Batterijen in serie: EMF's tellen op
1 · Voorspel
Twee batterijen van 6 V zijn in serie geschakeld (dezelfde oriëntatie) en voeren één weerstand. Gedraagt de schakeling zich als één bron van 6 V of als één grotere gecombineerde bron?
- De EMF's tellen op — de schakeling gedraagt zich als één bron van 12 V.
- De schakeling gedraagt zich als het gemiddelde, 6 V.
- De batterijen heffen elkaar op, zonder stroom te drijven.
2 · Opstelling
- Open de voorinstelling series-batteries en druk op Herstel. b1 = 6 V is vast; R1 = 100 Ω is vast.
- Zet de stroomaflezing op R1 aan.
- Stel voor elke meting de EMF van b2 in en noteer de schakelstroom.
3 · Verzamel gegevens
| EMF van batterij b2 (V) | Totale EMF (V) | Stroom I (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
Zet voor je drie metingen de stroom I (y-as) uit tegen de totale EMF (x-as).
4 · Analyseer
- Reken voor één meting de totale EMF = b1 + b2 uit met b1 = 6 V en daarna I = EMF_total/R1 met R1 = 100 Ω. Vergelijk met de tabel.
- Leg uit waarom twee batterijen die in dezelfde oriëntatie zijn geschakeld (pluspool naar minpool) hun EMF's optellen, net zoals weerstanden in serie optellen.
5 · Verdiep
- Als b2 werd omgedraaid (achteruit aangesloten), zou zijn EMF aftrekken in plaats van optellen: totale EMF = b1 − b2. Leg uit waarom het omkeren van één batterij in een seriepaar tegen de andere werkt.
- Een zaklamp met 2 AA-batterijen (elk 1,5 V) in serie laat zijn gloeilamp op 3 V branden. Leg met het verband van dit experiment uit waarom een derde AA-batterij in serie de gloeilamp sneller zou doen doorbranden.
De natuurkunde achter dit experiment
EMF-bronnen in serie
Batterijen in serie met gelijke polariteit tellen hun EMF's direct op: EMF_total = b1 + b2. De ene resulterende lusstroom is dan I = EMF_total/R, volgens de wet van Ohm toegepast op de gecombineerde bron.
Schakelingen
- De wet van Ohm: stroom, spanning en weerstand
- Weerstanden in serie: weerstanden tellen op
- Weerstanden parallel: stroom deelt zich
- Een lamp met schakelaar: vermogensdissipatie in een gloeilamp
- Ideale meters: amperemeters en voltmeters verstoren de schakeling niet
- Lampen in serie: gedeelde stroom, zwakkere lampen
- Lampen parallel: gedeelde spanning, volledige helderheid
- Een lamp overbruggen: wat gebeurt er als je er één omzeilt
- Een reostaatdimmer: continu variabele weerstand
- Correcte meterplaatsing: amperemeter in serie, voltmeter parallel
- Gewisselde meters: een veelvoorkomende aansluitfout
- RC-laden: exponentiële nadering van een condensator