Das grundlegende Prinzip der Spannungsquellen in Serie
Ideale Spannungsquelle
Für eine ideale Spannungsquelle ist die Anschlussspannung konstant und unabhängig vom durchfließenden Strom. Wenn zwei verschiedene ideale Spannungsquellen in Serie geschaltet sind.
Wenn U1 und U2 in Serie liegen, beträgt die Gesamtspannung U=U1+U2. Zum Beispiel, wenn eine ideale Spannungsquelle von 5V mit einer idealen Spannungsquelle von 3V in Serie geschaltet wird, beträgt die Gesamtspannung 5V+3V=8V.
Tatsächliche Spannungsquelle
Die tatsächliche Spannungsquelle kann als eine Serienschaltung aus einer idealen Spannungsquelle Us und einem Innenwiderstand r betrachtet werden. Zwei tatsächliche Spannungsquellen sind eingestellt, die Elektromotivkräfte sind Us1, Us2, die Innenwiderstände sind r1, r2. Gemäß dem Kirchhoffschen Spannungsgesetz (KVL) beträgt die Gesamtspannung U: U=Us1−I×r1+Us2−I×r2=(Us1+Us2)−I×(r1+r2). Wenn der Strom im Schaltkreis I=0 (d.h. im Leerlauf) ist, beträgt die Gesamtspannung U=Us1+Us2, was dieselbe Form wie das Ergebnis hat, wenn ideale Spannungsquellen in Serie liegen.
Zu beachtende Punkte
Polarität der Spannungsquelle
Bei der Berechnung der Gesamtspannung muss die Polarität der Spannungsquelle berücksichtigt werden. Wenn die Polarität zweier Spannungsquellen in Serie liegt (d.h., der positive Pol einer Spannungsquelle ist mit dem negativen Pol der anderen Spannungsquelle verbunden), ist die Gesamtspannung die Summe der Spannungswerte beider Spannungsquellen; wenn sie in umgekehrter Serie liegt (d.h., die positiven oder negativen Pole der beiden Spannungsquellen sind verbunden), wird die Gesamtspannung aus den Spannungswerten beider Spannungsquellen subtrahiert. Zum Beispiel,
Die Gesamtspannung der 5V- und 3V-Spannungsquellen in vorwärtsgerichteter Serie beträgt 8V. Wenn sie in umgekehrter Serie liegen, beträgt die Gesamtspannung 5V−3V=2V (unter der Annahme, dass der Betrag der Spannung der 5V-Spannungsquelle größer ist als der der 3V-Spannungsquelle).
