如何计算串联连接的输出电压和电流电压电池-电子发烧友网

在本文中，了解如何计算串联连接的输出电压和电流电压电池。此外，了解串联辅助和串联相反现象如何在电压单元中工作。

一个电压电池的正极端子连接到另一个电压电池的负极端子时，组合输出是电池端子电压的总和，并且称为电池串联。

输出电压和电流

图1（a）显示了串联连接的四个电池的电池，其中负极连接到前一个电池的正极。通过这种布置，电池电压加在一起以获得相对较大的电池端电压。

E= E1+ E2+ E3+ E4+ ⋯ （1）

如果图1（a）中每节电池的电动势为1.5 V，则总输出电压为：

E= 1.5V+1.5V+1.5V+1.5V=6V

如果电池电动势并非全部为1.5 V，则电池的输出电压仍将是各个电池电压的总和。

（a）四个串联电压电池

（b）四个串联电池的电路符号

（c）串联电池的替代电路符号

（d）串联电池的等效电路

图1.带有电路图和等效电路的串联电池。输出电压是单个电池电压的总和，电池的内阻是电池内部电阻的总和。图片由Amna Ahmad提供

图1（b）显示了串联的四个电池的电路图。以图形方式表示串联电池的替代方法如图1（c）所示，电池等效电路如图1（d）所示。串联电池的总内阻当然是单个电池的内阻之和。

Rs= RS1( 1S2( 1S3+ ⋯ （2）

当外部负载电阻（RL）连接到一组四个串联连接的电池，输出电流为：

[I=frac{E_{1}+E_{2}+E_{3}+E_{4}}{R_{L}+R_{s1}+R_{s2}+R_{s3}+R_{s4}}]

和

I=I1= I2= I3= I4

从电路中注意，输出电流流过每个单独的电池。因此，例如，如果每个电池可以提供 1 A 的最大电流，则电池组的输出电流不能超过 1 A。开路输出电压和电池输出电流可分别由公式1和公式3计算得出。提供负载电流时电池的端电压由公式1确定。不相同的电压电池可以串联连接;但是，电池可以提供的最大电流仅限于最低电流电池的最大输出。

串联电池产生的输出电压等于单个电池电压的总和，并提供等于可以从最低电流电池获取的最大电流。

例

图2（a）所示的电池由四个单独的电池组成，每个电池的开路端电压为E = 2 V，内阻为0.1 Ω。确定电池在空载和R时的端电压L=9.6 Ω.此外，确定电池端子短路时流动的电流。

（a）带外部负载的电池

（b）等效电路

图2.具有外部负载的电池电池的电路图和等效电路。负载电流为 IE/（Rs+RL），电池端电压为Eo= E - （红外s).图片由Amna Ahmad提供

溶液

E= E1+ E2+ E3+ E4= 4×2V = 8V

Rs= RS1( <>S2( <>S3( <>S4= 4 ×0。1Ω = 0.4Ω

用于空载

我o= 0

和

Eo= E - IoRs= 8V - 0 =8 V

对于 RL= 9.6Ω

[I_{o}=frac{E_{c}}{R_{s}+R_{L}}=frac{8V}{0.4Omega+9.6Omega}=0.8A]

Eo= Ec， h1Rs= 8V - （0.8A × 0.4Ω） = 7.68V

用于短路

RL= 0

[I_{o}=frac{E_{c}}{R_{s}+R_{L}}=frac{8V}{0.4Omega+0Omega}=20A]

请注意，应避免电池或电池端子短路，因为它会快速放电。此外，流动的大电流可能会永久损坏可充电电池。

9 V 电池

常用9 V电池的结构如图3所示。使用六个1.5 V锌碳电池，每个电池近似矩形棱柱形。每个电池的（负极端子）底部与下方电池的（正极端子）顶部接触。因此，堆叠的单元是串联的。电池正极端子直接连接到最上层电池的顶部，扁平绝缘导体从底部电池的负极与电池负极接触。

图3.9 V 电池由六个串联的 1.5 V 电池组成

串联辅助和串联对立连接

图4（a）所示的串联电池的每个正极端子都连接到相邻电池的负极端子。通过这种布置，它们相互协助产生电流。这种连接方法称为串联辅助。如图4（b）所示，当电池串联以产生相反方向的电流时，该连接称为串联对置。通常避免串联相反的连接，通常仅由于错误而发生。总输出电压仍然是各个电池电压的总和，但必须考虑电压的极性。如图4（c）所示，当三节1.5 V电池之一串联对接时，电池的端电压为：

E= E1+ E2+ E3= 1.5V + 1.5V + （-1.5V） = 1.5V

如果放电电池与完全充电的电池串联，则放电电池对总输出电压增加很少或没有增加，但它确实增加了电池的总内阻。因此，放电电池不应与充满电的电池串联。

（a）以串联辅助顺序连接的电压电池

（b）以串联相反的顺序连接的电压电池

（c）以辅助和串联对立顺序连接的电压电池

图4.当电压电池串联连接时，它们总是串联辅助连接，以便它们的电压加在一起。串联相反的电池可降低输出电压。

正/负供应

图5（a）显示了两个串联的4.5 V电池，其公共端子接地，电池的电路图如图5（b）所示。因为电池B的负极端子1接地，输出电压为E1=4.5 V，即相对于地为正。B的正极端子2是接地的，所以输出电压为B的2是 E2=-4.5 V，相对于地面为负。两个电池的组合输出通常指定为±4.5 V。许多电子电路使用这种正/负类型的电源。