4.3.1 חיבור טורי של תאים חשמליים
(Series connection of electrical cells)
חיבור טורי של תאים דומה לחיבור של נגדים בטור, אין בו נקודות התפצלות בין התאים, כלומר אם עובר דרכם זרם, הוא בעצמה שווה דרך כל התאים. בחיבור זה, הדקו החיובי של תא אחד מחובר בטור עם הדקו השלילי של תא אחר.
דוגמה לשני תאים חשמליים המחוברים בטור מובאת באיור 4.10:
איור 4.10
כל תא חשמלי מתאפיין באמצעות שלושה פרמטרים: כא"מ E, התנגדות פנימית r וקיבול Q. לכן מבחינה חשמלית תאים שמחוברים בטור יסומנו כך:
איור 4.11
כדי לנתח רשתות המוזנות מכמה תאים המחוברים יחד, יש למצוא תא אחד שקול המאופיין על ידי: כא"מ שקול, התנגדות פנימית שקולה וקיבול שקול.
א. הכא"מ השקול TE שווה לסכום הכאמי"ם של התאים:
(4.3)
n מציין את מספר התאים שחוברו בטור.
הערה: בעבור n תאים זהים המחוברים בטור מתקיים:
(4.4)
ב. ההתנגדות הפנימית השקולה שווה לסכום ההתנגדויות הפנימיות של התאים:
(4.5)
הערה: בעבור n תאים זהים המחוברים בטור מתקיים:
(4.6)
ג. לכל תא יש קיבול המסומן באות Q ונמדד ביחידות של "אמפר-שעה". כדי להעריך את הקיבול השקול נזכור שהקיבול הוא מכפלת הזרם בזמן. כשמחברים עומס לסוללת התאים, משך הזמן שבו עוברים המטענים דרך כל תא הוא זהה וגם הזרם זהה (התאים מחוברים בטור, לכן הזרם דרכם זהה).
כשמחוברים n תאים זהים בטור, הקיבול השקול שווה לקיבולו של תא יחיד:
השאלה היא דווקא מה קורה כשמחוברים בטור תאים, שלכל תא יש קיבול שונה?
במצב זה, הקיבול השקול של התא יהיה כמו קיבולו של התא בעל הקיבול הקטן ביותר! כלומר משך הזמן שבו הסוללה השקולה תספק זרם לעומס, ייקבע על ידי התא עם הקיבול הקטן ביותר. הסיבה לכך היא משום שברגע שבתא היחיד כבר לא תישאר אנרגיה להנעת המטענים דרכו, הוא יגרום לנתק בשאר התאים שמחוברים בטור אתו.
מכאן אפשר ללמוד שחיבור סוללות שונות למכשיר חשמלי, בעלי קיבולת שונה, יגרום לכך שהמכשיר יפעל לאותו פרק זמן שאותו תקבע הסוללה החלשה יותר!!
בחיבור תאים זהים בטור. ככל שיחוברו יותר תאים כך: (יש להשיב נכון/לא נכון)
אפשר לראות שלחיבור טורי יש גם יתרון בכך שאפשר להגדיל את הכא"מ, אך חסרונו הוא בכך שנצילות המעגל יורדת.
הערה: חיבור תאים בטור נעשה כשנדרש מתח הפעלה גדול מזה של תא יחיד, לכן בלית ברירה, התשלום של נצילות קטנה יותר הוא תשלום הכרחי.
דוגמה: שלושה תאים זהים מחוברים באופן הזה:
נתוני כל תא יחיד: E=9V ; r=0.5Ω ; Q=5Ah
לא כל התאים שמתוארים בשאלה נתונים בחיבור טורי. תא מספר 3 נתון בחיבור אנטי טורי לתאים 1 ו- 2. בחיבור זה, הדקו החיובי של תא אחד מחובר להדקו החיובי של תא אחר. ייתכן גם מקרה אחר, שבו הדקו השלילי של תא אחד מחובר להדקו השלילי של תא אחר.
התכונות בחיבור אנטי טורי זהות לחיבור הטורי, חוץ מכך שהכא"מ של הסוללה השקולה הוא תוצאה של חיסור בין הכא"מ של כל תא (קוטביות התא השקול היא כקוטביות התא בעל הכא"מ ה"חזק" יותר).