Spannungsaddition bei Reihenschaltung von Batterien erforschen

TEILE UND MATERIALIEN

• Zwei 6‑V-Batterien
• Eine 9‑V-Batterie

Beliebige Batteriegrößen funktionieren, aber die Verwendung zweier unterschiedlicher Spannungen macht das Experiment anschaulicher.

QUERVERWEISE

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 5: „Series and Parallel Circuits“

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 11: „Batteries and Power Systems“

LERNZIELE

• Demonstrieren, wie das Reihenschalten von Batterien die Gesamtspannung erhöht.

SCHALTPLAN

ILLUSTRATION

ANWEISUNGEN

Komponenten in Reihe zu schalten bedeutet, sie Ende-zu-Ende zu verbinden, sodass ein einziger Pfad für Elektronen durch alle Geräte führt. Werden Batterien mit dem Pluspol der einen an den Minuspol der nächsten angeschlossen, addieren sich ihre Spannungen einfach.

Messen Sie die Spannung jeder Batterie separat während Sie sie verbinden, dann messen Sie die kombinierte Spannung über dem Paar, wie unten illustriert:

Versuchen Sie, Batterien unterschiedlicher Nennspannung in Reihe zu schalten – beispielsweise eine 6‑V-Batterie mit einer 9‑V-Batterie. Wie hoch wird die Gesamtspannung sein? Kehren Sie dann die Polarität einer Batterie um, sodass die Pole einander entgegenwirken, und beobachten Sie, wie sich die Gesamtspannung ändert:

Beachten Sie die vom Voltmeter angezeigte Polarität: Ein positiver Wert bedeutet, die rote Spitze liegt auf der positiven Seite, ein negativer Wert zeigt umgekehrte Polarität (rote Spitze auf negativer Seite). Analoge Messgeräte zeigen nicht korrekt an, wenn die Verbindungen verpolt sind, weil die Nadel in die falsche Richtung ausschlägt.

Können Sie die Gesamtspannungspolarität basierend auf den individuellen Batteriepolaritäten und -stärken vorhersagen?

ZUGEHÖRIGE ARBEITSBLÄTTER:

• Batteries Worksheet