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?

2·设置

  1. 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。
  2. 启用 R1 上的电流读数。
  3. 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

  1. 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。
  2. 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

  1. 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。
  2. 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。

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