Содержание  
< назад вперед >

§ 26. СОЕДИНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ Э.Д.С.

Химические источники э. д. с. (аккумуляторы, элементы) включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно.

1, Последовательное соединение источников э. д. с. На рис. 56, а представлены три соединенных между собой аккумулятора. Такое

соединение аккумуляторов, когда минус каждого предыдущего источника соединен с плюсом последующего источника, называется последовательным соединением. Группа соединенных между собой аккумуляторов или элементов называется батареей.

Внутреннее  сопротивление  батареи   равно  сумме  внутренних сопротивлений отдельных аккумуляторов:

Схематически последовательное соединение трех аккумуляторов в батарею показано на рис. 56, б. Так как э. д. с. аккумуляторов в этом случае совпадают по направлению, э. д. с. всей батареи равна их сумме

Если батарея окажется замкнутой на внешнее сопротивление r, то ток в цепи будет найден по формуле

Последовательно соединяют аккумуляторы в том случае, когда напряжение потребителя выше э. д. с. одного аккумулятора.

Практически приходится соединять между собой в батареи только однотипные аккумуляторы, т. е. имеющие одинаковые э. д. с, внутренние сопротивления и емкости.

Внутреннее сопротивление батареи

Ток батареи, замкнутой на внешнее сопротивление, будет

В этом случае э. д. с. батареи, состоящей из п аккумуляторов, равна:

Пример 1. Батарея из пяти аккумуляторов, обладающих э. д. с. 1,2 в и внутренним сопротивлением 0,2 ом, замкнута на внешнее сопротивление 11 ом. Определить ток, отдаваемый батареей в сеть:

2. Параллельное соединение источников э. д. с. Если положительные  зажимы   (плюсы)   нескольких аккумуляторов   соединить

между собой и вывести общий плюс, а отрицательные зажимы (минусы) этих же аккумуляторов также соединить между собой и вывести общий минус, то такое соединение будет называться параллельным. На рис. 57, а представлено параллельное I соединение трех аккумуляторов, а на рис. 57, б дана схема того же соединения.

Обязательным условием для параллельного соединения аккумуляторов является равенство их э. д. с, внутренних сопротивлений и емкостей, так как иначе между аккумуляторами будут протекать уравнительные токи, вредные для батареи.

Э. д. с. батареи при параллельном соединении равна э. д. с. одного аккумулятора:

При параллельном соединении аккумуляторов батарея в целом может отдать в сеть ток, больший, чем каждый аккумулятор в отдельности.

Внутреннее сопротивление батареи, состоящей из n параллельно включенных аккумуляторов, будет и в n раз меньше сопротивления каждого аккумулятора:

Ток, отдаваемый батареей в сеть, будет

Параллельное соединение аккумуляторов применяется в том случае, когда напряжение потребителя равно э.д.с. аккумулятора, а ток, необходимый потребителю, больше разрядного тока одного аккумулятора.

Пример 2. Определить ток, отдаваемый в сеть батареей, состоящей из двух параллельно включенных аккумуляторов, если э. д. с. каждого аккумулятора равна 2 в, а внутреннее сопротивление — 0,02 ом. Внешнее сопротивление равно 1,99 ом:

3. Смешанное соединение источников э. д. с. Комбинируя последовательное и параллельное соединения, мы получим смешанное соединение аккумуляторов. На рис. 58, а представлено смешанное соединение четырех аккумуляторов из двух параллельных групп по два элемента в каждой группе, а на рис. 58, б дана схема этого соединения. Э. д. с. батареи со смешанным соединением аккумуляторов равна сумме э. д. с. элементов, последовательно включенных в каждую группу (п):

Внутреннее сопротивление аккумуляторов в группе

Внутреннее сопротивление батареи, состоящей  из m групп,

Ток, отдаваемый  батареей в сеть сопротивлением  r ом,

Смешанное соединение аккумуляторов применяется в том случае, когда напряжение и ток потребителя соответственно больше з д. с. и разрядного тока одного аккумулятора.

Пример 3.  Имеется батарея, состоящая из двух параллельно соединенных групп аккумуляторов по три аккумулятора в группе. Батарея замкнута на сопротивление 1,65 ом, э. д. с. аккумулятора 1,2 в, внутреннее сопротивление 0,1 ом. Определить ток во внешней цепи:

Мы оазобоали ряд случаев соединения источников э. д. с. Какой же способ является наиболее выгодным с точки зрения максимальной отдачи мощности во внешней цепи? Математическое исследование дает ответ на этот вопрос. Оказывается, что для получения во внешней цепи максимальной мощности необходимо равенство сопротивлений внутренней и внешней части цепи:

Задачи дня самостоятельного решения

1. Сколько мг цинка выделится из раствора цинковой соли при прохождении через раствор 50 к электричества?

2. Через ванну с раствором медного купороса проходит ток 5 а в течение 20 мин. Определить количество выделенной из раствора меди.

3. При никелировании в качестве анода подвешена пластинка никеля весом 20 г. В какое время израсходуется никелевая пластинка, если через раствор проходит ток 10 А?

4. Металлическую пластинку площадью 2 дм² покрывают слоем цинка толщиной 0,05 мм. Сколько времени будет продолжаться покрытие, если ток ранен 1 о, а удельный вес цинка 7,1?

5. Металлический предмет размером 10X40X60 мм покрывают серебром. Какой ток необходимо пропустить, чтобы покрыть предмет слоем серебра толщиной 0,01 мм в течение 0,5 ч? Удельный вес серебра 10,5.

6. Имеется батарея из четырех аккумуляторов с э. д. с. по 1,2 в и внутренним сопротивлением по 0,2 ом. Батарея замкнута на сопротивление 4 ом. Определить ток батареи в случае, если аккумуляторы соединены: а) последовательно, б) параллельно.

7. Четыре аккумулятора с э. д. с. по 1,2 в и внутренним сопротивлением по 0,3 ом включены последовательно. Внешнее сопротивление равно 8,4 ом. Определить величину тока и напряжения батареи.

8. Три параллельные группы аккумулятора по пять последовательно включенных аккумуляторов в каждой группе работают на внешнюю сеть сопротивлением 4,995 ом. Э. д. е.; аккумулятора 2 в, внутреннее сопротивление 0,003 ом. Определить ток, напряжение батареи и мощность, отдаваемую ею во внешнюю цепь.

Контрольные вопросы

1. Что называется электролизом?

2. От чего зависит количество вещества, выделившегося на электродах при электролизе?

3. Что называется электрохимическим эквивалентом вещества?

4. В чем сущность закона Фарадея?

5. Укажите области технического применения электролиза.

6. Как устроен простейший гальванический элемент?

7. Как устроены и работают аккумуляторы?

8. Как соединяются между собой электрохимические источники напряжения?

9. Каковы особенности каждого соединения?

Содержание  
< назад вперед >