Har precis läst elteknik på min yrkeshögskoleutbildning och det är ett ämne jag både har lätt för och finner mycket intressant. Att dimensionera kablar, faskompensera, räkna på transformatorer, strömmar i neutralledare vid osymmetriska belastningar och allt möjligt handlar ju bara om ganska enkel förståelse och tillämpning.
Tyvärr så avhandlas ju väldigt sällan vad som sker på en atomär nivå vilket är frustrerande då jag har svårt att nöja mig med att acceptera att saker bara är på ett visst sätt.
Parallellkoppling av batterier förefaller mig helt logiskt och jag är medveten om hur parallellkoppling och seriekoppling påverkar spänning och amperetimmar etc. Jag förstår däremot inte hur seriekoppling över huvud taget kan fungera på det sättet det uppenbarligen fungerar på.
Jag lägger upp en bild på mina illustrationer av två figurer. (Jag ville bara illustrera laddningarna med negativa och positiva joner, jag vet att det finns olika typer av ämnen i olika batterier och att de inte består av typ en klump elektroner och protoner, hehe.)
Fig 1)
Hur fungerar en seriekoppling av batterier över huvud taget? En kortslutning av bilbatterier kan ju ge fruktansvärt stora strömmar och en seriekoppling innebär ju en direkt förbindning mellan det ena batteriets pluspol och det andra batteriet minuspol. Rent logiskt så borde det ske en gigantisk strömrusning och en mycket snabb potentialutjämning. Och eftersom batteriets två poler är isolerade? från varandra så förstår jag över huvud taget inte hur denna "mellan"förbindelse någonsin kan påverka den andra förbindelsen mellan pluspolen på det ena batteriet, lampan och minuspolen på det andra batteriet. Jag har illustrerat under fig1 hur jag vill betrakta och dela upp kopplingarna i olika åtskilja kretsar.
Rent logiskt så får jag det till att vi borde få samma spänning som om vi hade kopplat in ett batteri, samtidigt som de två halvorna av vardera batteri som nu är förbundna borde utveckla en ström som är så hög att de rentav kan smälta kablarna.
Fig2
Vad blir resulterande spänning? Fungerar denna koppling över huvud taget?
Vad händer med batterierna? När elektronerna tillslut har vandrat över från det ena batteriets pluspol till det andra batteriets minuspol och jämnat ut potentialerna (jag vet att de ofta upphör att fungera innan en total potentialutjämning har skett) så borde väl batterierna ha skapat en permanent obalans mellan varandra som gör dem obrukbara och omöjliga att ladda upp igen?
Extra:
Hittar heller ingen bra beskrivning av vad som egentligen händer vid en självurladdning.
Jag hoppas att min bristande förståelse består i någon form av missuppfattning om hur ett batteri är uppbyggt. Tack på förhand.
Seriekoppling av batterier
Seriekoppling av batterier
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Seriekoppling av batterier
Ett 12V blybatteri består av 6 seriekopplade 2V celler.
Vad du missar är att spänning alltid är i förhållande till något annat. När det gäller ett 12V batteri så är spänningen mellan polerna. Definierar du den ena som noll så kommer den andra att vara +12 eller -12 beroende på vilken du kallar noll. Sedan kan du fortsätta koppla på batterier till valfri spänning. Om du har ett batteri där polerna är 0 och 12V och du ansluter nästa batteris negativa pol till 12V polen så hamnar den positiva polen på en potential av 24V. Spänning är alltid relativ.
Vad du missar är att spänning alltid är i förhållande till något annat. När det gäller ett 12V batteri så är spänningen mellan polerna. Definierar du den ena som noll så kommer den andra att vara +12 eller -12 beroende på vilken du kallar noll. Sedan kan du fortsätta koppla på batterier till valfri spänning. Om du har ett batteri där polerna är 0 och 12V och du ansluter nästa batteris negativa pol till 12V polen så hamnar den positiva polen på en potential av 24V. Spänning är alltid relativ.
Re: Seriekoppling av batterier
Det kan inte gå någon ström mellan batterierna om det inte är en sluten krets.
I figur två blir resulterande spänning (potentialskillnad) 0 volt.
I figur två blir resulterande spänning (potentialskillnad) 0 volt.
Re: Seriekoppling av batterier
Självurladdningen är helt enkelt en brist i kemin så att säga. Kemikalierna i batterier har ju kontakt och de "omsätts" när man förbrukar energin i batteriet - men det sker en liten omsättning även när man inte drar ström.
Re: Seriekoppling av batterier
Aktiviteten på den här sidan är mycket imponerande, tack för alla svar.
Jag förstår fortfarande inte. Varför sluts inte kretsen om jag ansluter det ena batteriets pluspol till ett annat batteris minuspol? Varför är det inte samma potentialskillnad mellan dessa två och mellan de två polerna i ett och samma batteri?
Icecap:
Hur är ämnena åtskilda i ett batteri om de har kontakt med varandra och kan blandas även utan att batteriet belastas? Jag trodde det fanns en skiljevägg som inte gick att penetrera.
Jag förstår inte hur potentialen kan upprätthållas över huvud taget om ämnena tillåts ha kontakt med varandra.
Jag förstår fortfarande inte. Varför sluts inte kretsen om jag ansluter det ena batteriets pluspol till ett annat batteris minuspol? Varför är det inte samma potentialskillnad mellan dessa två och mellan de två polerna i ett och samma batteri?
Icecap:
Hur är ämnena åtskilda i ett batteri om de har kontakt med varandra och kan blandas även utan att batteriet belastas? Jag trodde det fanns en skiljevägg som inte gick att penetrera.
Jag förstår inte hur potentialen kan upprätthållas över huvud taget om ämnena tillåts ha kontakt med varandra.
Re: Seriekoppling av batterier
Lite logik: hur ska man kunde dra ström genom ämnen som är isolerat ifrån varandra?
Ta en blyackumulator som exempel: den består av två plåtar bly som är doppat ner i en svavelsyra-lösning. De är väl knappast isolerat med någon membran eller hur?
Sedan verkar du ha fastnad lite i "potentialskillnad". Potentialskillnad betyder i grunden "spänningen mellan mätpunkterna" och just mätpunkterna är grejen:
placerar du dom över ett batteri får du ett värde, kastar du om på punkterna får du samma värde * -1.
Så tar du två 1,5V batterier i serie är det fortfarande 1,5V över varje batteri - men om du kopplar ena batteriets minuspol till andra batteriets pluspol kan du, vid att placera mätpunkterna på de kvarvarande lediga polerna, mäta 1,5V*2 = 3V.
Ta en blyackumulator som exempel: den består av två plåtar bly som är doppat ner i en svavelsyra-lösning. De är väl knappast isolerat med någon membran eller hur?
Sedan verkar du ha fastnad lite i "potentialskillnad". Potentialskillnad betyder i grunden "spänningen mellan mätpunkterna" och just mätpunkterna är grejen:
placerar du dom över ett batteri får du ett värde, kastar du om på punkterna får du samma värde * -1.
Så tar du två 1,5V batterier i serie är det fortfarande 1,5V över varje batteri - men om du kopplar ena batteriets minuspol till andra batteriets pluspol kan du, vid att placera mätpunkterna på de kvarvarande lediga polerna, mäta 1,5V*2 = 3V.
Re: Seriekoppling av batterier
Det finns ingen universiell nolla, utan all spänning är rellativt något annat. Tex. Spänningen över ett batteri. Spänningen är 12V högre på den positiva polen rellativt den negativa, men kan i en inkoppling ligga på vilken spänning som helst i förhållande tilll jord.
Batterier har en innre kemi som driver en ström från ena polen till den andra, man kan inte dela på en battericell.
Batterier har en innre kemi som driver en ström från ena polen till den andra, man kan inte dela på en battericell.
Re: Seriekoppling av batterier
Spänningen i batteriet ligger mellan de två polerna. Den bor liksom inuti batteriet, strömmen vill gå från sitt batteris pluspol till sitt batteris minus-pol. Ett annat batteris minuspol eller pluspol är helt ointressant för det första batteriet.
Sen finns det en regel att har du en krets med massa batterier och motstånd kopplade hur som helst så kan du jorda kretsen var som helst, det spelar ingen roll för kretsen. (Det gäller givetvis inte för 230V-saker där nolla och jord är hopkopplade, då kan det bli en hejdundrande kortslutning).
Du har väl nån gång suttit och lekt med två AA-batterier och satt plus mot plus, minus mot plus på dem? Ingenting händer förstås eftersom kretsen inte är sluten.
MVH: Mikael
Sen finns det en regel att har du en krets med massa batterier och motstånd kopplade hur som helst så kan du jorda kretsen var som helst, det spelar ingen roll för kretsen. (Det gäller givetvis inte för 230V-saker där nolla och jord är hopkopplade, då kan det bli en hejdundrande kortslutning).
Du har väl nån gång suttit och lekt med två AA-batterier och satt plus mot plus, minus mot plus på dem? Ingenting händer förstås eftersom kretsen inte är sluten.
MVH: Mikael
Re: Seriekoppling av batterier
Tittar man på de (missvisande) bilderna på tavlan på fotot så förstår man hur missuppfattningen kan uppstå.
Där ritar man pluspolen på ena batteriet som om den vore full av "hål" (cirkel med + tecken) och minuspolen full av elektroner (röd e-).
Då kan man ju tro att m man kopplar en ledare mellan den där som är proppfull av elektroner och den som är proppfull av hål så borde det ske en förflyttning och en utjämning - dvs. en ström går.
Är bilden på batteriet med e- och (+) totalt missvisande, eller varför ritar man så? Det är ju först när du kommer upp i tiotusentals volt som mängden elektroner eller hål gör sig påminda i form av statisk elektricitet och kan skapa en ström utan att man har en sluten krets.
Van De Graaff, Hur fungerar den?
Där ritar man pluspolen på ena batteriet som om den vore full av "hål" (cirkel med + tecken) och minuspolen full av elektroner (röd e-).
Då kan man ju tro att m man kopplar en ledare mellan den där som är proppfull av elektroner och den som är proppfull av hål så borde det ske en förflyttning och en utjämning - dvs. en ström går.
Är bilden på batteriet med e- och (+) totalt missvisande, eller varför ritar man så? Det är ju först när du kommer upp i tiotusentals volt som mängden elektroner eller hål gör sig påminda i form av statisk elektricitet och kan skapa en ström utan att man har en sluten krets.
Van De Graaff, Hur fungerar den?
Re: Seriekoppling av batterier
Det är precis det här jag inte kan förstå. Om vi seriekopplar flera batterier så driver alltså elektronerna från anoden förbi ett flertal andra batteriers katoder och anoder innan det tar sig igenom belastningen och slutligen hittar fram till katoden i samma batteri. Hur i h-vete kan elektronerna "veta" att de skall fortsätta istället för att reducera de positiva jonerna vid de katoder som de passerar? Jag förstår alltså över huvud taget inte hur seriekoppling av galvaniska celler kan fungera som det gör.adent skrev:Spänningen i batteriet ligger mellan de två polerna. Den bor liksom inuti batteriet, strömmen vill gå från sitt batteris pluspol till sitt batteris minus-pol. Ett annat batteris minuspol eller pluspol är helt ointressant för det första batteriet.
Re: Seriekoppling av batterier
Det gör de inte. Elektronerna rör sig inte särskilt mycket. Om man har en tågtunnel full med vagnar, stoppar man in en vagn så kommer det ut en med samma hastighet i andra änden. Eftersom de är lika bryr du dig inte om att det inte är samma exemplar.
Re: Seriekoppling av batterier
Jag är medveten om att drifthastigheten är ganska långsam eftersom att elektronerna knuffar på varandra men tillslut gör de ju likväl ett varv i kretsen ändå, även om det kanske tar några timmar.
Re: Seriekoppling av batterier
Nej. En elektron passerar aldrig ett batteri, eller kondensator.
Re: Seriekoppling av batterier
Fig. 1)
En bilackumulator på 12V består av 6 st celler på vardera 2V (ungefär). De är alltså seriekopplade redan när man köper dom och det är först när du skapar en strömväg som slutar cirkeln att det dras ström.
Se strömmen som två ledningar: den ena ledar strömmen TILL förbrukaren och den andra leder strömmen FRÅN förbrukaren.
Har du bara den ena ledning kan strömmen inte gå åt båda håll varför det inte går ström alls.
Potentialen är bara på cellnivå så att säga, vid seriekoppling får du en addition av den totala potential men om du inte kopplar något mellan den slutgiltiga + och - pol kommer det inte att gå någon ström.
Fig. 2)
Den resulterande spänning beror helt på var du mäter! En mätning av spänningen är en mätning av spänningen på just de punkter du mäter.
Så resulterande spänning beror på var du menar.
Kopplingen fungerar, frågan är bara till vad.
En bilackumulator på 12V består av 6 st celler på vardera 2V (ungefär). De är alltså seriekopplade redan när man köper dom och det är först när du skapar en strömväg som slutar cirkeln att det dras ström.
Se strömmen som två ledningar: den ena ledar strömmen TILL förbrukaren och den andra leder strömmen FRÅN förbrukaren.
Har du bara den ena ledning kan strömmen inte gå åt båda håll varför det inte går ström alls.
Potentialen är bara på cellnivå så att säga, vid seriekoppling får du en addition av den totala potential men om du inte kopplar något mellan den slutgiltiga + och - pol kommer det inte att gå någon ström.
Fig. 2)
Den resulterande spänning beror helt på var du mäter! En mätning av spänningen är en mätning av spänningen på just de punkter du mäter.
Så resulterande spänning beror på var du menar.
Kopplingen fungerar, frågan är bara till vad.
Re: Seriekoppling av batterier
En tysk vid namn Georg Ohm funderade på detta i början av 1800-talet.
En italienare som hette Alessandro Volta hade tidigare definierat elektrisk spänning till att en basenhet var spänningen som uppstod mellan en zink och en kopparplatta med en läderbit indränkt i lut emellan. Han kallade resulterande spänningen för 1 Volt. Högre spänning fick man genom att stapla fler plattor ovanpå varandra. Ampère, en fransk fysiker definierade på liknande sätt sätt en basenhet för ström.
Ohm funderade mycket över detta, vad det kunde finnas för något samband mellan dessa definitioner.
Han liknade spänningen med fallhöjden i ett vattenfall och strömmen motsvarade mängden vatten per tidsenhet i ett vattenfall.
Således kom han fram till att två vattenfall med samma fallhöjd (Volt) och samma flöde, om de kopplades paralellt fördubblades flödet (strömmen) men max fallhöjden (Volt) var oförändrad.
Däremot om två vattenfall placerades ovanpå varandra, ökade spänningen/fallhöjden medan totala strömmen (flödet) var oförändrad.
Om totalt tillgängligt vatten-tryck och volym var konstant kunde en bestämd kvot mellan strömmen och spänningen beräknas, den kvoten döper vi till Ohm, tyckte George, och skrev en bok om detta.
Nu var det iofs elektromekanisk kraft som han var intresserad av, och skrev om i boken, men han baserade sina rön på att elektrisk ström och strömmande vatten begränsades av liknande fysikaliska lagar.
Ett batteri måste ha en sluten krets för att kunna leverera något, men hur såg Ohm på detta? Jo så var det ansåg han, han byggde små vattenfall som kunde visas på läroinstutioner och för att flödet skulle hållas konstant fick studenter bära vatten i hinkar från det nedre karet till det övre. Ohm kallade det uträttade arbetet för student-effekt, vilket han dock inte satte någon enhet på. I England däremot definierades effekten med lite annorlunda måttstock då man ville kunna mäta hur bra en ångmaskin var. Det man kunde enklast jämföra med, det var det arbete en häst förmådde, så enheten blev hp (horsepower). Efter den moderna ångmaskinens skapare, James Watt, reformerades senare effektenheten till en Watt, vars storlek sattes så det blev ett enkelt samband mellan Volt och Amper.
Anledningen till denna utläggning är att det hjälpte mej se en logik i hur det elektriska fungerar. I modernare tider har liknelsen återupptagits i läroböcker om halvledare där transistorn ofta åskådliggörs som en styrbar ventil som kan öppna/stänga ett större vattenfall enbart genom att låta vattentryck pressa mot ventilens styre.
Två seriekopplade batterier är alltså detsamma som två seriekopplade vattenfall, spänningarna summeras, men det går samma ström genom bägge batterierna. På motsvarande sätt gäller med parallella batterier som inte ökar spänningen (totala fallhöjden) men resulterar i en summerat högre total ström.
Ett vattenfall som inte är inkopplat i en sluten krets, har kvar en mätbar fallhöjd (spänningen), men i avsaknad av strömmande vatten sker ingen effektuttag (ingen ström passerar batteriet, inga springer med hinkar för att hålla igång flödet).
För vanliga vattenfall står naturen för att hålla det slutna kretsloppet igång. Försvagas kretsloppet dör flödet ut (batteriet blir urladdat).
Två batterier som endast förbinds med en ledning, kan jämföras med två vattenfall som bägge antingen saknar tillopp eller utlopp => Ingen ström passerar, men summerade spänningen är mätbar mellan de oanslutna ändarna på batteriet.
En italienare som hette Alessandro Volta hade tidigare definierat elektrisk spänning till att en basenhet var spänningen som uppstod mellan en zink och en kopparplatta med en läderbit indränkt i lut emellan. Han kallade resulterande spänningen för 1 Volt. Högre spänning fick man genom att stapla fler plattor ovanpå varandra. Ampère, en fransk fysiker definierade på liknande sätt sätt en basenhet för ström.
Ohm funderade mycket över detta, vad det kunde finnas för något samband mellan dessa definitioner.
Han liknade spänningen med fallhöjden i ett vattenfall och strömmen motsvarade mängden vatten per tidsenhet i ett vattenfall.
Således kom han fram till att två vattenfall med samma fallhöjd (Volt) och samma flöde, om de kopplades paralellt fördubblades flödet (strömmen) men max fallhöjden (Volt) var oförändrad.
Däremot om två vattenfall placerades ovanpå varandra, ökade spänningen/fallhöjden medan totala strömmen (flödet) var oförändrad.
Om totalt tillgängligt vatten-tryck och volym var konstant kunde en bestämd kvot mellan strömmen och spänningen beräknas, den kvoten döper vi till Ohm, tyckte George, och skrev en bok om detta.
Nu var det iofs elektromekanisk kraft som han var intresserad av, och skrev om i boken, men han baserade sina rön på att elektrisk ström och strömmande vatten begränsades av liknande fysikaliska lagar.
Ett batteri måste ha en sluten krets för att kunna leverera något, men hur såg Ohm på detta? Jo så var det ansåg han, han byggde små vattenfall som kunde visas på läroinstutioner och för att flödet skulle hållas konstant fick studenter bära vatten i hinkar från det nedre karet till det övre. Ohm kallade det uträttade arbetet för student-effekt, vilket han dock inte satte någon enhet på. I England däremot definierades effekten med lite annorlunda måttstock då man ville kunna mäta hur bra en ångmaskin var. Det man kunde enklast jämföra med, det var det arbete en häst förmådde, så enheten blev hp (horsepower). Efter den moderna ångmaskinens skapare, James Watt, reformerades senare effektenheten till en Watt, vars storlek sattes så det blev ett enkelt samband mellan Volt och Amper.
Anledningen till denna utläggning är att det hjälpte mej se en logik i hur det elektriska fungerar. I modernare tider har liknelsen återupptagits i läroböcker om halvledare där transistorn ofta åskådliggörs som en styrbar ventil som kan öppna/stänga ett större vattenfall enbart genom att låta vattentryck pressa mot ventilens styre.
Två seriekopplade batterier är alltså detsamma som två seriekopplade vattenfall, spänningarna summeras, men det går samma ström genom bägge batterierna. På motsvarande sätt gäller med parallella batterier som inte ökar spänningen (totala fallhöjden) men resulterar i en summerat högre total ström.
Ett vattenfall som inte är inkopplat i en sluten krets, har kvar en mätbar fallhöjd (spänningen), men i avsaknad av strömmande vatten sker ingen effektuttag (ingen ström passerar batteriet, inga springer med hinkar för att hålla igång flödet).
För vanliga vattenfall står naturen för att hålla det slutna kretsloppet igång. Försvagas kretsloppet dör flödet ut (batteriet blir urladdat).
Två batterier som endast förbinds med en ledning, kan jämföras med två vattenfall som bägge antingen saknar tillopp eller utlopp => Ingen ström passerar, men summerade spänningen är mätbar mellan de oanslutna ändarna på batteriet.
