Соединение источников электрической энергии в батарею кратко
Обновлено: 02.07.2024
Часто источники электроэнергии соединяют между собой для питания электрических цепей. Соединение источников в батареи может быть последовательным и параллельным.
1) При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноимёнными полюсами. Положительный и отрицательный полюсы соединены проводником, следовательно, имеют одинаковый потенциал. Поэтому разность потенциалов между положительным полюсом первого источника и отрицательным полюсом второго равна сумме ЭДС этих источников. Если имеется n одинаковых источников ЭДС которых E, то разность потенциалов крайних полюсов при разомкнутой цепи будет в n раз больше, чем у одного источника Eб = n·E. Таким образом, при последовательном соединении ЭДС батареи равно сумме ЭДС отдельных источников, составляющих батарею. Это верно и в том случае, когда отдельные источники имеют различные ЭДС. Общее сопротивление батареи одинаковых источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников rб=r1+r2+…+rn=rn. Тогда, по закону Ома, сила тока в такой цепи
2) При параллельном соединении все положительные и все отрицательные полюсы источников тока нужно соединить между собой. На практике параллельно всегда соединяют источники с одинаковой ЭДС. При параллельном соединении ЭДС батареи равна ЭДС одного источника Eб = E. Сопротивление батареи всегда меньше сопротивления одного источника. Если цепь состоит из n одинаковых источников, с внутренним сопротивлением r у каждого, то сопротивление батареи rб=r/n. Тогда по закону Ома,
Лекция №23. Ток в электролитах. Электролиз и его законы.
Кроме металлов существуют жидкие проводники это водные растворы солей, кислот и щелочей. В отличие от металлов, обладающих электронной проводимостью, их электропроводность возникает за счет движения ионов. Ионы – это атомы, у которых существует избыток или недостаток валентных электронов. Жидкие проводники, в которых носителями электрического заряда являются только ионы, назвали электролитами. Ни дистиллированная вода, ни растворяемое вещество в твердом состоянии (ионный кристалл) свободных ионов не содержат, и потому все они хорошие изоляторы. Следовательно, ионы возникают только в процессе взаимодействия молекул растворенного вещества с молекулами воды. Процесс распада молекул растворенного вещества на ионы под воздействием растворителя называется электролитической диссоциацией. Не все растворы являются электролитами, например раствор сахара ток не проводит.
Стрелки показывают, что процесс идёт в двух направлениях: наряду с диссоциацией молекулы на два иона идёт обратный процесс воссоединения ионов в нейтральную молекулу, называемый рекомбинацией.
Степенью или коэффициентом диссоциации называется отношение числа диссоциированных молекул электролита к общему числу его молекул:
где n – концентрация диссоциированных молекул, а n0 – концентрация всех молекул растворяемого вещества. Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации электролита n0 и температуры. В слабых растворах почти все молекулы диссоциированы ( ≈ 1), с повышением концентрации степень диссоциации уменьшается (за счёт рекомбинации). При повышении температуры увеличивается, так как тепловое движение способствует распаду молекул на ионы.
При параллельном соединении напряжение на разомкнутой батарее, такое же, как и на отдельном источнике.Значит, при параллельном соединении одинаковых источников электрической энергии ЭДС батареи равна ЭДС одного источника.
Билет 12
Электрический ток в металлах.
Электрическим током в металлах называют упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Вне электрического поля свободные электроны движутся хаотически и поэтому рассматриваются в классической электронной теории как электронный газ.
Электронный газ.
Электронный газ- теоритическая модель, описывающая поведение электронов проводимости. В модели электронного газа пренебрегают кулоновскими взаимодействием между электронами.Оправданием служит: существование ионов кристаллической решётки и экранирование зарядов.
Билет 13
Работа выхода.
Работа выхода- это работа по выравниванию электронов из атома. Aвых=hvмин
· Измеряется в электронвольтах(Эв)
· Для каждого химического элемента своя работа выхода.
· Зависит от строения атома
· Минимальная частота кванта, который может оторвать электрон от атома, называется красная граница фотоэффекта. Vмин=Авых/h
Билет 14
Электрический ток в электролитах.
Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.
Электролиз.
Прохождение электрического тока через электролит сопровождается электролизом- выделением веществ на электродах.
Билет 15
Законы Фарадея.
1 Закон Фарадея:
Масса вещества m выделевшегося на электроде пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит. m=k×Q
2.Закон Фарадея:
Электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональна их химическим эквивалентам .
k-электрохимический эквивалент вещества
Объединенный закон Фарадея:
При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.
При последовательном соединении ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников, составляющих батарею.
Общее сопротивление батареи одинаковых источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников
Если соединить все положительные и отрицательные полюсы n источников, то получим параллельное соединение источников энергии
При параллельном соединении напряжение на разомкнутой батарее, такое же, как и на отдельном источнике.Значит, при параллельном соединении одинаковых источников электрической энергии ЭДС батареи равна ЭДС одного источника.
Билет 12
Электрический ток в металлах.
Электрическим током в металлах называют упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Вне электрического поля свободные электроны движутся хаотически и поэтому рассматриваются в классической электронной теории как электронный газ.
Электронный газ.
Электронный газ- теоритическая модель, описывающая поведение электронов проводимости. В модели электронного газа пренебрегают кулоновскими взаимодействием между электронами.Оправданием служит: существование ионов кристаллической решётки и экранирование зарядов.
Билет 13
Работа выхода.
Работа выхода- это работа по выравниванию электронов из атома. Aвых=hvмин
· Измеряется в электронвольтах(Эв)
· Для каждого химического элемента своя работа выхода.
· Зависит от строения атома
· Минимальная частота кванта, который может оторвать электрон от атома, называется красная граница фотоэффекта. Vмин=Авых/h
Билет 14
Электрический ток в электролитах.
Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.
Электролиз.
Прохождение электрического тока через электролит сопровождается электролизом- выделением веществ на электродах.
Билет 15
Законы Фарадея.
1 Закон Фарадея:
Масса вещества m выделевшегося на электроде пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит. m=k×Q
2.Закон Фарадея:
Электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональна их химическим эквивалентам .
В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.
Чак Паланик
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Учу детей тому, как надо учиться
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.
Проводники в электрических цепях тоже могут соединяться последовательно и параллельно.
1. При последовательном соединении проводников
1. Сила тока во всех проводниках одинакова:
2. Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2 на каждом проводнике:
U = U1 + U2
3. По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны U1 = IR1, U2 = IR2 а общее напряжение U = IR где R – электрическое сопротивление всей цепи, тогда IR = IR1 + IR2.Отсюда следует
R = R1 + R2
При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.
2. При параллельном соединении проводников
1. Напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы
U1 = U2 = U
2. Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:
Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно, I = I1 + I2.
3. Записывая на основании закона Ома
где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим
или
При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.
Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рисунке приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).
На пракутике одного источника тока в цепи бывает недостаточно, и тогда источники тока тоже соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.
При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.
Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.
Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.
1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε1 + ε2 + ε3
2. Общее сопротивление батареи источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников rбатареи= r1 + r2 + r3
Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε1, а сопротивление rбатареи= nr1
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома
При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.
Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).
Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС. Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.
1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε1= ε2 = ε3
2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника rбатареи= r1/n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома
Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы - параллельно или последовательно.
Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.
Последовательное соединение (а) — соединение, при котором минусовой вывод одного аккумулятора соединяют с плюсовым выводом другого аккумулятора и т. д. Среднее рабочее напряжение одного аккумулятора равно 2 В. Напряжение всех последовательно включенных аккумуляторов действует в одном направлении, и общее напряжение аккумуляторной батареи будет равно сумме напряжений всех аккумуляторов.
Схемы соединения источников и потребителей энергии
а — последовательное соединение трех аккумуляторов;
б — параллельное
соединение трех аккумуляторов;
в — последовательное соединение двух
потребителей;
г — параллельное соединение двух потребителей.
При параллельном соединении (б) минусовые выводы всех аккумуляторов соединяют в один общий вывод, а плюсовые — в другой. В этом случае напряжение батареи будет равным напряжению одного аккумулятора, но от такой аккумуляторной батареи можно получить большую силу тока.
Читайте также: