Chapter 7 · Section 2Textbook pages 135–139

emf, Cells, Batteries and Combining Cells സെൽ / ബാറ്ററി · സെല്ലുകളുടെ ക്രമീകരണം

A torch cell, a button cell, a bicycle dynamo and a solar panel all do the same job – they keep a potential difference in a circuit – but each turns a different kind of energy into electrical energy. On this page you build Volta's cell, sort primary and secondary cells, measure emfs with a voltmeter and join cells in series and in parallel.

📖 What you need (page 5 of this guide)

A source of electricity keeps a potential difference between two points of a circuit.
emf = the p.d. between the terminals of a source when no current is drawn; unit volt (V); V = W/Q.
A cell has two terminals: positive (+) and negative (−). In the symbol, the long thin line is + and the short thick line is −.

1. Sources of emf and their energy changes (Table 7.2)

emf ന്റെ ഒരു സ്രോതസ്സാണ് നമ്മൾ സാധാരണ ഉപയോഗിക്കുന്ന ടോർച്ച് സെൽ. നിങ്ങൾക്കറിയാവുന്ന emf ന്റെ മറ്റു സ്രോതസ്സുകൾ എഴുതി നോക്കൂ. – The torch cell we use every day is a source of emf. Write down other sources of emf you know, and the energy change (ഊർജമാറ്റം) in each.

📝 Table 7.2 – sources of emf (emf ന്റെ സ്രോതസ്സ്) and energy change

Source of emf	Energy change ഊർജമാറ്റം

The first two rows are filled in the textbook. Choose the energy change for the rest; the last three rows are extra examples you can add to your science diary.

2. Alessandro Volta and the voltaic cell (Fig 7.9)

emf ന്റെ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ആദ്യത്തെ ഉപകരണം രൂപകല്പന ചെയ്തത് അലസ്സാൻഡ്രോ വോൾട്ടാ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. ഇതാണ് വോൾട്ടാ സെൽ. – The first device that could be used as a source of emf was designed by the scientist Alessandro Volta. It is the voltaic cell (വോൾട്ടാ സെൽ).

📚 Alessandro Volta (അലസ്സാൻഡ്രോ വോൾട്ടാ)

Country (ജന്മരാജ്യം): Italy (ഇറ്റലി) · Lived (ജീവിതകാലം): 1745–1827 · Fields (പ്രവർത്തന മേഖലകൾ): physics, chemistry

Invented the electric cell (വൈദ്യുതരാസസെൽ) – his stack of cells is the "voltaic pile" (വോൾട്ടാ ബാറ്ററി) – and discovered methane (മീഥെയ്ൻ).
The words voltage and volt, the unit of potential difference, come from his name.
Studied electric charge, potential difference and the chemistry of gases.
Was a professor at the University of Pavia in Italy for a long time.

ഒരു സിങ്ക് ദണ്ഡ്, കോപ്പർ ദണ്ഡ് എന്നിവ ചിത്രം 7.9 ൽ കാണുന്നതുപോലെ ബീക്കറിലെടുത്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റായ നേർപ്പിച്ച സൾഫ്യൂരിക് ആസിഡിൽ ഇറക്കി വയ്ക്കുക. ഒരു വോൾട്ട്മീറ്റർ കോപ്പർ ദണ്ഡിനോടും സിങ്ക് ദണ്ഡിനോടും ബന്ധിപ്പിക്കുക. – Dip a zinc rod and a copper rod into dilute sulphuric acid (the electrolyte) in a beaker. Connect a voltmeter to the copper rod and the zinc rod.

⚠ Acid burns skin and eyes. Do this activity only in the school lab, with your teacher, wearing goggles – never at home.

🧪 Virtual lab: build a voltaic cell (Fig 7.9)

Second rod: Connect:

Values are approximate: an ideal copper–zinc cell gives about 1.1 V and copper–magnesium about 2.7 V; a home-made cell usually gives a little less. A red LED needs roughly 1.8 V to glow (approx.). The fading is a simple model of the reaction slowing down.

Textbook questions (page 136)

നിങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണം എന്ത്? – What do you observe (with the voltmeter)?
ഇതിലെ Zn ന് പകരം Mg ഉപയോഗിച്ച്, വോൾട്ട്മീറ്ററിന് പകരം ഒരു LED ബന്ധിപ്പിക്കുക. നിരീക്ഷണം എന്ത്? – Use Mg instead of Zn and an LED instead of the voltmeter. What do you observe?
ഈ സെൽ അല്പനേരം പ്രവർത്തിപ്പിച്ചാൽ പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക് എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത്? – What happens to the brightness after the cell has worked for a while?
എന്തായിരിക്കും കാരണം? – What is the reason?

1. The voltmeter needle deflects (about 1 V). Why: zinc reacts with the acid and gives up electrons; these electrons flow through the outside circuit (the voltmeter) to the copper. Copper is at the higher potential (+), zinc at the lower potential (−), so in the outer circuit the current flows from copper to zinc.
2. The LED glows. Why: the copper–magnesium pair gives a larger p.d. (about 2.7 V, approx.) – enough for the LED.
3. The brightness decreases. Why: see 4.
4. The rate of the chemical reaction falls, so less electrical energy is produced. Why: the cell's electrical energy comes from the reaction; as the reaction slows, the energy supplied slows too.

3. Primary cells and secondary cells (Fig 7.10, 7.11)

കുറച്ച് കാലം ഉപയോഗിച്ച് കഴിഞ്ഞാൽ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഇത്തരം സെല്ലുകളാണ് പ്രൈമറി സെല്ലുകൾ. – Cells like this, which cannot be used again once used up, are primary cells (പ്രൈമറി സെൽ).

🔋 Fig 7.10 and Fig 7.11 – cells and storage batteries

⭐ Key idea (textbook pages 136–137) – primary and secondary cells; battery

ഉപയോഗിച്ച് കഴിഞ്ഞാൽ റീചാർജ് ചെയ്ത് വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാവുന്ന തരം വൈദ്യുത സ്രോതസ്സുകൾ ആണ് സെക്കൻഡറി സെല്ലുകൾ (ഇവ സംഭരണ സെല്ലുകൾ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു). ഒന്നിലധികം സെല്ലുകളെ ക്രമീകരിച്ച് ഒറ്റ വൈദ്യുത സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സംവിധാനമാണ് ബാറ്ററി.

Primary cells cannot be reused once used up – dry cell, button cell, alkaline cell.
Secondary cells (സെക്കൻഡറി സെൽ) can be recharged and used again; they are also called storage cells (സംഭരണ സെല്ലുകൾ) – mobile battery, car battery, inverter battery.
A battery (ബാറ്ററി) is an arrangement of more than one cell working as a single source of electricity.

🧪 Sort them: primary or secondary?

Cell / battery	Type

🌴 Kerala connection – power cuts, inverters and two-wheelers

When KSEB power goes off during a monsoon storm, many homes keep their fans and lights running on an inverter. Its big battery is a secondary (storage) battery: it is charged while the mains supply is on (electrical → chemical energy) and gives electricity during the power cut (chemical → electrical). A scooter's 12 V battery is six lead-acid cells of about 2 V each joined in series (approx.) – you will see why that adds up to 12 V in section 5.

4. Measuring emf with a voltmeter (Fig 7.12, Table 7.3)

ഒരു സെല്ലിന്റെ/ബാറ്ററിയുടെ ടെർമിനലുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം അളക്കുന്നത് എങ്ങനെയാണ്? – How do we measure the p.d. between the terminals of a cell? With a voltmeter. A voltmeter also has two terminals, + and −.

🧪 Virtual lab: read the voltmeter (Fig 7.12, Table 7.3)

Table 7.3 – sample readings (typical values, approx.) – your real readings will differ
Source സ്രോതസ്സുകൾ	Potential difference (V) പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം

Textbook questions (page 137)

വോൾട്ട്മീറ്ററിന്റെ പോസിറ്റീവ് ടെർമിനൽ സെല്ലിന്റെ ഏത് ടെർമിനലുമായാണ് ഘടിപ്പിച്ചത്? – To which terminal of the cell is the positive terminal of the voltmeter connected?
നെഗറ്റീവ് ടെർമിനലോ? – And the negative terminal?

1. To the cell's positive (+) terminal. Why: a needle voltmeter is built to deflect the right way only when its + is at the higher potential.
2. To the cell's negative (−) terminal. Why: if the leads are swapped, the needle tries to move backwards against its stop (a digital meter shows a minus sign).

💡 Seminar idea (page 137) – from Volta's cell to solar panels

ആദ്യകാല വോൾട്ടാസെൽ മുതൽ ഇന്നുപയോഗിക്കുന്ന സോളാർ പാനൽ വരെയുള്ള വിവിധതരം വൈദ്യുതസ്രോതസ്സുകൾ ... – Collect information about sources of electricity from the early voltaic cell to today's solar panels: their features and where they are used. A possible outline: voltaic pile (1800) → lead-acid storage battery (1859) → zinc–carbon dry cell (1880s) → alkaline and button cells → lithium-ion batteries in phones and laptops (1990s) → silicon solar cells (1950s onwards) on rooftops and in solar parks. (Years approx.)

5. Combining cells (Fig 7.13, Table 7.4)

രണ്ട് ടോർച്ച് സെല്ലുകൾ ചിത്രത്തിൽ കാണുന്നതുപോലെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത രീതിയിൽ ക്രമീകരിച്ച് അവയിൽ ഓരോന്നിലും ലഭിക്കുന്ന പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം വോൾട്ട്മീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളന്ന് പട്ടികപ്പെടുത്തുക. – Arrange two torch cells in the three ways shown, measure the p.d. of each arrangement with a voltmeter and record it (സെല്ലുകളുടെ ക്രമീകരണം – combination of cells).

🧪 Virtual lab: series, parallel or + to +? (Fig 7.13, 7.15, 7.16)

number of cells

Table 7.4 – readings from this ideal model (fresh 1.5 V cells); real cells read a little differently
Circuit സെർക്കീട്ട്	Number of cells സെല്ലുകളുടെ എണ്ണം	Voltmeter reading / p.d. (V)

Textbook question (page 138) – ഏത് ക്രമീകരണത്തിലാണ് കൂടുതൽ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ലഭിച്ചത്? – In which arrangement did you get the greatest p.d.?

In arrangement 1 – series, Fig 7.13 (a): 3 V (parallel gave 1.5 V, + to + gave 0 V). Why: in series the + of one cell is joined to the − of the next, so each cell lifts the charges through another 1.5 V – the emfs add up.

ചിത്രം 7.13 (a) ൽ കാണിച്ച പ്രകാരം സെല്ലുകളെ ക്രമീകരിക്കുന്നതാണ് ശ്രേണീരീതി. – Arrangement (a) is the series connection (ശ്രേണീരീതി): the positive terminal of one cell is joined to the negative terminal of the next. The more cells in series, the greater the p.d.

⭐ Key idea (textbook page 138) – cells in series

ശ്രേണീരീതിയിൽ സെല്ലുകളെ ക്രമീകരിച്ചാൽ ലഭിക്കുന്ന ആകെ emf സെല്ലുകളുടെ emf ന്റെ തുകയ്ക്ക് തുല്യമായിരിക്കും.

When cells are connected in series, the total emf is the sum of the emfs of the cells. Three 1.5 V cells in series (Fig 7.15): 1.5 + 1.5 + 1.5 = 4.5 V.

📒 Science diary (സയൻസ് ഡയറി) – where are cells joined in series?

TV remote control (ടിവിയുടെ റിമോട്ട് കൺട്രോൾ) – two AAA cells, 3 V
Torch with two or three cells in a line (3 V or 4.5 V) · battery-powered toy cars · a 9 V battery (six small cells inside) · a scooter or car battery (six cells) · emergency lamps. Not a wall clock – it uses just one 1.5 V cell.

ചിത്രം 7.13 (b) ൽ സെല്ലുകൾ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് സമാന്തര രീതിയിലാണ്. – Arrangement (b) is the parallel connection (സമാന്തരരീതി): the + terminals are joined together and the − terminals are joined together (Fig 7.16).

⭐ Key idea (textbook page 139) – identical cells in parallel

സമാന്തര രീതിയിൽ സമാന സെല്ലുകൾ ക്രമീകരിക്കുമ്പോൾ ഒരു സെല്ലിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് തുല്യമായ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം മാത്രമേ ലഭിക്കുകയുള്ളൂ. വൈദ്യുതപ്രവാഹം കൂടുതൽ സമയത്തേക്ക് ലഭിക്കുവാൻ വേണ്ടിയാണ് ഇത്തരത്തിൽ സെല്ലുകൾ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നത്.

Identical cells in parallel give only the p.d. of one cell (1.5 V). They are connected this way so that the current lasts longer – each cell supplies only part of the current. The cells inside mobile phones and power banks are connected in parallel (Fig 7.14).

⚠️ Fig 7.13 (c) – never arrange cells like this

ചിത്രം 7.13 (c) ൽ കാണിച്ചതുപോലെ സെല്ലുകൾ ക്രമീകരിച്ചാൽ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ലഭിക്കാത്തതിനാൽ ഈ രീതിയിൽ സെല്ലുകൾ ക്രമീകരിക്കുവാൻ പാടില്ല. – With + joined to +, the two cells push against each other: 1.5 V − 1.5 V = 0 V. No p.d., so never arrange cells like this. (That is why torches show which way round to put the cells.)

6. Two textbook questions (page 139)

Question 1. നിങ്ങൾക്ക് 1.5 V emf വീതം ഉള്ള നാല് സെല്ലുകൾ തന്നിരിക്കുന്നു. ഇവ ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കാവുന്ന പരമാവധി പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം എത്ര? ഇതിന്റെ ക്രമീകരണ രീതി ചിത്രീകരിക്കുക. – You are given four cells of emf 1.5 V each. What is the maximum p.d. you can get from them? Draw the arrangement.

Which arrangement adds the emfs? Join + of one cell to − of the next.

🎬 Solution in exam layout – four cells

Answer: maximum p.d. = 1.5 + 1.5 + 1.5 + 1.5 = 4 × 1.5 = 6 V, with all four cells in series (− + − + − + − +: the + of each cell touches the − of the next). More: page 11 ▶

Question 2. 9 V ന്റെ ബാറ്ററിയിൽ സമാനമായ 6 സെല്ലുകൾ ശ്രേണീരീതിയിലാണ് ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ളത് എങ്കിൽ ഒരു സെല്ലിന്റെ emf എത്ര? – A 9 V battery has 6 identical cells connected in series. What is the emf of one cell?

In series the emfs add: 6 × (emf of one cell) = 9 V.

🎬 Solution in exam layout – inside a 9 V battery

Answer: emf of one cell = 9 V ÷ 6 = 1.5 V. More: page 11 ▶

7. Safety rules for cells and batteries (page 139)

⚠️ Safety rules when using cells and batteries

സെല്ലുകൾ/ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ശ്രദ്ധിക്കേണ്ട സുരക്ഷാ മാനദണ്ഡങ്ങൾ

ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ് ടെർമിനലും നെഗറ്റീവ് ടെർമിനലും തമ്മിൽ ചാലകം വഴി നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കരുത് (ഷോർട്ട് സെർക്കീട്ട്). – Never join the + and − terminals directly with a conductor – that is a short circuit (ഷോർട്ട് സെർക്കീട്ട്); a huge current flows and the battery and wire get hot.
സെൽ / ബാറ്ററി വായിൽ ഇടുകയോ ചവയ്ക്കുകയോ ചെയ്യരുത്. – Never put a cell or battery in your mouth or bite it. (Button cells are very dangerous if swallowed – keep them away from small children.)
ഉപയോഗത്തിലുള്ള ബാറ്ററി കൂടുതൽ ചൂടാകുന്ന സന്ദർഭം ഉണ്ടായാൽ ഉപയോഗം ഒഴിവാക്കണം. – If a battery in use gets very hot, stop using it.
വെള്ളം, തീ എന്നിവ ബാറ്ററിയുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരാനുള്ള സാഹചര്യം ഒഴിവാക്കണം. – Keep water and fire away from batteries.
വിവിധതരം ബാറ്ററികളിലുള്ള നിക്കൽ, കാഡ്മിയം, ലെഡ് തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങൾ ഹാനികരമായതിനാൽ ഇവ ശ്രദ്ധാപൂർവം നിർമ്മാർജനം ചെയ്യണം. – Batteries contain harmful metals such as nickel, cadmium and lead – dispose of them carefully.

⚠ Never short-circuit a cell or battery; never put cells in your mouth; stop if a battery gets hot; keep water and fire away; dispose of batteries (nickel, cadmium, lead) at e-waste collection points.

⚠ Never experiment with the mains supply (230 V AC) at home – it can kill. Use only torch cells or a 9 V battery.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

🧪 Battery Voltage (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
See how a battery pushes electrons to one end, creating a potential difference between its terminals.
📄 How do batteries work? Explain that Stuff
What is inside a cell, how chemical energy becomes electrical energy, and the difference between cell types.
📄 Hand Battery (Exploratorium Science Snack) Exploratorium
Make a battery from your own hands and two metal plates - a modern take on Volta's discovery.

8. Check yourself

🧭 Summary

Sources of emf change other energy into electrical energy: cells (chemical), generators and dynamos (mechanical), solar cells (light).
Volta's cell: copper (+) and zinc (−) in dilute sulphuric acid, about 1.1 V; electrons flow from zinc to copper through the outer wire; current from copper to zinc.
Primary cells cannot be reused; secondary (storage) cells can be recharged. A battery = several cells working as one source.
Voltmeter: its + to the cell's +, its − to the cell's −.
Series: emfs add (2 cells 3 V, 4 cells 6 V). Parallel (identical cells): one cell's emf (1.5 V), lasts longer. + to +: 0 V – never.

Next: Electric current, the ammeter and circuit diagrams ▶