배터리 성능 최적화: 고부하 램프용 병렬·직병렬 구성

부품 및 재료

• 6볼트 배터리 4개
• 12볼트 램프 (25W 또는 50W)
• 램프 소켓 (표준 120V 가정용 타입)

고와트 12V 램프는 RV·보트 용품 소매점에서 구매 가능. 일반 크기 25W, 50W로 배터리 뱅크에서 상당한 전류 끌어내는 까다로운 부하 역할.

일반 120V 램프 소켓이 이 저전압 'RV' 램프에 완벽 작동.

참조

• 전기 회로 수업, 1권, 5장: "직렬과 병렬 회로"
• 전기 회로 수업, 1권, 11장: "배터리와 전력 시스템"

학습 목표

• 부하 하 전압원 레귤레이션 시연
• 병렬 연결로 전류 용량 증가 시연

회로도

일러스트레이션

지시사항

단일 6V 배터리 램프 연결로 시작. 12V용 램프가 단일 배터리로 전원 공급되면 어둡게 점등. 전압계로 램프 단자 양단 램프 전압 읽기:

읽기가 배터리 공칭 전압보다 현저히 낮음. 이 전압 강하는 램프의 높은 전류 수요가 배터리 내부 저항에서 전압 강하시키기 때문.

이걸 완화하려 배터리 병렬 연결. 모든 양극(+) 함께, 모든 음극(-) 함께 묶어 각 배터리가 부하 분담, 개별 전류 감소, 전압 강하 감소.

배터리 병렬로 점진적 추가, 추가할 때마다 램프 전압 기록:

전압 강하 감소하며 램프 밝기 상승 관찰.

단일 배터리 전류를 한 배터리 회로에 전류계 직렬 삽입해 측정, 램프 총 전류와 비교:

단일 배터리 전류가 총 전류보다 현저히 낮음 확인, 병렬화 이점 입증.

최대 밝기 위해 직병렬 배열 이상적. 먼저 6V 배터리 2개 직렬 연결해 필요 12V 달성. 그런 다음 그런 직렬 쌍 2개를 병렬 연결해 전류 전달 향상, 전압 강하 추가 감소:

관련 워크시트

• 배터리 워크시트

이 단계 따라하면 고전류 애플리케이션에 배터리 구성이 성능 어떻게 개선하는지 볼 수 있습니다.