Почему ток не увеличивается при параллельном соединении батарей?

Я построил простую схему, состоящую из двух держателей батарей, каждый из которых включает батареи по 1,5 В, ползунковый переключатель, светодиод и резистор 100 Ом. Ток, который я измерял мультиметром, когда два держателя батареи были соединены последовательно (и переключатель включен), составлял 25,9 мА:

Затем я подключил держатели батарей параллельно, соединив положительные контакты держателей батарей с красной перемычкой, а отрицательные контакты держателей батарей с черной перемычкой:

На этот раз измеренный ток составляет 6,72 мА. Не должно ли оно быть больше, чем при параллельном соединении держателей батарей?

Прежде всего, я хочу немного предупредить вас о параллельном подключении аккумуляторных систем. Обычно это не очень хорошая идея, потому что часто две батареи (или системы батарей) имеют разное напряжение. Если они отличаются, то тот, у кого более высокое напряжение, будет подавать некоторый ток в батарею с более низким напряжением, и это часто не очень хорошая вещь. Это также несколько портит ваш эксперимент, потому что добавляет к нему еще одно осложнение.

В этом случае вам любопытно и представьте, что две батареи параллельно могут подавать больший ток. Так что не стоит использовать только одну в вашем эксперименте, потому что она не проверяет ваши предположения. Таким образом, вы должны сделать это так, как вы сделали. Но я просто хочу, чтобы вы также поняли, что есть еще один неизвестный (для вас) фактор, который вы не учитываете в своем экспериментальном проекте. Но пока не о чем беспокоиться.

Так что отложите это в сторону ...

$1.9\:\text{V}$$50\:\Omega$

$2.9\:\text{V}$$5.8\:\text{V}$$2.9\:\text{V}$

Вы предполагаете, что если текущее соответствие больше, то текущее больше. Но иногда это может быть правдой, а не другими. Итак, пока давайте воспользуемся моей вышеупомянутой идеей о светодиоде и посмотрим, куда нас это приведет.

$100\:\Omega$$50\:\Omega$$150\:\Omega$$1.9\:\text{V}$

$I_\text{parallel}=\frac{2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 6.7\:\text{mA}$$I_\text{series}=\frac{2\cdot 2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 26\:\text{mA}$

Это может предсказать ваши измерения с относительно небольшой ошибкой.

Какая идея, по вашему мнению, работает лучше здесь? Ваши мысли о двух параллельных батарейных системах удваивают ток? Или мое предложение о том, как светодиод может себя вести? У вас есть еще идеи, которые вы можете рассмотреть? Как вы можете проверить или подтвердить мое предложение выше? Можете ли вы придумать другой способ изменить схему, которая могла бы привести мое предложение к другому тесту, чтобы проверить, все ли оно работает? Или вы можете подумать о другом измерении напряжения или тока, которое вы можете попробовать проверить?

В первоначальном случае на вашу светодиодную цепь подается напряжение 6 В. В последнем случае это только 3V.

Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению между двумя точками.

Когда батареи расположены последовательно, напряжение увеличивается . Чем выше напряжение, тем выше будет ток, потребляемый вашей цепью.

Когда батареи подключены параллельно, напряжение останется прежним . (Текущая способность поставки увеличится, но давайте оставим ее в стороне).

Есть некоторые крошечные отклонения, но я верю, что вы узнаете немного позже.

Пожалуйста, оставьте свои сомнения в том же вопросе или в комментариях, и я буду рад ответить как можно больше.

То, что вы обнаружили, это законы напряжения и тока Кирхгофа и закон Ома.

Проще говоря, применение действующего закона Кирхгофа дает то, что, когда источники напряжения, такие как батареи, соединены последовательно, их напряжения складываются.

Давайте на минуту забудем о светодиоде; мы вернемся к этому.

На приведенной ниже схеме нагрузка (резистор 100 Ом) имеет напряжение 6 В.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

В этой схеме (ниже) закон напряжения Кирхгофа скажет вам, что напряжения не складываются, потому что источники напряжения параллельны. Однако ток, потребляемый нагрузкой 100 Ом, распределяется между двумя.

^{смоделировать эту схему}

Теперь давайте не будем забывать о светодиоде;

Светодиод (светодиод), как следует из названия, «диод». Эти устройства сложно описать с удовлетворением в коротком ответе, подобном этому, но для целей этого объяснения просто представьте, что на нем постоянно присутствует напряжение, независимо от того, какой ток через него проходит. При таком упрощении напряжение на диоде может быть просто вычтено из напряжения, вызванного источниками напряжения (батареями), которые включены последовательно (6 В) или параллельно (3 В). Напряжение на светодиоде зависит от того, какой он светодиод, но обычно оно составляет от 1,8 В до 2,1 В в зависимости от цвета.

Схема ниже показывает эффект от светодиода:

^{смоделировать эту схему}

Теперь по закону Ома;

V = R * I

Я = V / R

R = V / I

где

V = напряжение

Я = Текущий

R = сопротивление

Применение закона Ома;

4 В / 100 Ом = 40 мА

1 В / 100 Ом = 10 мА

Я только что использовал типичные значения для этого примера, но вы можете использовать закон Ома, чтобы вернуться назад и вычислить, каково напряжение на светодиоде, или вы можете измерить его и вычислить другие значения. Веселиться!

Кстати, это здорово, что вы проводите свои собственные эксперименты, как это, но в следующий раз не подключайте батареи параллельно. Им это не нравится;) (сейчас я не буду вдаваться в подробности.)

Я пытаюсь объяснить электричество, сравнивая его с жидкостью. Напряжение или давление является причиной тока или потока, который является следствием . Как правило, увеличение давления приведет к увеличению потока. Когда вы подключаете батареи последовательно, вы увеличиваете напряжение или напряжение, поэтому для простой резистивной цепи, которая похожа на вашу , вы будете производить больше тока или тока. Когда батареи соединены параллельно, вы не увеличиваете давление, но вы даете батареям возможность подавать больший ток, если условия контура позволяют это.

Настоящая рабочая лошадка за током - это напряжение. Чем больше напряжение для фиксированного сопротивления, тем больше будет ток. В вашем первом случае последовательное эквивалентное напряжение составляет 3 + 3 = 6 В.

Во втором случае, поскольку батареи расположены параллельно и имеют одинаковое значение, их эквивалентное напряжение остается тем же, то есть 3 В

Следовательно, больше напряжение, больше ток.

Но подождите, тогда почему мы читаем в наших учебниках, что параллельное расположение помогает увеличить ток? Что ж, это на самом деле не увеличивает ток, но увеличивает верхний предел тока, который способны обеспечить наши батареи. Это означает, что текущая пропускная способность системы увеличивается. Ток все равно будет зависеть от напряжения. Но если напряжение становится все выше и выше, последовательная система может быть не в состоянии обеспечить такой большой ток, как предсказано законом Ома. Но параллельная система может обеспечить это. Хотя это тоже не удастся, но при еще более высоких напряжениях.

У всего есть какое-то сопротивление.

Батарея AA ~ 1 Ом ~ 1,5-1,6 В источник.
Белый светодиод ~ 15 Ом при ~ 3,1 В при 20 мА, 2,8 В выключен.
Резистор 100 Ом.
Провод ~ х МОм

Таким образом, параллельный банк = 3,1 В (новый) - 2,8 В светодиод = (оцен.) 300 мВ, деленное на сопротивление контура = 116 Ом, будет <3 мА близко к вашему результату.

Затем, когда 2 батареи в серии 6,2 В (Vbat) -2,8 В (Wh. Светодиодный порог) = 3,4 В / 116 Ом (сопротивление контура) = 29 мА, что также близко к вашему показанию из-за допусков на оценки.

Не все так просто. Когда вы размещаете две ячейки параллельно, фактически вы помещаете внутренние сопротивления двух ячеек параллельно, тем самым снижая общее сопротивление в цепи. Даже если ячейки имеют разные клеммы, напряжения разомкнутой цепи и разные внутренние сопротивления, вы уменьшаете общее сопротивление всей цепи. И так, больше тока должно течь. Если вы не видите большой ток, значит, ваша измерительная система недостаточно чувствительна. В течение короткого времени вашего эксперимента мы можем игнорировать температурный коэффициент сопротивления всех компонентов вашей цепи.

Внимание: вынимайте батарейки из вашей тестовой установки, когда она не используется. Две батареи, показанные в вашей тестовой установке, могут вытекать едкие химические вещества в держатель батареи, если им позволят полностью разрядиться и оставаться в течение длительного времени.

Вы утверждаете, что ток не увеличивается с параллельной батареей. Насколько вы уверены в этом? Что если увеличение тока очень незначительное и меньше способности вашего измерителя измерять?

Вот ваше назначение:

- получить более точный счетчик, лучшее, что вы можете взять

- измерьте ток с помощью батареи № 1 в одиночку.

- измерьте ток с помощью батареи № 2 в одиночку.

- измерьте ток с обеими батареями параллельно.

Я предсказываю, что третье измерение будет больше, чем минимум первых двух.

В промышленной электронике принято считать батареи источником напряжения. Но батареи действительно очень сложные устройства, для которых источник напряжения является лишь приблизительным. Лучшим приближением является источник напряжения с последовательно включенным резистором низкого значения. Фактически вы можете оценить значение этого последовательного резистора, измерив падение напряжения, когда нагрузка подается на аккумулятор, и используя обычные правила для последовательных резисторов и закон Ома. Большая часть электротехники останавливается на этом, но есть еще более сложные модели для батареи, которые еще точнее отражают ее поведение.

Узнайте все, что можете, но всегда будьте скептичны и задавайте сложные вопросы, пока я перезаряжаю свой мобильный телефон.