Акумулатори в поредица и акумулатори паралелно

Акумулаторни клетки

Акумулатор е електрически елемент, в който електрическият потенциал се произвежда поради химична реакция. Всяка електрохимична реакция има свой лимит за произвеждане на електрическа потенциална разлика между два електрода.
Акумулаторните клетки са тези, в които тези електрохимични реакции се случват, за да произведат ограничена електрическа потенциална разлика. За постигане на желаната електрическа потенциална разлика между терминалите на акумулатора, многобройни клетки трябва да бъдат свързани последователно. Затова може да се заключи, че акумулатор е комбинация от няколко клетки, където всяка клетка е единица от акумулатора. Например, никел-кадмиевите акумулаторни клетки обикновено развиват около 1.2 В на клетка, докато оловен-киселинен акумулатор развива около 2 В на клетка. Така, 12-волтов акумулатор ще има общо 6 клетки, свързани последователно.

ЕМФ на акумулатора

Ако някой измери електрическата потенциална разлика между двата терминала на акумулатор, когато няма нагрузка, свързана с акумулатора, той или тя ще получи напрежението, произведено в акумулатора, когато няма ток, протичащ през него. Това напряжение обикновено се нарича електромоторна сила или емф на акумулатора. То се нарича и безнагрузково напрежение на акумулатора.

Терминално напрежение на акумулатора

Терминалното напрежение на акумулатора е потенциалната разлика между терминалите му, когато ток се извлича от него. Всъщност, когато нагрузка е свързана с акумулатора, ще има нагрузъчен ток, протичащ през него. Акумулаторът като електрическо устройство, трябва да има някакво електрическо съпротивление вътре в себе си. Поради това вътрешно съпротивление на акумулатора, ще има някакви падения на напрежението. Така, ако някой измери терминалното напрежение на нагрузката, тоест терминалното напрежение на акумулатора, когато е свързана нагрузка, той или тя ще получи напрежение, което е по-малко от ЕМФ на акумулатора с вътрешното падение на напрежението на акумулатора.

Ако E е ЕМФ или безнагрузковото напрежение на акумулатора, а V е терминалното напрежение на нагрузката, тогава E – V = вътрешно падение на напрежението на акумулатора.
Според Закона на Ом, това вътрешно падение на напрежението е нищо друго освен произведението от електрическото съпротивление, предлагано от акумулатора, и тока, протичащ през него.

Вътрешно съпротивление на акумулатора

Цялото съпротивление, което среща ток, когато той протича през акумулатора от отрицателния терминал към положителния, се нарича вътрешно съпротивление на акумулатора.

Последователно-паралелни акумулатори

Акумулаторните клетки могат да бъдат свързани последователно, паралелно и като смес от последователно и паралелно.

Последователни акумулатори

Когато в акумулатора положителният терминал на една клетка е свързан с отрицателния терминал на следващата клетка, тогава клетките се наричат последователно свързани или просто последователни акумулатори. Тук, общата ЕМФ на акумулатора е алгебрична сума на всички отделни клетки, свързани последователно. Но общият разряден ток на акумулатора не надвишава разрядния ток на отделните клетки.

Ако E е общата ЕМФ на акумулатора, съставена от n броя клетки, и E1, E2, E3, …………… En са ЕМФ-та на отделните клетки.

По същия начин, ако r1, r2, r3, …………… rn са вътрешните съпротивления на отделните клетки, тогава вътрешното съпротивление на акумулатора ще бъде равно на сумата от вътрешните съпротивления на отделните клетки, т.е.

Паралелни акумулатори

Когато положителните терминали на всички клетки са свързани заедно и аналогично отрицателните терминали на тези клетки са свързани заедно в акумулатор, тогава клетките се наричат свързани паралелно. Тези комбинации се наричат също паралелни акумулатори. Ако ЕМФ-та на всеки клетка са идентични, тогава ЕМФ-та на акумулатора, съставена от n броя клетки, свързани паралелно, е равна на ЕМФ-та на всяка клетка. Резултантното вътрешно съпротивление на комбинацията е,

Токът, доставен от акумулатора, е сума от токовете, доставени от отделните клетки.