在本文中，了解如何計算串聯連接的輸出電壓和電流電壓電池。此外，了解串聯輔助和串聯相反現象如何在電壓單元中工作。

一個電壓電池的正極端子連接到另一個電壓電池的負極端子時，組合輸出是電池端子電壓的總和，并且稱為電池串聯。

輸出電壓和電流

圖1（a）顯示了串聯連接的四個電池的電池，其中負極連接到前一個電池的正極。通過這種布置，電池電壓加在一起以獲得相對較大的電池端電壓。

E= E1+ E2+ E3+ E4+ ? （1）

如果圖1（a）中每節電池的電動勢為1.5 V，則總輸出電壓為：

E= 1.5V+1.5V+1.5V+1.5V=6V

如果電池電動勢并非全部為1.5 V，則電池的輸出電壓仍將是各個電池電壓的總和。

（a） 四個串聯電壓電池

（b） 四個串聯電池的電路符號

（c） 串聯電池的替代電路符號

（d） 串聯電池的等效電路

圖1.帶有電路圖和等效電路的串聯電池。輸出電壓是單個電池電壓的總和，電池的內阻是電池內部電阻的總和。圖片由Amna Ahmad提供

圖1（b）顯示了串聯的四個電池的電路圖。以圖形方式表示串聯電池的替代方法如圖1（c）所示，電池等效電路如圖1（d）所示。串聯電池的總內阻當然是單個電池的內阻之和。

Rs= RS1( 1S2( 1S3+ ? （2）

當外部負載電阻（RL）連接到一組四個串聯連接的電池，輸出電流為：

[I=frac{E_{1}+E_{2}+E_{3}+E_{4}}{R_{L}+R_{s1}+R_{s2}+R_{s3}+R_{s4}}]

和

I=I1= I2= I3= I4

從電路中注意，輸出電流流過每個單獨的電池。因此，例如，如果每個電池可以提供 1 A 的最大電流，則電池組的輸出電流不能超過 1 A。開路輸出電壓和電池輸出電流可分別由公式1和公式3計算得出。提供負載電流時電池的端電壓由公式1確定。不相同的電壓電池可以串聯連接;但是，電池可以提供的最大電流僅限于最低電流電池的最大輸出。

串聯電池產生的輸出電壓等于單個電池電壓的總和，并提供等于可以從最低電流電池獲取的最大電流。

例

圖2（a）所示的電池由四個單獨的電池組成，每個電池的開路端電壓為E = 2 V，內阻為0.1 Ω。確定電池在空載和R時的端電壓L=9.6 Ω.此外，確定電池端子短路時流動的電流。

（a） 帶外部負載的電池

（b） 等效電路

圖2.具有外部負載的電池電池的電路圖和等效電路。負載電流為 IE/（Rs+RL），電池端電壓為Eo= E - （紅外s).圖片由Amna Ahmad提供

溶液

E= E1+ E2+ E3+ E4= 4×2V = 8V

Rs= RS1( <>S2( <>S3( <>S4= 4 ×0。1Ω = 0.4Ω

用于空載

我o= 0

和

Eo= E - IoRs= 8V - 0 =8 V

對于 RL= 9.6Ω

[I_{o}=frac{E_{c}}{R_{s}+R_{L}}=frac{8V}{0.4Omega+9.6Omega}=0.8A]

Eo= Ec， h1Rs= 8V - （0.8A × 0.4Ω） = 7.68V

用于短路

RL= 0

[I_{o}=frac{E_{c}}{R_{s}+R_{L}}=frac{8V}{0.4Omega+0Omega}=20A]

請注意，應避免電池或電池端子短路，因為它會快速放電。此外，流動的大電流可能會永久損壞可充電電池。

9 V 電池

常用9 V電池的結構如圖3所示。使用六個1.5 V鋅碳電池，每個電池近似矩形棱柱形。每個電池的（負極端子）底部與下方電池的（正極端子）頂部接觸。因此，堆疊的單元是串聯的。電池正極端子直接連接到最上層電池的頂部，扁平絕緣導體從底部電池的負極與電池負極接觸。

圖3.9 V 電池由六個串聯的 1.5 V 電池組成

串聯輔助和串聯對立連接

圖4（a）所示的串聯電池的每個正極端子都連接到相鄰電池的負極端子。通過這種布置，它們相互協助產生電流。這種連接方法稱為串聯輔助。如圖4（b）所示，當電池串聯以產生相反方向的電流時，該連接稱為串聯對置。通常避免串聯相反的連接，通常僅由于錯誤而發生。總輸出電壓仍然是各個電池電壓的總和，但必須考慮電壓的極性。如圖4（c）所示，當三節1.5 V電池之一串聯對接時，電池的端電壓為：

E= E1+ E2+ E3= 1.5V + 1.5V + （-1.5V） = 1.5V

如果放電電池與完全充電的電池串聯，則放電電池對總輸出電壓增加很少或沒有增加，但它確實增加了電池的總內阻。因此，放電電池不應與充滿電的電池串聯。

（a） 以串聯輔助順序連接的電壓電池

（b） 以串聯相反的順序連接的電壓電池

（c） 以輔助和串聯對立順序連接的電壓電池

圖4.當電壓電池串聯連接時，它們總是串聯輔助連接，以便它們的電壓加在一起。串聯相反的電池可降低輸出電壓。

正/負供應

圖5（a）顯示了兩個串聯的4.5 V電池，其公共端子接地，電池的電路圖如圖5（b）所示。因為電池B的負極端子1接地，輸出電壓為E1=4.5 V，即相對于地為正。B的正極端子2是接地的，所以輸出電壓為B的2是 E2=-4.5 V，相對于地面為負。兩個電池的組合輸出通常指定為±4.5 V。許多電子電路使用這種正/負類型的電源。

（a） 兩個電池作為正負電源連接

（b） 正負供應電路

圖5.兩個 4.5 V 電池可以串聯，其公共端子接地，以提供 ±4.5 電源。

電壓電池的要點

一個簡單的電壓電池由浸入液體電解質中的兩個不同的金屬板組成。電壓電池可以串聯、并聯或串并聯組合運行。電壓電池或電池組的性能可以根據其可以提供的最大電壓和電流及其安培小時 （A-h） 額定值來定義。
審核編輯：陳陳