THE sdružení elektrické generátory týká se toho, jak jsou tato zařízení připojena k a elektrický obvod. Podle potřeby je možné generátory sdružovat sériově nebo paralelně. Na Sdruženívsériové generátory, sečíst elektromotorické síly jednotlivé generátory i jejich elektrické odpory interní, v případě, že jsou tyto generátory skutečné.
Přečtěte si také: 5 věcí, které byste měli vědět o elektřině
Pojem
Sdružení generátorů v sérii zajišťuje, že můžeme poskytnout a větší elektromotorická síla než jen elektrický generátor by byl schopen nabídnout elektrický obvod. Například: pokud obvod pracuje pod elektrickým napětím 4,5 V a máme pouze 1,5 V baterie, je možné je zapojit do série, takže na tento obvod použijeme potenciál 4,5 V.
Jednoduchým a didaktickým příkladem zapojení asociace generátorů do série je experiment s citronovou baterií. V tomto spojujeme několik citronů v sérii, takže elektrický potenciál produkovaný plody je dostatečně velký, aby zapnul malou žárovku.
Když jsou spárovány v sérii, lze citrony použít k osvětlení lampy.
V asociaci generátorů v sérii jsou všechny generátory připojeno na stejné větvi obvodu, a proto budou všichni přešel stejným elektrický proud. THE elektromotorická síla celková nabídka obvodu je dána součtem elektromotorických sil každého z generátorů.
Navzdory tomu, že je pro mnoho aplikací velmi užitečné, propojení skutečných generátorů v sérii znamená a zvýšený elektrický odpor obvodu, a proto se větší množství energie rozptýlí ve formě tepla skrz joule efekt.
Podívejte se taky: Rychlost elektrického proudu
Důležité vzorce
Podle charakteristické rovnice generátorů představuje elektromotorická síla (ε) veškerou energii, kterou může generátor generovat. Část této energie je však rozptýlena (r.i) vlastním vnitřním odporem generátorů. Tímto způsobem je energie dodávaná obvodem dána užitečné napětí (U):
Uu - Užitečné napětí (V)
ε - elektromotorická síla (V)
ri - vnitřní odpor (Ω)
i - elektrický proud (A)
Když zapojujeme generátory do série, přidáme pouze jejich elektromotorické síly a potenciály rozptýlené jejich vnitřními odpory. Tímto způsobem najdeme pouilletův zákon. Podle tohoto zákona lze intenzitu elektrického proudu produkovaného sdružením n generátorů vypočítat na základě následujícího výrazu:
Σε - Součet elektromotorických sil (V)
Σri — Součet vnitřních odporů generátorů (Ω)
iT - celkový proud obvodu (A)
Analýzou předchozího výrazu vidíme, že nám umožňuje vypočítat elektrický proud, který se tvoří v obvodu. K tomu se týká součet elektromotorických sil dělený součtem vnitřních odporů. Uvedené právo se však vztahuje pouze na sdružení generátorů v sérii, pokud existují externí rezistory sdružení generátorů. Elektrický proud obvodu lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
Rekv - Ekvivalentní odpor obvodu (Ω)
Příklad této situace ukazuje následující obrázek. V něm máme dva generátory (baterie) zapojené do série, které jsou připojeny ke dvěma elektrickým odporům (lampám), také zapojeným do série.
Na obrázku máme dva generátory sdružené do série připojené ke dvěma lampám, také zapojeným do série.
souhrn
Při sdružování generátorů do série jsou všechny generátory připojeny ke stejné větvi (vodič).
V tomto typu sdružení jsou všechny generátory procházeny stejným elektrickým proudem.
Při sériovém zapojení je elektromotorická síla sdružení generátorů dána součtem jednotlivých elektromotorických sil.
Ekvivalentní odpor sdružení generátorů v sérii je dán součtem jednotlivých odporů.
Sériově se zvyšuje elektromotorická síla dodávaná do obvodu. Zvyšuje se však také množství energie rozptýlené Joulovým efektem.
Podívejte se na některá vyřešená cvičení týkající se asociace generátorů v sériích níže a pochopte více o tématu.
Podívejte se také:Fyzikální triky
vyřešená cvičení
Otázka 1) Dva skutečné generátory, jak je znázorněno na následujícím obrázku, s elektromotorickými silami rovnými 10 V a 6 V, respektive a vnitřní odpory po 1 Ω jsou spojeny v sérii a připojeny k odporu o 10 Ω. Vypočítejte elektrický proud, který prochází tímto rezistorem.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Šablona: Písmeno C.
Řešení:
Pojďme vypočítat celkový elektrický proud v obvodu. K tomu použijeme Pouilletův zákon pro generátory zapojené do série:
Do provedeného výpočtu jsme přidali elektromotorické síly produkované každým z generátorů (10 V a 6 V) a rozdělili jsme hodnota o modul ekvivalentního odporu obvodu (10 Ω) se součtem vnitřních odporů (1 Ω) generátory. Zjistili jsme tedy elektrický proud 1,33 A.
Otázka 2) Tři identické generátory, každý s 15 V a 0,5 interního vnitřního odporu, jsou zapojeny do série k sadě 3 rezistorů o 30 Ω, zapojených paralelně k sobě navzájem. Určete sílu elektrického proudu vytvořeného v obvodu.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Šablona: Písmeno B.
Řešení:
K vyřešení tohoto cvičení je nutné nejprve určit modul ekvivalentního odporu tří externích odporů. Jelikož jsou tyto tři 30 Ω odpory zapojeny paralelně, ekvivalentní odpor tohoto připojení bude 10 Ω:
Jakmile to provedete, můžeme přejít k dalšímu kroku, ve kterém přidáme elektrické potenciály každého generátoru a vydělíme výsledek součtem ekvivalentního a vnitřního odporu:
Když použijeme hodnoty podle Pouilletova zákona, zjistíme elektrický proud s intenzitou rovnou 3,9 A. Správnou alternativou je tedy písmeno B.
Otázka 3) Dvě identické baterie po 1,5 V a vnitřní odpor 0,1 Ω jsou spojeny v sérii s lampou odporu rovnou 10,0 Ω. Elektrický proud, který prochází lampou, a elektrické napětí mezi jejími svorkami se rovnají:
a) 0,350 A a 2,50 V
b) 0,436 A a 4,36 V
c) 0,450 A a 4,50 V
d) 0,300 A a 5,0 V
e) 0,125 A a 1,25 V
Šablona: Písmeno B.
Řešení:
Prostřednictvím Pouilletova zákona můžeme najít modul elektrického proudu, který prochází lampou, pozorovat:
Provedený výpočet nám umožňuje určit, že elektrický proud, který prochází lampou, je 0,436 A a že elektrický potenciál mezi jeho svorkami je 4,36 V. Výsledek je v souladu s energetickou bilancí cvičení, protože společně mohou tři baterie dodávat maximálně 4,5 V.
Podle mě. Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm
