בטריות בטור ובטריות במקביל

תאים של סוללה

סוללה היא אלמנט חשמלי שבו מתח חשמלי נוצר בעקבות תגובה כימית. לכל תגובה אלקטרוכימית יש גבול ליצירת הבדל מתח חשמלי בין שני אלקטרודות.
תאים של סוללה הם אלה בהם התגובות האלקטרוכימיות מתרחשות כדי ליצור את ההבדל המוגבל במתח החשמלי. כדי להשיג הבדל מתח חשמלי רצוי בין קצות הסוללה, מספרים מרובים של תאים צריכים להיות מחוברים בטור. לכן ניתן להסיק כי סוללה היא שילוב של מספר תאים, כאשר תא הוא יחידה בסוללה. למשל, תאים של סוללה ניקל-קדמיום בדרך כלל מפתחים כ-1.2 וולט לתא, בעוד סוללת אבץ-חומצה מפתחת כ-2 וולט לתא. לכן, סוללה של 12 וולט תכיל סך הכל 6 תאים מחוברים בטור.

מתח דחיפה של סוללה

אם מישהו מדד את ההבדל במתח החשמלי בין שני הקצוות של סוללה כאשר לא מחובר עומס לסוללה, הוא יקבל את המתח שנוצר בסוללה כאשר אין זרם זורם דרכה. המתח הזה מכונה בדרך כלל כוח דחיפה חשמלי או מתח הדחיפה של הסוללה. הוא מכונה גם מתח ללא עומס של הסוללה.

מתח קצה של סוללה

מתח קצה של סוללה הוא ההבדל במתח החשמלי בין קצותיה כאשר מושך ממנה זרם. למעשה, כאשר מחבר עומס לסוללה, יהיה זרם עומס זורם דרכה. כיוון שסוללה היא ציוד חשמלי, היא חייבת להיות בעלת התנגדות חשמלית בתוך עצמה. בגלל ההתנגדות הפנימית של הסוללה, יהיה כמה ירידות מתח בה. לכן, אם מישהו מדד את מתח הקצה של העומס, כלומר מתח הקצה של הסוללה כאשר מחובר עומס, הוא יקבל מתח שהוא פחות ממתח הדחיפה של הסוללה בשל ירידת המתח הפנימית של הסוללה.

אם E הוא מתח הדחיפה או המתח ללא עומס של הסוללה ו-V הוא מתח הקצה של העומס של הסוללה, אז E – V = ירידת המתח הפנימית של הסוללה.
לפי חוק אוהם, ירידת המתח הפנימית היא פשוט מכפלת ההתנגדות החשמלית שהסוללה מציעה והזרם הזורם דרכה.

התנגדות פנימית של סוללה

כל התנגדות שעומדת בפני זרם כאשר הוא זורם דרך סוללה מהקצה השלילי לקצה החיובי מכונה התנגדות פנימית של הסוללה.

סוללות מקושרות בטור ובמקביל

תאים של סוללה יכולים להיות מחוברים בטור, במקביל וכן גם בשילוב של שניהם.

סוללות מקושרות בטור

כאשר בסוללה הקצה החיובי של תא אחד מחובר עם הקצה השלילי של התא הבא, אז התאים נקראים מחוברים בטור או פשוט סוללות בטור. כאן, המתח הכולל של הסוללה הוא סכום האלגברי של כל התאים המחוברים בטור. אבל הזרם הכולל המשוחרר מהסוללה אינו עולה על הזרם המשוחרר מכל תא בודד.

אם E הוא המתח הכולל של הסוללה המורכבת מ-n מספר תאים ו-E1, E2, E3, …………… En הם המתחים של התאים הפרטניים.

באופן דומה, אם r1, r2, r3, …………… rn הם ההתנגדויות הפנימיות של התאים הפרטניים, אז ההתנגדות הפנימית של הסוללה תהיה שווה לסכום ההתנגדויות הפנימיות של התאים הפרטניים, כלומר:

סוללות מקושרות במקביל

כאשר הקצוות החיוביים של כל התאים מחוברים יחד וממש כך גם הקצוות השליליים של התאים הללו מחוברים יחד בסוללה, אז התאים נקראים מחוברים במקביל. השילובים הללו מכונים גם סוללות במקביל. אם מתח כל תא זהה, אז המתח של הסוללה המורכבת מ-n מספר תאים מחוברים במקביל, שווה למתח של כל תא. ההתנגדות הפנימית המתקבלת של השילוב היא,

הזרם המשוחרר מהסוללה הוא סכום הזרמים המשוחררים מתאי הסוללה הפרטניים.

הרכבת מעורבת של סוללות או סוללות מקושרות בטור ובמקביל

כפי שאמרנו קודם, התאים בסוללה יכולים להיות מחוברים גם בשילוב של טור ומקביל. השילובים הללו לפעמים מכונים סוללות בטור ובמקביל. עומס יכול לדרוש מתח וזרם גבוהים יותר מאשר אלו של תא סוללה בודד. כדי להשיג את המתח הנדרש של העומס, ניתן לשלב את מספר התאים הנדרשים בטור ולשנות את המתח הנדרש של העומס, ניתן לחבר את מספר השילובים במקביל. נניח שיש m מספר של שילובים בטור, שכל אחד מהם מכיל n מספר של תאים זהים, המחוברים במקביל.

שוב נניח שמתח כל תא הוא E והתנגדות פנימית של כל תא היא r. כיוון שיש n מספר של תאים מחוברים בכל שילוב בטור, המתח של כל שילוב בטור ושל הסוללה יהיה nE. ההתנגדות השקולית של השילוב היא nr. כיוון שיש m מספר של שילובים בטור מחוברים במקביל, ההתנגדות הפנימית השקולית של הסוללה בציר ובמקביל היא nr/m.

הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים ראויים לשיתוף, אם יש פגיעה בזכויות אינטלקטואליות נא ליצור קשר למחיקה.