串聯電池:EMF 添加
1·預測
兩個 6 V 電池串聯(相同方向)驅動單一電阻。該電路的行為類似於一個 6 V 電源還是一個更大的組合電源?
- EMF 添加 — 電路的行為類似於單一 12 V 電源。
- 此電路的行為與平均值 6 V 類似。
- 電池相互抵消,不再驅動電流。
2·設定
- 開啟 series-batteries 預設並按下 Reset。 b1=6V固定; R1 = 100 Ω 是固定的。
- 啟用 R1 上的電流讀數。
- 每次試驗設定 b2 的 EMF 並記錄電路電流。
3·收集數據
| 電池 b2 電動勢 (V) | 總電動勢 (V) | 電流我 (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
針對三次試驗,繪製電流I(Y軸)相對總電動勢(x軸)的關係圖。
4·分析
- 對於一次試驗,使用 b1 = 6 V 計算總 EMF = b1 + b2,然後使用 R1 = 100 Ω 計算 I = EMF_total/R1。與表比較。
- 解釋為什麼以相同方向(正極端子到負極端子)接線的兩個電池會增加電動勢,就像串聯電阻增加的方式一樣。
5·擴展
- 如果 b2 被翻轉(向後連線),其 EMF 會減去而不是相加:總 EMF = b1 − b2。解釋為什麼反轉串聯對中的一個電池會對另一個產生不利影響。
- 使用 2 顆串聯 AA 電池(每顆 1.5 V)的手電筒以 3 V 運作燈泡。利用該實驗的關係,解釋為什麼串聯添加第三節 AA 電池會使燈泡更快燒壞。
這個實驗背後的物理原理
系列電動勢源
極性匹配的串聯電池直接將其 EMF 相加:EMF_total = b1 + b2。根據應用於組合源的歐姆定律,所得的單一環路電流為 I = EMF_total/R。