8 Paristojen kuormituskäyrä ja paristojen kytkennät

Pariston sisäinen vastus
  • Paristojen sisäinen rakenne rajoittaa virran kulkua. Tätä ominaisuutta kutsutaan sisäiseksi vastukseksi ja merkitään Rs.
  • Sisäinen vastus riippuu pariston tyypistä ja pariston iästä. Pitkäänkäytetyn pariston sisäinen vastus on suuri.
  • Kuormittamattoman pariston jännitetettä kutsutaan lähdejännitteeksi (E).
  • Kun paristo syöttää virtaa virtapiiriin osa jännitteestä häviää sisäiseen vastukseen. Virtapiirille käyttöön jäävää jännitettä kutsutaan napajännitteeksi (U) ja se on aina pienempi kuin lähdejännite.
​[[$$ U = E - R_s I $$]]​

Kuormituskäyrä
  • Pariston sisäinen vastus pystytään laskemaan yksinkertaisen mittausasetelman avulla. Paristo kytketään säätövastukseen, jolla säädellään sen kautta kulkevaa virtaa.
  • Kun napajännitteitä mitataan eri virran arvoilla, mittaustuloksista syntyy kuvaaja, jota kutsutaan kuormituskäyräksi (vaikka sen onkin suora).
  • Kuormituskäyrä noudattaa ylläolevaa kaavaa ja sisäinen vastus saadaan suoran kulmakertoimesta.
​[[$$ R_s = \frac{\Delta U}{\Delta I} $$]]​
  • Kuva mittausasetelmasta:

  • Kuormituskäyrä:

  • Kuvaajasta nähdään, että napajännite pienenee, kun piirissä kulkeva virta kasvaa. Eli mitä suurempaa tehoa paristosta yritetään ottaa, sitä enemmän tehosta kuluu pariston itsensä lämpenemiseen (tai muihin sisäisiin muutoksiin).
  • Kuvaajasta voidaan selvittää myös paristosta saatava maksimaalinen virta I0. Tämä saadaan silloin kun paristo on oikosulussa ja virtaa kutsutaan oikosulkuvirraksi.
Paristojen kytkennät
  • Sarjaankytkenässä paristojen jännite on niiden yhteenlaskettu jännite. Esim. neljästä sarjaankytketystä sormiparistosta saadaan noin 6 voltin lähdejännite.
  • Haittapuolena sarjaankytkennässä on se, että myös sisäinen jännite summaantuu.
  • Rinnankytkettyjen paristojen lähdejännite on sama kuin yksittäisen pariston lähdejännite, eli jännitettä ei saada nostettua.
  • Hyvä puoli on se, että rinnankytkennässä sisäisen vastuksen merkitys pienenee ja paristojen energia saadaan paremmin hyödynnettyä. Paristot myös kestävät kauemmin.
  • Huom! Rinnankytkennässä paristojen lähdejännite on oltava sama! Muuten paristojen välille syntyy sähkövirta ja paristot kuluvat vaikkei sähkölaitetta olisi kytketty päälle. 
Tehtäviä
  • Selvitä lähdejännitteen ja napajännitteen ero.
  • Napajännitteen laskeminen suljetussa virtapiirissä.
  • Piirrä kytkentäkaavio, jonka avulla voit mitata pariston sisäisen vastuksen.
  • Kuormituskäyrän piirtäminen data-aineiston avulla.
  • Sisäisen vastuksen laskeminen kuormituskäyrältä.
  • Oikosulkuvirran selvittäminen kuormituskäyrältä.
  • Piirrä paristojen rinnankytkentä ja sarjaankytkentä.
  • Laske rinnankytketyn paristokokonaisuuden sisäinen vastus.