چه مقدار ولتاژ کل زمانی که دو منبع ولتاژ مختلف به صورت سری به هم متصل می‌شوند؟

اصل اساسی منبع ولتاژ سری

منبع ولتاژ ایده‌آل

برای یک منبع ولتاژ ایده‌آل، ولتاژ پایانه ثابت است و مستقل از جریان عبوری از آن می‌باشد. وقتی دو منبع ولتاژ ایده‌آل مختلف.

وقتی U1 و U2 در سری قرار می‌گیرند، ولتاژ کل U=U1+U2 خواهد بود. به عنوان مثال، اگر یک منبع ولتاژ ایده‌آل 5V با یک منبع ولتاژ ایده‌آل 3V در سری متصل شوند، ولتاژ کل 5V+3V=8V خواهد بود.

منبع ولتاژ واقعی

منبع ولتاژ واقعی می‌تواند معادل ترکیب سری یک منبع ولتاژ ایده‌آل Us و یک مقاومت داخلی r باشد. دو منبع ولتاژ واقعی تنظیم شده‌اند، نیروی الکتروموتوری آنها Us1، Us2 و مقاومت داخلی آنها r1، r2 است. بر اساس قانون ولتاژ کیرشهف (KVL)، ولتاژ کل U به صورت زیر است: U=Us1−I×r1+Us2−I×r2=(Us1+Us2)−I×(r1+r2). وقتی جریان در مدار I=0 (یعنی حالت بازمدار) است، ولتاژ کل U=Us1+Us2 خواهد بود، که همان شکلی است که وقتی منبع ولتاژ ایده‌آل در سری قرار می‌گیرد.

مواردی که باید توجه شود

قطبیت منبع ولتاژ

در محاسبه ولتاژ کل، باید قطبیت منبع ولتاژ را در نظر گرفت. اگر قطبیت دو منبع ولتاژ در سری باشد (یعنی الکترود مثبت یک منبع ولتاژ به الکترود منفی منبع ولتاژ دیگر متصل شود)، ولتاژ کل مجموع مقادیر ولتاژ دو منبع ولتاژ خواهد بود؛ اگر در سری معکوس باشند (یعنی الکترود مثبت یا منفی دو منبع ولتاژ به هم متصل شوند)، ولتاژ کل از مقادیر ولتاژ دو منبع ولتاژ کسر می‌شود. به عنوان مثال،

ولتاژ کل منابع ولتاژ 5V و 3V در سری مستقیم 8V است. اگر در سری معکوس باشند، ولتاژ کل 5V−3V=2V خواهد بود (با فرض اینکه مقدار مطلق ولتاژ منبع 5V بیشتر از منبع 3V است).