.

🎯 Slik presenterer du det muntlig

«U mot I ble en synkende rett linje, U = ε − r·I. Skjæringen med y-aksen ga ε = 4,5 V, og stigningstallet −0,80 ga r = 0,80 Ω. Det forklarer hvorfor lyset i en lommelykt svekkes når batteriet blir gammelt: indre motstand vokser, og klemspenningen faller under belastning.»

⚠️ Feilkilder

  • Batteriet endrer seg under forsøket – ε og r drifter litt når det belastes. Mål raskt.
  • Voltmeterets strømtrekk påvirker målingen marginalt.
  • Oppvarming i reostaten kan endre belastningen.
  • Få målepunkter – ta minst fire for en pålitelig linje.

Vanlige spørsmål om indre motstand-forsøket

Hva er forskjellen på EMK (ε) og klemspenning (U)?

EMK-en ε er spenningen batteriet leverer når det ikke går strøm – den «fulle» spenningen. Klemspenningen U er det du faktisk måler mellom polene mens strøm flyter, og den er litt lavere fordi spenningsfallet r·I over den indre motstanden trekkes fra. Ved I = 0 er U = ε.

Hvorfor synker klemspenningen når strømmen øker?

Fordi mer strøm gir et større spenningsfall r·I inne i batteriet. Det som er igjen til den ytre kretsen, U = ε − r·I, blir dermed mindre. Jo mer du belaster batteriet, desto tydeligere merkes den indre motstanden.

Hvorfor er stigningstallet lik minus den indre motstanden?

Sammenlign U = ε − r·I med en rett linje y = b + a·x. Her er konstantleddet ε og stigningstallet −r. Plotter du U mot I, blir linja synkende, og hvor bratt den synker er nettopp r. Et bratt fall betyr stor indre motstand.

Hvordan leser jeg ε av grafen når jeg ikke kan måle ved I = 0?

Du forlenger den rette linja til den treffer y-aksen (ekstrapolerer til I = 0). Skjæringspunktet er ε. Det fine med metoden er at du slipper å måle helt uten belastning – linja gir deg verdien indirekte.

Hvorfor får et gammelt batteri høyere indre motstand?

Når et batteri lades ut, endres kjemien inni det, og det blir vanskeligere for ladningene å bevege seg. Den indre motstanden vokser, spenningsfallet r·I blir større, og klemspenningen faller raskere under belastning. Det er derfor lyset i en lommelykt svekkes lenge før batteriet er helt tomt.

Klar for muntlig-praktisk?

Øv på å forklare forsøket høyt med AI-eksamenstreneren, og repeter teorien i Elektrisitet.

Henger sammen med

Bygger på Elektrisitet (indre motstand). Regnetrening: Ohms lov og kretser.

Relaterte forsøk

Ohms lov · Tre motstander · Elektrisk apparatur

Relaterte sider

← Tilbake til ifingo