Batterier i serie og batterier i parallelle

Battericelle

Batteri er et elektrisk element, hvor elektrisk spænding opstår på grund af en kemisk reaktion. Enhver elektrokemisk reaktion har sit grænse for at producere elektrisk spændingsforskel mellem to elektroder.
Battericelle er de, hvor disse elektrokemiske reaktioner finder sted for at producere den begrænsede elektriske spændingsforskel. For at opnå den ønskede elektriske spændingsforskel over batteriets terminaler skal flere celler være forbundet i serie. Derfor kan det konkluderes, at et batteri er en kombination af flere celler, hvor en celle er en enhed i et batteri. For eksempel udvikler nikkel-kadmium battericelle normalt omkring 1,2 V pr. celle, mens blysyrebatteri udvikler omkring 2 V pr. celle. Så et 12-voltsbatteri vil have i alt 6 celler forbundet i serie.

Batteriets EMF

Hvis nogen måler den elektriske spændingsforskel mellem to terminaler på et batteri, når der ikke er forbundet nogen last til batteriet, vil han eller hun få den spænding, der er dannet i batteriet, når der ikke er noget strøm, der løber igennem det. Denne spænding kaldes generelt for elektromotorisk kraft eller batteriets EMF. Det er også kendt som ingen-last spændingen af batteriet.

Batteriets terminalspænding

Batteriets terminalspænding er den potentielle forskel på dets terminaler, når der hentes strøm fra det. Når der er forbundet en last til batteriet, vil der være laststrøm, der løber igennem det. Da et batteri er et elektrisk udstyr, skal det have nogle elektrisk modstand indeni. På grund af denne batteriets interne modstand, vil der være nogle spændingsfald på det. Så hvis nogen måler den terminale spænding af lasten, dvs. batteriets terminalspænding når lasten er forbundet, vil han eller hun få en spænding, der er lavere end batteriets EMF ved det interne spændingsfald i batteriet.

Hvis E er batteriets EMF eller ingen-last spænding, og V er batteriets terminalspænding, så er E – V = det interne spændingsfald i batteriet.
Ifølge Ohms lov, er dette interne spændingsfald intet andet end produktet af den elektriske modstand, som batteriet yder, og strømmen, der løber igennem det.

Batteriets interne modstand

Den samlede modstand, som en strøm møder, når den løber igennem et batteri fra den negative terminal til den positive terminal, kaldes batteriets interne modstand.

Serie-parallelle batterier

Battericelle kan forbindes i serie, parallel og som en blanding af både serie og parallel.

Seriebatterier

Når i et batteri, den positive terminal af en celle er forbundet med den negative terminal af den næste celle, siges cellerne at være forbundet i serie eller blot seriebatteri. Her er den samlede EMF af batteriet det algebraiske sum af alle individuelle celler forbundet i serie. Men den samlede afsluttede strøm af batteriet overstiger ikke den afsluttede strøm af individuelle celler.

Hvis E er den samlede EMF af batteriet kombineret af n antal celler, og E1, E2, E3, …………… En er EMF'erne af individuelle celler.

På samme måde, hvis r1, r2, r3, …………… rn er de interne modstande af individuelle celler, så vil den interne modstand af batteriet være lig med summen af de interne modstande af de individuelle celler, dvs.

Parallelle batterier

Når de positive terminaler af alle celler er forbundet sammen, og ligeledes de negative terminaler af disse celler er forbundet sammen i et batteri, siges cellerne at være forbundet i parallel. Disse kombinationer er også kendt som parallelle batterier. Hvis EMF'en for hver celle er identisk, så er EMF'en af batteriet kombineret af n antal celler forbundet i parallel, lig med EMF'en for hver celle. Den resulterende interne modstand af kombinationen er,

Strømmen leveret af batteriet er summen af strømmene, der leveres af individuelle celler.

Mixed gruppe af batterier eller serie-parallelle batterier

Som vi sagde tidligere, kan cellerne i et batteri også forbindes i en blanding af både serie og parallel. Disse kombinationer er nogle gange kendt som serie-parallelle batterier. En last kan kræve både spænding og strøm, der er højere end for en enkelt battericelle. For at opnå den ønskede lastspænding, kan det ønskede antal battericelle kombineres i serie, og for at opnå den ønskede laststrøm, kan det ønskede antal af disse seriekombinationer forbindes i parallel. Lad m, antallet af serier, hver indeholdende n antal identiske celler, være forbundet i parallel.

Antag igen, at EMF'en for hver celle er E, og den