Βαταρίες σε σειρά και βαταρίες παράλληλα

Μονάδες Μπαταρίας

Η μπαταρία είναι ένα ηλεκτρικό στοιχείο όπου παράγεται ηλεκτρική δυναμική λόγω χημικής αντίδρασης. Κάθε ηλεκτροχημική αντίδραση έχει το όριο παραγωγής δυναμικής διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο ηλεκτρών.
Οι μονάδες μπαταρίας είναι αυτές στις οποίες λαμβάνουν χώρα αυτές οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις για να παράγουν την περιορισμένη δυναμική διαφορά. Για την επίτευξη της επιθυμητής δυναμικής διαφοράς μεταξύ των κατόπτρων της μπαταρίας, πολλαπλά αριθμοί μονάδων πρέπει να συνδεθούν σε σειρά. Επομένως, μπορεί να συμπεραχθεί ότι, μια μπαταρία είναι συνδυασμός πολλών μονάδων, όπου η μονάδα είναι το μοναδικό στοιχείο της μπαταρίας. Για παράδειγμα, οι μονάδες μπαταρίας με νικέλιο-κάδμιο συνήθως αναπτύσσουν περίπου 1,2 V ανά μονάδα, ενώ οι μπαταρίες βλενδύρα-ξενόνιο αναπτύσσουν περίπου 2 V ανά μονάδα. Έτσι, μια 12 βολτική μπαταρία θα έχει συνολικά 6 μονάδες που συνδέονται σε σειρά.

Η EMF της Μπαταρίας

Εάν κάποιος μετρήσει τη δυναμική διαφορά μεταξύ των δύο κατόπτρων μιας μπαταρίας όταν δεν είναι συνδεδεμένο φορτίο με τη μπαταρία, θα λάβει την τάση που παράγεται στη μπαταρία όταν δεν υπάρχει ρεύμα που διαρρέει μέσα της. Αυτή η τάση συνήθως αναφέρεται ως ηλεκτροκινητική δύναμη ή EMF της μπαταρίας. Επίσης, αναφέρεται ως τάση χωρίς φορτίο της μπαταρίας.

Τάση των Κατόπτρων της Μπαταρίας

Η τάση των κατόπτρων της μπαταρίας είναι η δυναμική διαφορά μεταξύ των κατόπτρων όταν ρέει ρεύμα. Στην πραγματικότητα, όταν είναι συνδεδεμένο φορτίο με τη μπαταρία, θα υπάρχει ρεύμα φορτίου που διαρρέει μέσα της. Επειδή η μπαταρία είναι ένα ηλεκτρικό εξοπλισμό, πρέπει να έχει κάποια ηλεκτρική αντίσταση μέσα της. Λόγω αυτής της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας, θα υπάρχει κάποια πτώση τάσης μέσα της. Έτσι, αν κάποιος μετρήσει την τάση των κατόπτρων του φορτίου, δηλαδή την τάση των κατόπτρων της μπαταρίας όταν είναι συνδεδεμένο φορτίο, θα λάβει την τάση η οποία είναι μικρότερη από την EMF της μπαταρίας λόγω της εσωτερικής πτώσης τάσης της μπαταρίας.

Εάν E είναι η EMF ή η τάση χωρίς φορτίο της μπαταρίας και V είναι η τάση των κατόπτρων ή η τάση φορτίου της μπαταρίας, τότε E – V = εσωτερική πτώση τάσης της μπαταρίας.
Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, αυτή η εσωτερική πτώση τάσης είναι το προϊόν της ηλεκτρικής αντίστασης που παρέχει η μπαταρία και του ρεύματος που διαρρέει μέσα της.

Εσωτερική Αντίσταση της Μπαταρίας

Η συνολική αντίσταση που αντιμετωπίζει ένα ρεύμα όταν διαρρέει μέσα μιας μπαταρίας από το αρνητικό κατόπτριο προς το θετικό κατόπτριο είναι γνωστή ως εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας.

Σειριακές Παράλληλες Μπαταρίες

Οι μονάδες μπαταρίας μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, παράλληλα και επίσης ως μίγμα των σειριακών και παραλληλών.

Σειριακές Μπαταρίες

Όταν σε μια μπαταρία, το θετικό κατόπτριο μιας μονάδας συνδέεται με το αρνητικό κατόπτριο της επόμενης μονάδας, τότε οι μονάδες λέγονται ότι είναι σειριακά συνδεδεμένες ή απλά σειριακές μπαταρίες. Εδώ, η συνολική EMF της μπαταρίας είναι άλγεβρικό άθροισμα όλων των μεμονωμένων μονάδων που συνδέονται σε σειρά. Ωστόσο, η συνολική τάση αποφόρτισης της μπαταρίας δεν ξεπερνά την τάση αποφόρτισης των μεμονωμένων μονάδων.

Εάν E είναι η συνολική EMF της μπαταρίας συνδυασμένη από n αριθμό μονάδων και E1, E2, E3, …………… En είναι οι EMFs των μεμονωμένων μονάδων.

Όμοια, αν r1, r2, r3, …………… rn είναι οι εσωτερικές αντιστάσεις των μεμονωμένων μον