Batterieleistung optimieren: Parallel- & Reihenschaltung für Hochlast-Lampen

Teile und Materialien

• Vier 6‑Volt-Batterien
• 12‑Volt-Lampe (25 W oder 50 W)
• Lampenfassung (Standard 120‑V-Haushaltstyp)

Hochleistungs-12‑V-Lampen sind bei Wohnmobil- (RV) und Bootszubehörhändlern erhältlich. Gängige Größen sind 25 W und 50 W, und sie dienen als anspruchsvolle Last, die signifikanten Strom aus dem Batterieverbund zieht.

Eine konventionelle 120‑V-Lampenfassung funktioniert perfekt für diese Niedervolt-„RV“-Lampen.

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

• Spannungsquellen-Regelung unter Last demonstrieren
• Zeigen, wie Parallelschaltungen die Stromkapazität erhöhen

Schaltplan

Illustration

Anweisungen

Beginnen Sie mit dem Anschluss einer einzelnen 6‑V-Batterie an die Lampe. Die für 12 V ausgelegte Lampe wird bei Einzelbatteriebetrieb schwach leuchten. Nutzen Sie ein Voltmeter, um die Lampenspannung an ihren Klemmen abzulesen:

Der Wert wird merklich niedriger als die Nennspannung der Batterie sein. Dieser Spannungseinbruch tritt auf, weil der hohe Strombedarf der Lampe den Innenwiderstand der Batterie dazu bringt, Spannung abzufallen.

Um dies zu mildern, schalten Sie Batterien parallel. Indem Sie alle Pluspole (+) miteinander und alle Minuspole (−) miteinander verbinden, teilt jede Batterie die Last, was den individuellen Strombezug und den Spannungseinbruch reduziert.

Fügen Sie schrittweise Batterien parallel hinzu und notieren Sie die Lampenspannung nach jeder Hinzufügung:

Sie werden eine Zunahme der Lampenhelligkeit beobachten, da der Spannungseinbruch abnimmt.

Messen Sie den Einzelbatteriestrom, indem Sie ein Amperemeter in Reihe mit einer Batterieschaltung einfügen, und vergleichen Sie ihn mit dem Gesamtstrom, den die Lampe zieht:

Beachten Sie, dass der Einzelbatteriestrom signifikant niedriger ist als der Gesamtstrom, was den Vorteil der Parallelschaltung bestätigt.

Für maximale Helligkeit ist eine Reihen-Parallel-Anordnung ideal. Zuerst zwei 6‑V-Batterien in Reihe schalten, um die erforderlichen 12 V zu erreichen. Dann zwei solche Reihenschaltungen parallel verbinden, um die Stromlieferung zu verbessern und den Spannungseinbruch weiter zu reduzieren:

Zugehörige Arbeitsblätter

• Batteries Worksheet

Durch Befolgen dieser Schritte sehen Sie, wie durchdachte Batteriekonfiguration die Leistung für Hochstromanwendungen verbessert.