1.1.7. З’єднання гальванічних елементів живлення.

Кількість електрики, яку можна отримати від гальванічного елемента живлення під час його розряду, називається ємністю елемента. Ємність вимірюється в ампер–годинах (Агод) і визначається за формулою С = I_р t_р, де I_р – розрядний струм, t_р – час розряду. Чим більше активних речовин в елементі, тим більша його ємність. Кожний елемент характеризується також допустимим розрядним струмом.

Допустимий розрядний струм акумуляторів великої ємності досягає кількох сотень ампер.

Елементи з великим внутрішнім опором можуть розряджатись невеликими струмами.

Між тим, часто для роботи споживачів енергії потрібні напруга U і струм І більшого значення, ніж може дати один елемент. В таких випадках однорідні елементи, що мають однакові ЕРС Е_е, ємність С_е і внутрішній опір R _е, з’єднуються в батареї. Використовуються три варіанти з’єднання елементів в батареї: послідовний, паралельний і змішаний. Для вибору варіанту з’єднання необхідно знати номінальну напругу U і потужність Р приймача енергії. За цими даними можна визначити струм приймача І = Р / U і його опір R  = U / І.

1.1.7.1. Послідовне з’єднання гальванічних елементів.

Я кщо номінальна напруга приймача більша за напругу одного елемента, а його струм не перевищує припустимого розрядного струму одного елемента, то застосовують послідовне з’єднання елементів (рис.1.13). При цьому позитивний полюс першого елемента з’єднують з від’ємним полюсом другого, позитивний полюс другого – з від’ємним полюсом третього і т.д. Від’ємний полюс першого і позитивний полюс останнього елементу є полюсами створеної таким чином батареї.

Оскільки ЕРС елементів направлені в один бік, ЕРС батареї з n елементів дорівнює Е = Е_1е + Е_2е + … + Е_nе.

Відповідно R = R_1е + R_2е + … + R_nе. Якщо батарея містить в собі n однакових елементів, то Е = nЕ_е, R = nR_е. Тут Е_е і R_е – ЕРС та внутрішній опір елемента батареї відповідно.

При послідовному з’єднані всі елементи розряджаються і заряджаються однаковим струмом. Тому електроємність батареї С дорівнює електроємності одного елемента С_е (С = С _е).

1 .1.7.2. Паралельне з’єднання гальванічних елементів.

В тих випадках, коли номінальна напруга приймача енергії дорівнює напрузі одного елемента, а його струм більший за припустимий розрядний струм одного елемента, застосовують паралельне з’єднання елементів (рис. 1.14).

При цьому позитивні полюси окремих елементів з’єднуються в один вузол, а від’ємні – в інший. До вузлових точок приєднують приймач з опором R. При наявності однакових елементів в батареї ЕРС батареї при паралельному з’єднані дорівнює ЕРС одного елемента Е = Е_е. Внутрішній опір батареї дорівнює опору одного елемента поділеному на кількість елементів в батареї R _вн = R _е / m. Якщо розрядний струм одного елемента І_е, то батарея може забезпечити струм до І = mІ_е. Електроємність батареї дорівнює сумі електроємностей паралельно з’єднання елементів.

О тже, при паралельнім з’єднані збільшується розрядний струм і електроємність батареї, а її внутрішній опір зменшується. Всі паралельно з’єднані елементи повинні мати однакові ЕРС і внутрішній опір, інакше елементи з меншим ЕРС будуть споживачами енергії. При однакових ЕРС елементи з меншим опором розрядяться швидше елементів з більшим внутрішнім опором.