باتری‌های سری و باتری‌های موازی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، باتری یک عنصر الکتریکی است که پتانسیل الکتریکی به دلیل واکنش شیمیایی در آن تولید می‌شود. هر واکنش الکتروشیمیایی محدودیت تولید پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود را دارد.

سلول‌های باتری آن‌هایی هستند که این واکنش‌های الکترو شیمیایی برای ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی محدود در داخل آن‌ها رخ می‌دهد. برای دستیابی به اختلاف پتانسیل الکتریکی مورد نظر در ترمینال‌های باتری، تعداد زیادی سلول به صورت سری متصل می‌شوند. از این رو می‌توان چنین نتیجه گرفت، یک باتری ترکیبی از چندین سلول است که یک سلول واحد باتری است. به عنوان مثال، سلول‌های باتری نیکل-کادمیوم به طور معمول حدود ۱.۲ ولت در هر سلول تولید می‌کنند در حالی که باتری اسیدی حدود ۲ ولت در هر سلول تولید می‌کند؛ بنابراین یک باتری ۱۲ ولت دارای ۶ سلول است که به صورت سری متصل می‌شوند.

EMF باتری

اگر کسی تفاوت پتانسیل الکتریکی بین دو ترمینال باتری را در هنگام متصل نبودن بار به باتری اندازه گیری کند، هنگامی که جریانی از آن عبور نکند، ولتاژی ایجاد شده در باتری را اندازه گیری می‌کند. این ولتاژ معمولاً به عنوان نیروی محرکه الکتریکی یا emf باطری گفته می‌شود. ولتاژ بدون بار باتری نیز گفته می‌شود.

ولتاژ ترمینال باتری

ولتاژ ترمینال باتری تفاوت ولتاژ در ترمینال‌های آن هنگام عبور جریان از آن است. در واقع هنگامی که بار به باتری وصل می‌شود، جریان بار از طریق آن جریان می‌یابد. از آنجا که باتری یک وسیله الکتریکی است، باید مقداری مقاومت الکتریکی در داخل آن داشته باشد. به دلیل این مقاومت داخلی باتری، افت ولتاژ زیادی در آن مشاهده خواهید کرد؛ بنابراین، اگر کسی ولتاژ ترمینال بار یعنی ولتاژ ترمینال باتری را هنگام اتصال بار اندازه گیری کند، ولتاژ کمتری از emf باتری را به خاطر افت ولتاژ داخلی باتری دریافت می‌کند.

اگر E ولتاژ emf یا بدون بار باتری باشد و V ولتاژ ترمینال ولتاژ بار باتری است،

E – V = افت ولتاژ داخلی باتری.

طبق قانون اهم، این افت ولتاژ داخلی چیزی نیست جز محصول مقاومت الکتریکی ارائه شده توسط باتری که جریان از طریق آن عبور می‌یابد.

مقاومت داخلی باتری

به طور کلی مقاومتی که در برابر جریان از باتری از ترمینال منفی به ترمینال مثبت سرازیر می‌شود، به مقاومت داخلی باتری معروف است.

باتری‌های سری موازی

سلول‌های باتری را می‌توان به صورت سری، به صورت موازی و همچنین مخلوطی از سری و موازی وصل کرد.

باتری‌های سری

هنگامی که در یک باتری، ترمینال مثبت یک سلول با ترمینال منفی سلول بعدی متصل می‌شود، گفته می‌شود که به صورت سری متصل هستند یا به سادگی باتری هاسری هستند. در اینجا، emf باتری به طور کلی مجموع تمام سلول‌های جداگانه متصل به صورت سری است. اما جریان تخلیه کلی باتری از جریان تخلیه شده سلول‌های انفرادی تجاوز نمی‌کند.



باتری‌های سری



اگر E، emf کلی باتری با تعداد n سلول و E۱، E۲، E۳، En……………، EMF جداگانه هر سلول باشد



به همین ترتیب، اگر r۱، r۲، r۳، …………… rn مقاومت داخلی سلول‌های انفرادی باشند، مقاومت داخلی باتری برابر است با مجموع مقدار مقاومت داخلی سلول‌های فردی یعنی.




باتری‌های موازی

هنگامی که ترمینال‌های مثبت همه سلول‌ها به هم وصل شده و به طور مشابه ترمینال‌های منفی این سلول‌ها هم به هم وصل می‌شوند، گفته می‌شود که به صورت موازی وصل شده اند. این ساختار همچنین به عنوان باتری‌های موازی گفته می‌شوند. اگر emf از هر سلول یکسان باشد، پس از آن emf باتری با تعداد n از سلول‌های به طور موازی متصل شده، برابر با emf هر سلول است. مقاومت داخلی این ترکیب برابر است با.


جریان تحویل شده توسط باتری، مجموع جریان‌هایی است که توسط سلول‌های انفرادی تحویل داده می‌شود.

گروه بندی مختلط باتری‌ها یا باتری‌های سری موازی

همانطور که قبلاً گفتیم سلول‌های موجود در یک باتری نیز می‌توانند به صورت مخلوط از سری و موازی متصل شوند. این ترکیب‌ها مدتی است که به عنوان باتری موازی سری گفته می‌شود. یک بار می‌تواند ولتاژ و جریان بیشتری را بیش از یک باتری جداگانه نیاز داشته باشد. برای دستیابی به ولتاژ بار مورد نیاز، می‌توان تعداد مورد نظر سلول‌های باتری را به صورت سری ترکیب کرد و برای دستیابی به جریان بار مورد نیاز، تعداد مورد نظر این ترکیبات سری به صورت موازی وصل می‌شوند. بگذارید m، تعداد سری‌ها، هر کدام شامل n تعداد سلول‌های یکسان باشد، که به طور موازی وصل می‌شوند.


باتری‌های موازی سری

دوباره فرض کنید emf هر سلول E باشد و مقاومت داخلی هر سلول r است. از آنجا که تعدادی از سلول‌ها به صورت سری به هم وصل می‌شوند، emf هر بخش سری و همچنین باتری nE خواهد بود. مقاومت معادل سری برابر با nr خواهد بود. اگر، m تعداد مسیر‌های متصل به صورت موازی باشد مقاومت داخلی معادل باتری‌های سری و موازی برابر nr/m خواهد بود.

 

منبع: ماه صنعت