Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ

Khi giải các bài tập về bộ nguồn điện, ta thường gặp cá đoạn mạch chứa nguồn điện. Vì vậy, trước khi học về bộ nguồn điện, ta hãy tìm hiểu mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong đoạn mạch chứa nguồn điện.

Đoạn mạch chứa nguồn điện (nguồn phát điện)

Đoạn mạch có chứa nguồn điện (nguồn phát), dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm.
Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế U_AB, cường độ dòng điện I và các điện trở r, R:Trong đó R_AB = r + R là điện trở tổng cộng của đoạn mạch này.
Chú ý:
– Chiều tính hiệu điện thế U_AB là từ A đến B, nếu đi theo chiều này mà gặp cực dương của nguồn điện trước thì suất điện động E được lấy với giá trị dương.
– Dòng điện có chiều từ B đến A ngược với chiều tính hiệu điện thế thì tổng độ giảm điện thế I(R + r) được lấy với giá trị âm.

Ghép các nguồn điện thành bộ

Có thể ghép các nguồn điện thành bộ (bộ nguồn điện) theo một trong các cách dưới đây.

Bộ nguồn nối tiếp

Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện (E₁, r₁), (E₂, r₂),…, (E_n, r_n) được ghép nối tiếp với nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp.
Như vậy đầu A là cực dương và đầu B là cực âm của bộ nguồn.
Suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ.

E_b = E₁ + E₂ + … + E_n

Điện trở trong r_bcủa bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ:

_rb = r₁ + r₂ + … + r_n

Trường hợp riêng: nếu có n nguồn có suất điện động E và điện trở trong r ghép nối tiếp thì bộ nguồn có

E_b = nE và _rb= nr

Bộ nguồn song song

Bộ nguồn song song là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau, trong đó nối cực dương của các nguồn vào cùng một điểm A và nối cực âm của các nguồn và cùng điểm B.
Điện thế của điểm A lớn hơn điện thế của điểm B nên A là cực dương và B là cực âm của bộ nguồn.
Khi mạch hở hiệu điện thế U_AB bằng suất điện động của mỗi nguồn và bằng suất điện động của bộ nguồn, còn điện trở trong của bộ nguồn là điện trở tương đương của n điện trở r mắc song song, Do đó:

Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng

Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy gồm m nguồn điện giống nhau và ghép nối tiếp như hình vẽ sau:
Ta có công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng các nguồn giống nhau có cùng suất điện động E và điện trở trong r là: