Elektromotorische kracht (EMK) in serie en parallel

Serie- en parallel-elektromotorische kracht (EMK) materiaal

Als er twee of meer elektrische spanningsbronnen (EMK) zijn aangesloten zoals in de afbeelding hiernaast, dan is de EMK in serie geschakeld.

De vervangende spanningsbron ( ε ) is:

ε = ε ₁ + ε ₂ + ε _n

De weerstand bij (r) vervanging is:

r = r ₁ + r ₂ + r _n

De elektrische stroom die door de externe weerstand (R) vloeit is:

I = ε / (r + R)

Voorbeeld van problemen:

Stel dat twee batterijen elk een elektromotorische kracht (EMK) van 1,5 Volt hebben en de interne weerstand van elke batterij 0,1 Ω bedraagt. De externe weerstand (R) is 10 Ω. De elektrische stroom loopt met de klok mee.

Gebruik de vorige formule. :

ε = 1,5 + 1,5 = 3 Volt

r = 0,1 + 0,1 = 0,2 Ω

I = ε / (r + R) = 3 / (0,2 + 10)

ik = 3 / 10,2

I = 0,294 Ampère

Gebruik De tweede wet van Kirchhoff:

1,5 – 0,1 I + 1,5 – 0,1 I – 10 I = 0

3 – 0,2 I – 10 I = 0

3 – 10,2 I = 0

3 = 10,2 I

ik = 3 / 10,2

I = 0,294 Ampère 

Als er twee of meer elektrische spanningsbronnen (EMK) zijn aangesloten zoals in de afbeelding hiernaast, dan is de EMK parallel geschakeld.

De vervangende spanningsbron ( ε ) is:

ε = ε ₁ = ε ₂ = ε _n

De weerstand bij (r) vervanging is:

1/ r = 1/ r ₁ + 1/ r ₂ + 1/ r _n

De elektrische stroom die door de externe weerstand (R) vloeit is:

I = ε / (r + R)

Voorbeeld van problemen:

Stel dat twee batterijen elk een elektromotorische kracht (EMK) van 1,5 Volt hebben en dat de interne weerstand van elke batterij 0,1 Ω bedraagt. De externe weerstand (R) is 10 Ω.

Gebruik de vorige formule. :

ε = 1,5 Volt

1/r = 1/0,1 + 1/0,1 = 2 / 0,1

r = 0,1 / 2 = 0,05 Ω

I = ε / (r + R) = 1,5 / (0,05 + 10) = 1,5 / 10,05

I = 0,149 Ampère

Gebruik de wet van Kirchhoff

Pas de eerste wet van Kirchhoff toe:

I ₁ + I ₂ = I ………. Vergelijking 1

Lusanalyse a efca . De lusrichting is met de klok mee. Pas de tweede wet van Kirchhoff toe:

ε ₂ – I ₁ r ₂ – I R = 0

1,5 – 0,1 I ₁ – 10 I = 0

– 0,1 I ₁ = 10 I – 1,5

I ₁ = (10 I – 1,5 ) / – 0,1

I ₁ = -1 0 0 I + 15 ………. Vergelijking 2

Lusanalyse befdb . De lusrichting is met de klok mee. Pas de tweede wet van Kirchhoff toe:

ε ₁ – I ₂ r ₁ – I R = 0

1,5 – 0,1 I ₂ – 10 I = 0

– 0,1 I ₂ = 10 I – 1,5

I ₂ = (10 I – 1,5) / – 0,1

I ₂ = -1 0 0 I + 15 ………. Vergelijking 3

Substitueer vergelijkingen 2 en 3 in vergelijking 1:

I ₁ + I ₂ = I

-1 0 0 I + 15 – 1 0 0 I + 1 5 = I

– 200 I + 30 = I

30 = I + 200 I

30 = 201 I

ik = 30 / 201

I = 0,149 Ampère

Elimineer vergelijkingen 2 en 3:

I ₁ = -1 0 0 I + 15

I ₂ = -1 0 0 I + 15

——————– –

I ₁ – I ₂ = 0

I ₁ = I ₂ ………. Vergelijking 4

Omdat I ₁ + I ₂ = I, waarbij I ₁ = I ₂ , geldt I ₁ = I ₂ = 1/2 I = 1/2 (0,149) = 0,0745 Ampère