Батареи последовательно: ЭДС складываются
1 · Прогноз
Две батареи 6 V соединены последовательно (одной ориентации) и питают один резистор. Ведёт ли цепь себя как один источник 6 V или как больший суммарный?
- ЭДС складываются — цепь ведёт себя как один источник 12 V.
- Цепь ведёт себя как среднее, 6 V.
- Батареи взаимно гасятся, тока нет.
2 · Подготовка
- Откройте пресет series-batteries и нажмите «Сброс». b1 = 6 В зафиксировано; R1 = 100 Ω зафиксировано.
- Включите показание тока на R1.
- Задайте ЭДС b2 для каждой пробы и запишите ток цепи.
3 · Сбор данных
| ЭДС батареи b2 (V) | Суммарная ЭДС (V) | Ток I (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
Постройте ток I (ось y) против суммарной ЭДС (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- Для одной пробы вычислите полную ЭДС = b1 + b2 при b1 = 6 В, затем I = EMF_total/R1 при R1 = 100 Ω. Сравните с таблицей.
- Объясните, почему две батареи одной ориентации (плюс к минусу) складывают ЭДС так же, как складываются последовательные сопротивления.
5 · Развитие
- Если бы b2 была перевёрнута (подключена наоборот), её ЭДС вычиталась бы, а не складывалась: полная ЭДС = b1 − b2. Объясните, почему одна перевёрнутая батарея в паре работает против другой.
- Фонарик с 2 батареями AA (по 1.5 V) последовательно питает лампу на 3 V. По связи этого эксперимента объясните, почему третья батарея AA последовательно заставила бы лампу перегорать быстрее.
Физика этого эксперимента
Последовательные источники ЭДС
Батареи, соединённые последовательно с согласованной полярностью, складывают ЭДС напрямую: EMF_total = b1 + b2. Единственный ток контура затем равен I = EMF_total/R по закону Ома для объединённого источника.