باتریهای سری: نیروی محرکهها جمع میشوند
1 · پیشبینی
دو باتری 6 V به سری (همجهت) به یک مقاومت وصلاند. مدار مثل یک منبع 6 V رفتار میکند یا منبع بزرگتر ترکیبی؟
- نیروی محرکهها جمع میشوند — مدار مثل منبع تک 12 V رفتار میکند.
- مدار مثل میانگین، 6 V، رفتار میکند.
- باتریها همدیگر را خنثی میکنند و جریانی نمیرانند.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیمی series-batteries را باز کنید و Reset را بفشارید. b1 = 6 V ثابت است؛ R1 = 100 Ω ثابت است.
- قرائت جریان را روی R1 فعال کنید.
- نیروی محرکهٔ b2 را برای هر آزمایش تنظیم کنید و جریان مدار را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| نیروی محرکهٔ باتری b2 (V) | نیروی محرکهٔ کل (V) | جریان I (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
برای سه آزمایش، جریان I (محور y) را بر حسب نیروی محرکهٔ کل (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، EMF_total = b1 + b2 را با b1 = 6 V و سپس I = EMF_total/R1 را با R1 = 100 Ω حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا دو باتری با همان جهت (قطب مثبت به منفی) نیروی محرکههایشان جمع میشود، همانطور که مقاومتهای سری جمع میشوند.
5 · گسترش
- اگر b2 وارونه سیمبندی شود، نیروی محرکهاش بهجای جمع، تفریق میشود: EMF_total = b1 − b2. توضیح دهید چرا وارونه کردن یک باتری در زوج سری، علیه دیگری عمل میکند.
- چراغقوهای با 2 باتری قلمی (هر یک 1.5 V) سری، لامپش را با 3 V میراند. با رابطهٔ این آزمایش توضیح دهید چرا افزودن باتری سومِ سری، لامپ را تندتر میسوزاند.
فیزیک پشت این آزمایش
منابع نیروی محرکهٔ سری
باتریهای سری با قطبیت همسان، نیروی محرکههایشان را مستقیماً جمع میکنند: EMF_total = b1 + b2. سپس تنها جریان حلقهٔ حاصل برابر I = EMF_total/R است، طبق قانون اهم برای منبع ترکیبی.