ال جمعية مولدات كهربائية تتعلق بكيفية توصيل هذه الأجهزة بـ الدائرة الكهربائية. حسب الحاجة ، من الممكن ربط المولدات في سلسلة أو بالتوازي. في منظمةفيسلسلة المولدات، أضف ما يصل القوى الدافعة الكهربائية المولدات الفردية ، وكذلك الخاصة بهم المقاومات الكهربائية داخلي ، في حال كانت هذه المولدات حقيقية.
اقرأ أيضا: 5 أشياء يجب أن تعرفها عن الكهرباء
مفهوم
يضمن اتحاد المولدات في سلسلة أنه يمكننا توفير أ قوة دافعة كهربائية أكبر من أن يكون المولد فقط قادرًا على تقديم دائرة كهربائية. على سبيل المثال: إذا كانت الدائرة تعمل بجهد كهربائي 4.5 فولت ، ولدينا بطاريات 1.5 فولت فقط ، فمن الممكن توصيلها في سلسلة بحيث نطبق جهد 4.5 فولت على هذه الدائرة.
مثال بسيط وتعليمي يتضمن ارتباط المولدات في سلسلة هو تجربة بطارية الليمون. في هذا واحد نقوم بتوصيل عدة ليمونات على التوالي بحيث تكون الطاقة الكهربائية التي تنتجها الثمار كبيرة بما يكفي لتشغيل مصباح كهربائي صغير.
عند إقرانه في سلسلة ، يمكن استخدام الليمون لإضاءة المصباح.
في اتحاد المولدات في السلسلة ، تكون جميع المولدات متصل على نفس فرع الدائرةولهذا السبب ، سيكون الجميع
عبرت من قبل نفسه التيار الكهربائي. ال القوة الدافعة الكهربائية يتم تحديد الإجمالي المقدم للدائرة من خلال مجموع القوى الدافعة الكهربائية لكل من المولدات.على الرغم من كونه مفيدًا جدًا للعديد من التطبيقات ، إلا أن توصيل المولدات الحقيقية في سلسلة يعني وجود زيادة المقاومة الكهربائية من الدائرة ، وبالتالي ، سيتم تبديد قدر أكبر من الطاقة في شكل حرارة ، من خلال تأثير الجول.
نرى أيضا: سرعة التيار الكهربائي
صيغ مهمة
وفقًا للمعادلة المميزة للمولدات ، تمثل القوة الدافعة الكهربائية () كل الطاقة التي يمكن أن ينتجها المولد. ومع ذلك ، يتم تبديد جزء من هذه الطاقة (ri) بواسطة المقاومة الداخلية للمولدات. بهذه الطريقة ، يتم توفير الطاقة التي توفرها الدائرة بواسطة الجهد المفيد (يو):
يوش - جهد مفيد (V)
ε - القوة الدافعة الكهربائية (V)
صأنا - المقاومة الداخلية (Ω)
أنا - التيار الكهربائي (أ)
عندما نقوم بتوصيل المولدات على التوالي ، فإننا نضيف فقط قوىها الدافعة الكهربية وكذلك الإمكانات التي تبددها مقاوماتها الداخلية. من خلال القيام بذلك ، نجد قانون بوييه. وفقًا لهذا القانون ، يمكن حساب شدة التيار الكهربائي الناتج عن اتحاد مولدات n بناءً على التعبير التالي:
Σε - مجموع القوى الدافعة الكهربائية (V)
Σصأنا - مجموع المقاومات الداخلية للمولدات (Ω)
أناتي - إجمالي تيار الدائرة (A)
عند تحليل التعبير السابق ، يمكننا أن نرى أنه يسمح لنا بحساب التيار الكهربائي المتشكل في الدائرة. للقيام بذلك ، تتصل مجموع القوى الدافعة الكهربائية مقسومًا على مجموع المقاومات الداخلية. ومع ذلك ، فإن القانون الموضح ينطبق فقط على ارتباط المولدات في سلسلة ، إذا كانت هناك مقاومات خارجية لاتحاد المولدات. يمكن حساب التيار الكهربائي للدائرة باستخدام الصيغة التالية:
صمكافئ - مقاومة الدائرة المكافئة (Ω)
يظهر مثال على هذا الموقف في الشكل التالي. يوجد فيه مولدان (بطاريات) متصلان في سلسلة متصلة بمقاومين كهربائيين (مصابيح) ، متصلان أيضًا في سلسلة.
في الشكل ، لدينا مولدان مرتبطان في سلسلة متصلان بمصباحين ، متصلين أيضًا في سلسلة.
ملخص
عند ربط المولدات في سلسلة ، يتم توصيل جميع المولدات بنفس الفرع (السلك).
في هذا النوع من الارتباط ، يتم عبور جميع المولدات بنفس التيار الكهربائي.
عند الاتصال في سلسلة ، يتم إعطاء القوة الدافعة الكهربائية لاتحاد المولدات من خلال مجموع القوى الدافعة الكهربائية الفردية.
يتم إعطاء المقاومة المكافئة لاتحاد المولدات المتسلسلة من خلال مجموع المقاومة الفردية.
في سلسلة الارتباط ، تزداد القوة الدافعة الكهربائية المقدمة للدائرة. ومع ذلك ، تزداد أيضًا كمية الطاقة التي يبددها تأثير جول.
تحقق من بعض التمارين التي تم حلها حول ارتباط المولدات في سلسلة أدناه وفهم المزيد حول هذا الموضوع.
نرى أيضا:حيل صيغة الفيزياء
تمارين حلها
السؤال رقم 1) مولدان حقيقيان ، كما هو موضح في الشكل التالي ، بقوة دافعة كهربائية تساوي 10 فولت و 6 فولت ، على التوالي ، والمقاومات الداخلية 1 Ω لكل منهما ، مرتبطة في سلسلة ومتصلة بمقاوم 10 Ω. احسب التيار الكهربائي الذي يمر عبر هذا المقاوم.
أ) 12.5 أ
ب) 2.50 أ
ج) 1.33 أ
د) 2.67 أ
هـ) 3.45 أ
قالب: الحرف ج
القرار:
لنحسب إجمالي التيار الكهربائي في الدائرة. لهذا ، سوف نستخدم قانون بوييه للمولدات المتصلة في سلسلة:
في الحساب الذي تم إجراؤه ، أضفنا القوى الدافعة الكهربائية التي ينتجها كل من المولدات (10 فولت و 6 فولت) وقسمنا هذا القيمة بمعامل المقاومة المكافئة للدائرة (10 Ω) مع مجموع المقاومة الداخلية (1 Ω) من مولدات كهرباء. وهكذا نجد تيارًا كهربائيًا يساوي 1.33 أ.
السؤال 2) ثلاثة مولدات متطابقة ، 15 فولت لكل منها و 0.5 داخلي من المقاومة الداخلية ، متصلة على التوالي بمجموعة من 3 مقاومات كل منها 30 ، متصلة بالتوازي مع بعضها البعض. حدد قوة التيار الكهربائي المتكون في الدائرة.
أ) 2.8 أ
ب) 3.9 أ
ج) 1.7 أ
د) 6.1 أ
هـ) 4.6 أ
قالب: حرف الباء
القرار:
لحل هذا التمرين ، من الضروري أولاً تحديد معامل المقاومة المكافئة للمقاومات الخارجية الثلاثة. نظرًا لأن هذه المقاومات الثلاث 30 متصلة بالتوازي ، فإن المقاومة المكافئة لهذا الاتصال ستكون 10 Ω:
بمجرد القيام بذلك ، يمكننا الانتقال إلى الخطوة التالية ، حيث نضيف الإمكانات الكهربائية لكل مولد ونقسم النتيجة على مجموع المقاومة المكافئة والداخلية:
عندما نطبق القيم في قانون بوييه ، نجد تيارًا كهربائيًا بقوة تساوي 3.9 أ. لذلك ، البديل الصحيح هو الحرف ب.
السؤال 3) بطاريتان متطابقتان بجهد 1.5 فولت ومقاومة داخلية تبلغ 0.1 Ω مرتبطة في سلسلة بمصباح مقاومة يساوي 10.0 Ω. التيار الكهربائي الذي يمر عبر المصباح والجهد الكهربائي بين أطرافه يساوي على التوالي:
أ) 0.350 أ و 2.50 فولت
ب) 0.436 أ و 4.36 فولت
ج) 0.450 أ و 4.50 فولت
د) 0.300 أ و 5.0 فولت
هـ) 0.125 ألف و 1.25 فولت
قالب: حرف الباء
القرار:
من خلال قانون بوييه يمكننا إيجاد وحدة التيار الكهربائي التي تمر عبر المصباح ، نلاحظ:
يسمح لنا الحساب الذي تم إجراؤه بتحديد أن التيار الكهربائي الذي يمر عبر المصباح هو 0.436 أمبير وأن الجهد الكهربائي بين أطرافه هو 4.36 فولت. تتوافق النتيجة مع توازن الطاقة في التمرين ، حيث يمكن أن توفر البطاريات الثلاث مجتمعة 4.5 فولت كحد أقصى.
بي. رافائيل هيلربروك
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm
