串联电池:EMF 添加
1·预测
两个 6 V 电池串联(相同方向)驱动单个电阻。该电路的行为类似于一个 6 V 电源还是一个更大的组合电源?
- EMF 添加 — 电路的行为类似于单个 12 V 电源。
- 该电路的行为与平均值 6 V 类似。
- 电池相互抵消,不再驱动电流。
2·设置
- 打开「串联电池:EMF 添加(series-batteries)」预设并按重置。 b1=6V固定; R1 = 100 Ω 是固定的。
- 启用 R1 上的电流读数。
- 每次试验设置 b2 的 EMF 并记录电路电流。
3·收集数据
| 电池 b2 电动势 (V) | 总电动势 (V) | 电流我 (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
针对三次试验,绘制电流I(y轴)相对总电动势(x轴)的关系图。
4·分析
- 对于一次试验,使用 b1 = 6 V 计算总 EMF = b1 + b2,然后使用 R1 = 100 Ω 计算 I = EMF_total/R1。与表比较。
- 解释为什么以相同方向(正极端子到负极端子)接线的两个电池会增加电动势,就像串联电阻增加的方式一样。
5·扩展
- 如果 b2 被翻转(向后连线),其 EMF 会减去而不是相加:总 EMF = b1 − b2。解释为什么反转串联对中的一个电池会对另一个产生不利影响。
- 使用 2 节串联 AA 电池(每节 1.5 V)的手电筒以 3 V 运行灯泡。利用该实验的关系,解释为什么串联添加第三节 AA 电池会使灯泡更快烧坏。
这个实验背后的物理原理
系列电动势源
极性匹配的串联电池直接将其 EMF 相加:EMF_total = b1 + b2。根据应用于组合源的欧姆定律,所得的单个环路电流为 I = EMF_total/R。