Baterije u seriji i baterije u paraleli
Čvorove baterije
Baterija je električni element u kome se električni potencijal proizvodi zbog hemijske reakcije. Svaka elektrokemijska reakcija ima svoju granicu proizvodnje električne razlike potencijala između dva elektroda.
Čvorovi baterije su oni u kojima se ove elektrokemijske reakcije dešavaju kako bi se proizvela ograničena električna razlika potencijala. Za postizanje željene električne razlike potencijala na terminalima baterije, neophodno je povezati više čvorova nizovno. Stoga se može zaključiti da je baterija kombinacija nekoliko čvorova, gde je čvor jedinica baterije. Na primer, nikl-kadmijum čvorovi baterije obično razvijaju oko 1,2 V po čvoru, dok svinčane baterije razvijaju oko 2 V po čvoru. Dakle, 12-voltska baterija će imati ukupno 6 čvorova povezanih nizovno.
EMF baterije
Ako netko samo izmjeri električnu razliku potencijala između dva terminala baterije kada opterećenje nije spojeno s baterijom, dobit će napon koji se razvija u bateriji kada nema struja koja teče kroz nju. Ovaj napon se općenito naziva elektromotorna sila ili EMF baterije. Takođe se naziva neteretni napon baterije.
Terminalni napon baterije
Terminalni napon baterije je razlika potencijala između njihovih terminala kada se struja povlači iz nje. Zapravo, kada se opterećenje spoji s baterijom, bit će opterećenja strujom koja teče kroz nju. Budući da je baterija električna oprema, mora imati neku električnu otpornost unutar sebe. Zbog ove unutrašnje otpornosti baterije, bit će neki pad napona kroz nju. Stoga, ako netko izmjeri terminalni napon opterećenja, odnosno terminalni napon baterije kada je opterećenje spojeno, dobit će napon koji je manji od EMF-a baterije za unutrašnji pad napona baterije.
Ako je E EMF ili neteretni napon baterije, a V terminalni napon ili napon opterećenja baterije, tada je E – V = unutrašnji pad napona baterije.
Prema Ohmovom zakonu, ovaj unutrašnji pad napona ništa drugo nije nego produkt električne otpornosti koju pruža baterija i struja koja teče kroz nju.
Unutrašnja otpornost baterije
Sav otpornik s kojim se suočava struja kao da teče kroz bateriju od negativnog terminala do pozitivnog terminala poznat je kao unutrašnja otpornost baterije.
Serijsko-paralelni akumulatori
Čvorovi baterije mogu biti spojeni nizovno, paralelno i kao mješavina nizovnog i paralelnog spoja.
Serijski akumulatori
Kada u bateriji pozitivan terminal jednog čvora bude spojen s negativnim terminalom sljedećeg čvora, tada se čvorovi smatraju serijski spojenim ili jednostavno serijskim akumulatorima. U ovom slučaju, ukupni EMF baterije je algebarska suma svih pojedinačnih čvorova spojenih nizovno. Međutim, ukupna ispraznjava struje baterije ne premašuje ispraznjinu struje pojedinačnih čvorova.
Ako je E ukupni EMF baterije kombinirane sa n brojem čvorova, a E1, E2, E3, …………… En su EMF-ovi pojedinačnih čvorova.
Slično tome, ako su r1, r2, r3, …………… rn unutrašnje otpornosti pojedinačnih čvorova, tada će unutrašnja otpornost baterije biti jednaka zbiru unutrašnjih otpornosti pojedinačnih čvorova, tj.
Paralelni akumulatori
Kada su pozitivni terminali svih čvorova povezani zajedno, a slično toliko i negativni terminali tih čvorova u bateriji, tada se čvorovi smatraju spojenim paralelno. Ove kombinacije se također nazivaju paralelnim akumulatorima. Ako je EMF svakog čvora identičan, tada je EMF baterije kombinirane sa n brojem čvorova spojenih paralelno, jednak EMFu svakog čvora. Rezultantna unutrašnja otpornost kombinacije je,
Struja isporučena od strane baterije je zbir struja isporučenih od pojedinačnih čvorova.
Mješovita grupiranja baterija ili serijsko-paralelni akumulatori
Kao što smo rekli ranije, čvorovi u bateriji mogu biti spojeni i u mješavini nizovnog i paralelnog spoja. Ove kombinacije nekad se nazivaju serijsko-paralelni akumulatori. Opterećenje može zahtijevati i napon i struju veću od one pojedinačnog čvora baterije. Za postizanje željenog napona opterećenja, željeni broj čvorova baterije može biti kombiniran nizovno, a za postizanje željene struje opterećenja, željeni broj tih nizovnih kombinacija
