Batteries en série et batteries en parallèle

Cellules de batterie

Batterie est un élément électrique où un potentiel électrique est produit en raison d'une réaction chimique. Chaque réaction électrochimique a sa limite de production de différence de potentiel électrique entre deux électrodes.
Les cellules de batterie sont celles dans lesquelles ces réactions électrochimiques ont lieu pour produire une différence de potentiel électrique limitée. Pour obtenir la différence de potentiel électrique souhaitée entre les bornes de la batterie, plusieurs cellules doivent être connectées en série. On peut donc conclure que, une batterie est une combinaison de plusieurs cellules, où une cellule est une unité de la batterie. Par exemple, les cellules de batterie au nickel-cadmium développent généralement environ 1,2 V par cellule, tandis que les batteries à plomb développent environ 2 V par cellule. Ainsi, une batterie de 12 volts aura un total de 6 cellules connectées en série.

Force électromotrice (FEM) de la batterie

Si quelqu'un mesure simplement la différence de potentiel électrique entre deux bornes d'une batterie lorsque celle-ci n'est pas connectée à une charge, il obtiendra le voltage développé dans la batterie en l'absence de courant qui circule à travers elle. Ce voltage est généralement appelé force électromotrice ou FEM de la batterie. Il est également appelé tension de la batterie à vide.

Tension aux bornes de la batterie

La tension aux bornes de la batterie est la différence de potentiel entre ses bornes lorsque le courant est prélevé. En réalité, lorsque la charge est connectée à la batterie, il y aura un courant de charge qui circule à travers elle. Comme une batterie est un équipement électrique, elle doit avoir une certaine résistance électrique à l'intérieur. En raison de cette résistance interne de la batterie, il y aura des chutes de tension à travers elle. Ainsi, si quelqu'un mesure la tension aux bornes de la charge, c'est-à-dire la tension aux bornes de la batterie lorsque la charge est connectée, il obtiendra une tension inférieure à la FEM de la batterie par la chute de tension interne de la batterie.

Si E est la FEM ou la tension à vide de la batterie et V est la tension aux bornes de la charge, alors E – V = chute de tension interne de la batterie.
Selon la loi d'Ohm, cette chute de tension interne n'est rien d'autre que le produit de la résistance électrique offerte par la batterie et du courant qui circule à travers elle.

Résistance interne de la batterie

Toute la résistance rencontrée par un courant lorsqu'il circule à travers une batterie de la borne négative à la borne positive est connue sous le nom de résistance interne de la batterie.

Batteries en série et en parallèle

Les cellules de batterie peuvent être connectées en série, en parallèle et même en une combinaison de série et de parallèle.

Batteries en série

Lorsqu'une batterie a sa borne positive d'une cellule connectée à la borne négative de la cellule suivante, les cellules sont dites être connectées en série ou simplement batterie en série. Ici, la FEM totale de la batterie est la somme algébrique de toutes les cellules individuelles connectées en série. Cependant, le courant total déchargé de la batterie ne dépasse pas le courant déchargé de chaque cellule individuelle.

Si E est la FEM totale de la batterie combinée par n cellules et E1, E2, E3, …………… En sont les FEM des cellules individuelles.

De même, si r1, r2, r3, …………… rn sont les résistances internes des cellules individuelles, alors la résistance interne de la batterie sera égale à la somme des résistances internes des cellules individuelles, c'est-à-dire.

Batteries en parallèle

Lorsque les bornes positives de toutes les cellules sont connectées ensemble et de même, les bornes négatives de ces cellules sont connectées ensemble dans une batterie, les cellules sont dites être connectées en parallèle. Ces combinaisons sont également appelées batteries en parallèle. Si la FEM de chaque cellule est identique, alors la FEM de la batterie combinée par n cellules connectées en parallèle est égale à la FEM de chaque cellule. La résistance interne résultante de la combinaison est,

Le courant fourni par la batterie est la somme des courants fournis par chaque cellule individuelle.

Groupement mixte des batteries ou batteries en série et en parallèle

Comme nous l'avons dit précédemment, les cellules d'une batterie peuvent également être connectées en une combinaison de série et de parallèle. Ces combinaisons sont parfois appelées batteries en série et en parallèle. Une charge peut nécessiter à la fois une tension et un courant supérieurs à ceux d'une cellule de batterie individuelle. Pour atteindre la tension de charge requise, le nombre désiré de cellules de batterie peut être combiné en série et pour atteindre le courant de charge requis, le nombre désiré de ces combinaisons en série peut être connecté en parallèle. Supposons que m séries, chacune contenant n cellules identiques, soient connectées en parallèle.

Supposons à nouveau que la FEM de chaque cellule est E et que la résistance interne de chaque cellule est r. Comme n cellules sont connectées en série, la FEM de chaque série ainsi que de la batterie sera nE. La résistance équivalente de la série est nr. Comme m séries sont connectées en parallèle, la résistance interne équivalente de cette