يتم عرض في هذا المقال كيفية توصيل البطاريات على التوالي و التوازي و ما هي القوي الدافعة الكهربية الكلية و كذلك المقاومة الداخلية للمجموع في كل حالة.
البطارية هي أداة يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تُعرف البطارية في الفيزياء بـ كميتين: الكمية الاولى القوة الدافعة الكهربية لها و هي فرق الجهد بين طرفى البطارية في حالة عدم وجود تيار كهربي. الكمية الثانية المقاومة الداخلية للبطارية وهي المقاومة التي يلقاها التيار أثناء سريانه داخل البطارية. عند توصيل أكثر من بطارية فإن السؤال كيف سيتم التعامل مع الكميتين هل سيتم جمعهما أم طرحهما أم ماذا ؟
توصيل البطاريات على التوالي
كيفية التوصيل عند توصيل البطاريات على التوالي فإنه يتم توصيل القطب الموجب للبطارية الأولى بالقطب السالب للبطارية الثانية. وبالتالي تكون القوة الدافعة الكهربية emf للاثنين (أو بعبارة أخرى فرق الجهد بين القطب السالب للأولى و القطب الموجب للثانية) يساوي حاصل جمع القوة الدافعة الكهربية للبطاريتين معا. تكون المقاومة الكلية للبطاريتين rT (في كل الاحوال) يساوي حاصل جمع المقاومتين
في حالة توصيل القطب السالب بالسالب و قياس فرق الجهد بين الطرفين الموجبين. نجد أنه سيكون صفرا لو كانت البطاريتين متماثلتين. في حالة عدم تماثلهم يتم طرح القوى الدافعة الكهربية للبطاريتين (كما بالشكل). و تكون أيضا المقاومة الكلية للبطاريتين rT (في كل الاحوال) يساوي حاصل جمع المقاومتين.
و في حالة مجموعة من البطاريات المتماثلة تكون القوانين التي تدل على ذلك
توصيل البطاريات على التوازي
طريقة التوصيل: عند توصيل البطاريات على التوازي فإنه يتم توصيل القطب الموجب للبطارية الأولى بالقطب الموجب للبطارية الثانية. وكذلك القطب السالب من البطارية الأولى بالقطب السالب من البطارية الثانية. وبالتالي تحسب القوة الدافعة الكهربية للاثنين emf و كذلك المقاومة الداخلية للمجموع rT (جمع بطاريات متماثلة) من هذا القانون.
هناك طرق عديدة لـ كيفية توصيل البطاريات على التوالي و التوازي مثل في حالة عدم تماثل البطاريات و توصيلهم على التوازي و يراد معرفة فرق الجهد بين طرفيهما لابد من إستخدام كيرشوف الثاني
مميزات و عيوب توصيل البطاريات على التوالي و التوازي
في التوصيل على التوالي تزداد القوة الدافعة الكهربائية و أيضا تزداد المقاومة الداخلية. و بالتالي تكون القدرة الكهربية الناتجة أكبر بكثير. و كذلك عند استخدامها مصباح تكون إضاءة المصباح كبيرة. وذلك على حساب الزمن لأن التوصيل بهذه الطريقة سوف يؤدي استهلاك البطاريات بسرعة. وبالتالي تكون الميزة هي زيادة معدل الطاقة المستهلكة والعيب أن الاستهلاك سوف يؤدي إلى تقليل زمن عمل هذه البطاريات (سوف تفرغ سريعا). و ذلك لأنها سوف تستنزف بسرعة.
في حالة التوصيل على التوازي فإن القوة الدافعة الكهربية لا تتغير إذا كانت البطاريات لها نفس مقدار القوة الدافعة الكهربية. و تكون القدرة الناتجة من هذه البطاريات أقل من حال توصيلهم على التوالي و الذي سوف يؤدي إلى بقاء البطاريات تعمل كمصدر للطاقة فترة أطول. لا يعد توصيل البطاريات على التوازي فكرة جيدة بشكل عام لأنها نادرًا ما تكون القوة الدافعة الكهربية لهما متطابقة. وستقوم إحدى الخلايا بشحن البطارية الأخرى مما قد يتسبب في تلفها.
موت البطارية
مع تقدم البطارية في العمل تصبح مقاومتها الداخلية أكبر وأكبر. أصبحت المقاومة الداخلية كبيرة لدرجة أن البطارية لم تعد قادرة على إنتاج تيار قابل للقياس. و ما سيدهشك أنه في حالة إختبار البطارية باستخدام فولتميتر مثالي فإنها ستظل تعطي القوة الدافعة الكهربائية الخاصة بها تقريبًا. كيف يمكن أن يكون هذا؟ لا تزال البطارية تتمتع بقوة دافعة كهربائية لكن مقاومتها الداخلية كبيرة جدًا لدرجة أن الجهد كله يستنزف على المقاومة الداخلية. و لا ينتج عنها تيار.
يمكنك أيضا مشاهدة هذا الفيديو للفهم أكثر خصوصا في التوصيل على التوالي