배터리를 병렬로 연결할 때 전류가 증가하지 않는 이유는 무엇입니까?

나는 각각 x2 1.5 V 배터리, 슬라이드 스위치, LED 및 100 옴 저항을 포함하여 두 개의 배터리 홀더로 구성된 간단한 회로를 만들었습니다. 두 개의 배터리 홀더를 직렬로 연결했을 때 (그리고 스위치가 ON) 멀티 미터로 측정 한 전류 I는 25.9mA입니다.

그런 다음 배터리 홀더의 양극 접점을 빨간색 점퍼 케이블로 연결하고 배터리 홀더의 음극 접점을 검은 색 점퍼 케이블로 연결하여 배터리 홀더를 병렬로 연결했습니다.

이번에는 측정 된 전류가 6.72mA입니다. 배터리 홀더를 병렬로 연결했을 때보 다 크지 않아야합니까?

먼저 배터리 시스템을 병렬로 배치하는 것에 대해 약간 경고합니다. 일반적으로 두 배터리 (또는 배터리 시스템)의 전압이 동일하지 않기 때문에 일반적으로 좋은 생각이 아닙니다. 그것들이 다르면 더 큰 전압을 가진 것이 더 낮은 전압으로 배터리에 약간의 전류를 공급할 것이며 이것은 종종 좋지 않습니다. 또한 다른 복잡성을 추가하기 때문에 실험을 다소 혼란스럽게 만듭니다.

이 경우, 두 개의 병렬 배터리가 더 많은 전류를 공급할 수 있다고 생각합니다. 따라서 귀하의 가정을 테스트하지 않기 때문에 실험에서 하나만 사용하는 것이 목적에 도움이되지 않습니다. 그래서 당신은 그랬던 것처럼해야합니다. 그러나 실험 설계에서 고려하지 않은 또 다른 알려지지 않은 요소가 있음을 알고 싶습니다. 그러나 지금은 걱정할 것만으로는 충분하지 않습니다.

그러니 그걸 제쳐두고 ...

고려할 새로운 아이디어를 제안하겠습니다. 녹색 LED 가 정확히 요구 한다고 가정하십시오.$1.9\:\text{V}$$50\:\Omega$

또한 배터리 시스템이 정확히 제공한다고 가정합시다$2.9\:\text{V}$각각당신이 그들을 직렬로 넣으면 적용하는 것입니다$5.8\:\text{V}$회로에그것들을 병렬로 넣으면 적용합니다.$2.9\:\text{V}$회로에여기서 유일한 차이점은 전류 적합성 (필요한 경우로드에 더 많거나 적은 전류를 공급하는 기능) 일 수 있습니다.

전류 컴플라이언스가 더 높으면 전류가 더 많다고 가정합니다. 그러나 때때로 그렇지 않을 수도 있습니다. 그래서 지금은 LED에 대한 위의 아이디어를 사용하고 그것이 우리를 어디로 향하는 지 봅시다.

직렬 회로에는 $100\:\Omega$$50\:\Omega$$150\:\Omega$$1.9\:\text{V}$전류를 계산하기 전에 적용된 전압에서(두 경우 모두 LED가 켜져 있음을 알 수 있으므로 내 주장이 올바른 경우에 해당해야합니다.)

$I_\text{parallel}=\frac{2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 6.7\:\text{mA}$$I_\text{series}=\frac{2\cdot 2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 26\:\text{mA}$

이것은 상당히 작은 오차 내에서 측정을 예측하는 것으로 보입니다.

어떤 아이디어가 여기에서 더 잘 작동한다고 생각하십니까? 전류를 두 배로 늘리는 두 개의 병렬 배터리 시스템에 대한 생각? 아니면 LED가 어떻게 동작하는지에 대한 나의 제안? 고려할만한 추가 아이디어가 있습니까? 위 제안을 어떻게 테스트하거나 검증 할 수 있습니까? 회로를 바꾸는 또 다른 방법으로 생각할 수 있는지 다른 테스트에 제안 할 수 있습니까? 아니면 다른 전압 측정 또는 전류 측정을 생각할 수 있습니까?

초기의 경우 LED 회로에 6V가 적용되었습니다. 후자의 경우에는 3V 만입니다.

옴의 법칙에 따르면 두 지점 사이의 도체를 통과하는 전류는 두 지점의 전압에 정비례합니다.

하면 배터리가 직렬로 배치되어 전압이 가산 . 전압이 높을수록 회로에서 끌어온 전류가 높아집니다.

하면 배터리가 병렬로 연결되고, 전압은 그대로 유지한다 . (현재의 공급 능력은 증가 할 것이지만, 제쳐 두어야합니다).

약간의 편차가 발생하지만 나중에 조금 배울 것입니다.

같은 질문이나 의견에 의심을 게시하십시오. 가능한 한 많이 답변 해 드리겠습니다.

Kirchhoff의 전압 및 전류 법칙 을 발견했습니다. 과 옴의 법칙입니다.

간단히 말해 Kirchhoff의 현재 법칙을 적용하면 배터리와 같은 전압원이 직렬로 연결될 때 전압이 합쳐집니다.

잠시 동안 LED를 잊어 버리자. 우리는 다시 올 것이다.

아래 다이어그램에서 부하 (100ohm 저항)는 6V를 가로 질러 나타납니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

이 회로 (아래)에서 Kirchhoff의 전압 법칙은 전압 소스가 병렬이기 때문에 전압이 합산되지 않는다고 알려줍니다. 그러나 100ohm 부하에 의해 소비되는 전류는이 둘 사이에서 나뉩니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

이제 LED에 대해 잊지 말자.

이름에서 알 수 있듯이 LED (발광 다이오드)는 "다이오드"입니다. 이러한 장치는 이와 같은 짧은 대답으로 만족스럽게 설명하기가 복잡하지만이 설명의 목적 상 전류가 무엇이든 관계없이 장치가 일정한 전압을 갖는 것으로 생각하면됩니다. 이러한 단순화로, 다이오드 양단의 전압은 직렬 (6V) 또는 병렬 (3V) 인 전압원 (배터리)에 의해 야기 된 전압에서 간단히 감산 될 수있다. LED의 전압은 LED에 따라 다르지만 일반적으로 색상에 따라 1.8V와 2.1V 사이입니다.

아래 회로는 LED의 효과를 보여줍니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

이제 옴의 법칙으로;

V = R * I

I = V / R

R = V / I

어디

V = 전압

I = 현재

R = 저항

옴의 법칙 적용;

4V / 100 옴 = 40mA

1V / 100 옴 = 10mA

이 예제에서는 일반적인 값을 사용했지만 옴의 법칙을 사용하여 뒤로 이동하여 LED의 전압을 계산하거나 다른 값을 계산하고 계산할 수 있습니다. 즐기세요!

그건 그렇고, 당신이 이런 식으로 실험을하는 것이 좋지만 다음에는 배터리를 병렬로 연결하지 마십시오. 그들은 그것을 좋아하지 않습니다;) (나는 지금 세부 사항에 들어 가지 않을 것입니다.)

전기와 유체를 비교하여 설명하려고합니다. 전압 또는 압력 은 전류 또는 흐름 의 원인 이며, 이것이 영향을 미칩니다 . 일반적으로 압력을 높이면 유량이 증가합니다. 배터리를 직렬로 연결하면 전압 또는 압력이 증가하므로 유사한 저항 회로 와 비슷한 전류 또는 흐름이 생성됩니다. 배터리를 병렬로 연결하면 압력이 증가하지 않지만 회로 조건에 따라 배터리에 더 많은 전류를 공급할 수 있습니다.

전류의 진정한 핵심은 전압입니다. 고정 저항의 전압이 많을수록 전류가 더 커집니다. 첫 번째 경우 직렬 등가 전압은 3 + 3 = 6V입니다.

두 번째 경우, 배터리는 병렬로 동일한 값을 갖기 때문에 동등한 전압은 동일하게 유지됩니다. 즉 3V

따라서 더 많은 전압, 더 많은 전류.

그런데 왜 우리가 교과서에서 병렬 배열이 전류를 증가시키는 데 도움이된다고 읽었습니까? 글쎄, 그것은 실제로 전류를 증가 시키지는 않지만 배터리가 제공 할 수있는 전류의 상한을 증가시킵니다. 즉, 시스템의 전류 제공 용량이 증가합니다. 전류는 여전히 전압에 ​​의존합니다. 그러나 전압이 점점 높아지면 직렬 시스템은 옴 법칙에 의해 예측 된만큼 많은 전류를 공급하지 못할 수 있습니다. 그러나 병렬 시스템이이를 제공 할 수 있습니다. 실패하지만 훨씬 더 높은 전압에서.

모든 것은 약간의 저항이 있습니다.

AA 배터리 ~ 1 Ohm ~ 1.5 ~ 1.6 V 소스.
흰색 LED ~ 15 Ohms @ ~ 3.1 V @ 20 mA, 2.8 V 꺼짐.
100 옴 저항.
와이어 ~ x mOhm

따라서 병렬 뱅크 = 3.1V (신규)-2,8V LED = (est.) 300mV를 루프 저항 = 116ohm으로 나눈 결과는 <3mA에 가깝습니다.

그런 다음 직렬 6.2V (Vbat) -2.8V (Wh. LED 임계 값) = 2 개의 뱅크가 3.4V / 116 Ohms (루프 저항) = 29mA 인 경우 추정치의 허용 오차로 인해 판독 값에 가깝습니다.

그렇게 간단하지 않습니다. 두 셀을 병렬로 배치하면 사실상 두 셀의 내부 저항을 병렬로 배치하여 회로의 총 저항을 낮 춥니 다. 셀의 단자, 개방 회로 전압 및 내부 저항이 다르더라도 전체 회로의 전체 저항이 줄어 듭니다. 따라서 더 많은 전류가 흐릅니다. 전류 흐름이 더 높지 않으면 측정 시스템이 충분히 민감하지 않습니다. 실험의 짧은 시간 동안 회로의 모든 구성 요소의 온도 저항 계수를 무시할 수 있습니다.

주의 : 사용하지 않을 때는 테스트 설정에서 배터리를 제거하십시오. 테스트 설정에 표시된 두 개의 배터리는 완전히 방전되어 오랫동안 방치되면 부식성 화학 물질이 배터리 홀더에 누출 될 수 있습니다.

병렬 배터리로 전류가 증가하지 않는다고 주장합니다. 이것에 대해 얼마나 확신하십니까? 전류 증가가 매우 적고 미터의 측정 능력보다 낮은 경우 어떻게해야합니까?

과제는 다음과 같습니다.

-더 정확한 미터를 얻을 수 있습니다.

-배터리 # 1만으로 전류를 측정하십시오.

-배터리 # 2만으로 전류를 측정하십시오.

-두 배터리를 병렬로 사용하여 전류를 측정하십시오.

세 번째 측정 값이 첫 번째 측정 값의 최소값보다 클 것으로 예상됩니다.

indroductory electronics에서 배터리를 전압원으로 간주하는 것이 일반적입니다. 그러나 배터리는 전압 소스가 근사치에 불과한 매우 복잡한 장치입니다. 더 나은 근사값은 낮은 값의 저항이 직렬로 연결된 전압 소스입니다. 실제로 부하가 배터리에 적용될 때 전압 강하를 측정하고 직렬 저항 및 옴의 법칙에 대한 일반적인 규칙을 사용하여이 직렬 저항의 값을 추정 할 수 있습니다. 대부분의 전기 공학은 이것으로 시작하지만 배터리의 동작을보다 정확하게 나타내는 더 복잡한 모델이 있습니다.

할 수있는 모든 것을 배우십시오.하지만 항상 휴대 전화를 충전하는 동안 회의적이며 어려운 질문을합니다.