การต่อเซลล์ไฟฟ้า
ทีมงานทรูปลูกปัญญา
|
06 ส.ค. 64
 | 186.5K views



การนำเซลล์ไฟฟ้าหลายเซลล์มาต่อกันเพื่อให้เซลล์เหล่านั้นทำงานร่วมกัน สามารถต่อได้ 3 วิธี คือ การต่อแบบอนุกรมหรืออันดับ การต่อแบบขนาน และการต่อแบบผสม ซึ่งการต่อเซลล์ไฟฟ้าทั้ง 3 แบบ จะให้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ภาพ : shutterstock.com

 

ถ้ามีเซลล์ไฟฟ้าหลายเซลล์ และต้องการนำมาต่อกันเพื่อให้เซลล์เหล่านั้นทำงานร่วมกัน สามารถต่อได้ 3 วิธีด้วยกัน คือ การต่อแบบอนุกรมหรืออันดับ การต่อแบบขนานและการต่อแบบผสม

 

1. การต่อเซลล์แบบอนุกรม

การต่อเซลล์แบบอนุกรม หรือแบบอันดับ เป็นการต่อขั้วบวกของเซลล์แรก กับขั้วลบของเซลล์ถัดไป เรียงกันไปตามลำดับ เมื่อต่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะเหลือปลายอยู่สองขั้ว ปลายข้างหนึ่งเป็นขั้วบวก อีกปลายจะเป็นขั้วลบ เพื่อใช้ต่อกับวงจรภายนอก

การต่อเซลล์แบบนี้จะได้แรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมมากขึ้น พร้อมกับความต้านทานภายในก็เพิ่มขึ้นด้วย เพราะแรงเคลื่อนไฟฟ้ารวม เท่ากับผลบวกของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ และความต้านทานภายในรวม ก็เท่ากับผลบวกของความต้านทานภายในของแต่ละเซลล์เช่นกัน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเซลล์ทุกๆ เซลล์จะเท่ากันหมด ซึ่งจะเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรภายนอกเซลล์ด้วย​

ถ้าเซลล์ไฟฟ้าทุกเซลล์ที่นำมาต่อกันแบบอนุกรมนี้ มีจำนวน n เซลล์ และทุกเซลล์มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเท่ากัน คือ E โวลต์ และความต้านทานภายในของแต่ละเซลล์เป็น r โอห์ม นำไปต่อกับความต้านทานภายนอก R โอห์ม จากกฎของโอห์ม เราสามารถหาค่ากระแสไฟฟ้าได้จากสูตร

ตัวอย่าง

ในการนำเซลล์ไฟฟ้าที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเซลล์ละ 1.5 โวลต์ มาต่อกันแบบอนุกรม 4 เซลล์ แต่ละเซลล์มีความต้านทานภายใน 1 โอห์ม เมื่อนำไปต่อกับความต้านทานดังรูปแล้ว ให้หากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร​

วิธีทำ

ค่าความต้านทานภายนอกรวม = R1+ R2 + R3 = 2 + 4 + 6 = 12 Ω

จากโจทย์ E = 1.5 โวลต์, R = 12 โอห์ม, r = 1 โอห์ม, n = 4 แทนค่าในสูตร

2. การต่อเซลล์แบบขนาน

การต่อเซลล์แบบขนานเป็นการต่อขั้วบวกของเซลล์แต่ละเซลล์เข้าด้วยกัน และต่อขั้วลบของแต่ละเซลล์เข้าด้วยกัน แล้วจึงนำไปต่อกับวงจร การต่อเซลล์แบบนี้ทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมเท่ากับเซลล์เดียว แต่ความต้านทานภายในลดลง จึงเหมาะสำหรับใช้งานที่ต้องการกระแสไฟฟ้าน้อย แต่ใช้เป็นระยะเวลานานๆ มากกว่าการใช้เซลล์ไฟฟ้าเพียงเซลล์เดียว​

 จากกฎของโอห์ม เราสามารถหาค่ากระแสไฟฟ้าได้จากสูตร

ตัวอย่าง

เซลล์ไฟฟ้าแต่ละเซลล์มีแรงเคลื่อน 2 โวลต์ ความต้านทานภายใน 1 โอห์ม นำมาต่อขนานกัน 20 เซลล์ แล้วต่อเข้ากับวงจรภายนอก ซึ่งมีความต้านทาน 50 โอห์ม จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร

วิธีทำ

จากโจทย์ E = 2 โวลต์, R = 50 โอห์ม, r = 1 โอห์ม, n = 20 แทนค่าในสูตร

3. การต่อเซลล์แบบผสม

การต่อเซลล์แบบผสมเป็นการต่อเซลล์ทั้งแบบอนุกรม และแบบขนานร่วมกันในวงจรเดียวกัน เมื่อคำนวณจะต้องคิดทั้งการต่อแบบอนุกรม และแบบขนานร่วมกัน ถ้าเซลล์ทุกเซลล์มีลักษณะเหมือนๆ กัน แล้วต่อกันเป็นแถว ในแต่ละแถวมีจำนวนเซลล์เท่าๆ กัน แล้วสามารถคำนวณได้ โดยให้

เราสามารถหาค่ากระแสไฟฟ้าได้จากสูตร

ตัวอย่าง

จากวงจรในภาพประกอบด้วยเซลล์ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเซลล์ละ 1.5 โวลต์ มีความต้านทานภายในเซลล์ละ 0.03 โอห์ม จงหากระแสที่ไหลในวงจร​

วิธีทำ

หาความต้านทานภายนอก ซึ่ง R1, R2, R3 ต่อกันแบบขนาน หาความต้านทานรวมได้

r

จากรูป Rรวม ต่ออนุกรมกับ R4 และ R5 จะได้ความต้านทานรวมทั้งหมด

R = 1 + 1 + 1 = 3 โอห์ม

จากโจทย์ E = 1.5 โวลต์, R = 3 โอห์ม, x = 3, y = 3 แทนค่าในสูตร