Ο ένωση της ηλεκτρικές γεννήτριες αφορά τον τρόπο σύνδεσης αυτών των συσκευών σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Ανάλογα με την ανάγκη, είναι δυνατόν να συσχετιστούν οι γεννήτριες σε σειρά ή παράλληλα. Στο Σχέσησεγεννήτριες σειρών, προσθέστε το ηλεκτροκινητικές δυνάμεις μεμονωμένες γεννήτριες, καθώς και τους ηλεκτρικές αντιστάσεις εσωτερικά, στην περίπτωση που αυτές οι γεννήτριες είναι πραγματικές.
Διαβάστε επίσης: 5 πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε για την ηλεκτρική ενέργεια
Εννοια
Ο συνδυασμός γεννητριών σε σειρά διασφαλίζει ότι μπορούμε να παρέχουμε ένα μεγαλύτερη ηλεκτροκινητική δύναμη παρά μόνο μια γεννήτρια θα μπορούσε να προσφέρει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Για παράδειγμα: εάν ένα κύκλωμα λειτουργεί με ηλεκτρική τάση 4,5 V και έχουμε μόνο μπαταρίες 1,5 V, είναι δυνατό να τις συνδέσετε σε σειρά έτσι ώστε να εφαρμόσουμε δυναμικό 4,5 V σε αυτό το κύκλωμα.
Ένα απλό και διδακτικό παράδειγμα που περιλαμβάνει τη σύνδεση γεννητριών σε σειρά είναι το πείραμα μπαταρίας λεμονιού. Σε αυτό συνδέουμε πολλά λεμόνια σε σειρά, έτσι ώστε το ηλεκτρικό δυναμικό που παράγεται από τα φρούτα να είναι αρκετά μεγάλο για να ανάψει μια μικρή λάμπα.
Όταν συνδυάζονται σε σειρά, τα λεμόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ανάψουν μια λάμπα.
Στην ένωση γεννητριών σε σειρά, όλες οι γεννήτριες είναι συνδεδεμένο στον ίδιο κλάδο του κυκλώματος, και για αυτόν τον λόγο, όλοι θα είναι διέσχισε το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα. Ο ηλεκτροκινητική δύναμη Το σύνολο που προσφέρεται στο κύκλωμα καθορίζεται από το άθροισμα των ηλεκτροκινητικών δυνάμεων κάθε μιας από τις γεννήτριες.
Παρά το γεγονός ότι είναι πολύ χρήσιμο για πολλές εφαρμογές, η σύνδεση πραγματικών γεννητριών σε σειρά σημαίνει α αυξημένη ηλεκτρική αντίσταση του κυκλώματος, και, συνεπώς, μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας θα διασκορπιστεί με τη μορφή θερμότητας, μέσω του εφέ joule.
Δείτε επίσης: Η ταχύτητα του ηλεκτρικού ρεύματος
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Σημαντικοί τύποι
Σύμφωνα με τη χαρακτηριστική εξίσωση των γεννητριών, η ηλεκτροκινητική δύναμη (ε) αντιπροσωπεύει όλη την ενέργεια που μπορεί να παράγει μια γεννήτρια. Ωστόσο, μέρος αυτής της ενέργειας διαχέεται (r.i) από την εσωτερική αντίσταση των γεννητριών. Έτσι, η ενέργεια που παρέχεται από το κύκλωμα δίνεται από το χρήσιμη τάση (U):
Εεσύ - Χρήσιμη τάση (V)
ε - ηλεκτροκινητική δύναμη (V)
ρΕγώ - εσωτερική αντίσταση (Ω)
Εγώ - ηλεκτρικό ρεύμα (A)
Όταν συνδέουμε γεννήτριες σε σειρά, προσθέτουμε απλώς τις ηλεκτροκινητικές τους δυνάμεις, καθώς και τις δυνατότητες που διασκορπίζονται από τις εσωτερικές τους αντιστάσεις. Κάνοντας αυτό, βρίσκουμε το ο νόμος του pouillet. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται από μια ένωση n γεννητριών μπορεί να υπολογιστεί με βάση την ακόλουθη έκφραση:
Σε - Άθροισμα ηλεκτροκινητικών δυνάμεων (V)
ΣρΕγώ - άθροισμα των εσωτερικών αντιστάσεων των γεννητριών (Ω)
ΕγώΤ - συνολικό ρεύμα κυκλώματος (A)
Αναλύοντας την προηγούμενη έκφραση, μπορούμε να δούμε ότι μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το ηλεκτρικό ρεύμα που σχηματίζεται στο κύκλωμα. Γι 'αυτό, αναφέρεται το άθροισμα των ηλεκτροκινητικών δυνάμεων δια του αθροίσματος των εσωτερικών αντιστάσεων. Ωστόσο, ο προβλεπόμενος νόμος εφαρμόζεται μόνο στη συσχέτιση γεννητριών σε σειρά, εάν υπάρχουν αντιστάσεις εκτός της συσχέτισης γεννητριών. Το ηλεκτρικό ρεύμα του κυκλώματος μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Ρισοδ - Ισοδύναμη αντίσταση κυκλώματος (Ω)
Ένα παράδειγμα αυτής της κατάστασης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σε αυτό έχουμε δύο γεννήτριες (μπαταρίες) συνδεδεμένες σε σειρά που συνδέονται με δύο ηλεκτρικές αντιστάσεις (λαμπτήρες), επίσης συνδεδεμένες σε σειρά.
Στο σχήμα έχουμε δύο γεννήτριες συνδεδεμένες σε σειρά συνδεδεμένες σε δύο λαμπτήρες, επίσης συνδεδεμένες σε σειρά.
Περίληψη
Κατά τη σύνδεση γεννητριών σε σειρά, όλες οι γεννήτριες συνδέονται στον ίδιο κλάδο (καλώδιο).
Σε αυτόν τον τύπο συσχέτισης, όλες οι γεννήτριες διασχίζονται από το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα.
Όταν συνδέεται σε σειρά, η ηλεκτροκινητική δύναμη της ένωσης των γεννητριών δίνεται από το άθροισμα των μεμονωμένων ηλεκτροκινητικών δυνάμεων.
Η ισοδύναμη αντίσταση της συσχέτισης γεννητριών σε σειρά δίνεται από το άθροισμα των μεμονωμένων αντιστάσεων.
Σε συσχέτιση σειράς, η ηλεκτροκινητική δύναμη που παρέχεται στο κύκλωμα αυξάνεται. Ωστόσο, αυξάνεται επίσης η ποσότητα ενέργειας που απορροφάται από το φαινόμενο Joule.
Δείτε μερικές επιλυμένες ασκήσεις σχετικά με τη συσχέτιση γεννητριών σε σειρά παρακάτω και κατανοήστε περισσότερα για το θέμα.
Δείτε επίσης:Φυσικά κόλπα τύπου
λύσεις ασκήσεις
Ερώτηση 1) Δύο πραγματικές γεννήτριες, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, με ηλεκτροκινητικές δυνάμεις ίση με 10 V και 6 V, αντίστοιχα, και οι εσωτερικές αντιστάσεις 1 Ω η καθεμία, συνδέονται σε σειρά και συνδέονται με μια αντίσταση του 10 Ω. Υπολογίστε το ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από αυτήν την αντίσταση.
α) 12.5 Α
β) 2,50 Α
γ) 1,33 Α
δ) 2,67 Α
ε) 3.45 Α
Πρότυπο: Γράμμα Γ
Ανάλυση:
Ας υπολογίσουμε το συνολικό ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα. Για αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε το νόμο της Pouillet για γεννήτριες συνδεδεμένες σε σειρά:
Στον υπολογισμό που πραγματοποιήθηκε, προσθέσαμε τις ηλεκτροκινητικές δυνάμεις που παρήγαγε κάθε μία από τις γεννήτριες (10 V και 6 V) και διαιρέσαμε αυτό τιμή με το συντελεστή της ισοδύναμης αντίστασης του κυκλώματος (10 Ω) με το άθροισμα των εσωτερικών αντιστάσεων (1 Ω) του γεννήτριες. Έτσι, βρίσκουμε ηλεκτρικό ρεύμα 1,33 A.
Ερώτηση 2) Τρεις πανομοιότυπες γεννήτριες, 15 V έκαστη και 0,5 interna εσωτερικής αντίστασης, συνδέονται σε σειρά με ένα σύνολο 3 αντιστάσεων 30 Ω η καθεμία, συνδεδεμένες παράλληλα μεταξύ τους. Προσδιορίστε την ισχύ του ηλεκτρικού ρεύματος που σχηματίζεται στο κύκλωμα.
α) 2.8 Α
β) 3.9 Α
γ) 1.7 Α
δ) 6.1 Α
ε) 4.6 Α
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση:
Για την επίλυση αυτής της άσκησης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί πρώτα το μέτρο της ισοδύναμης αντίστασης των τριών εξωτερικών αντιστάσεων. Καθώς αυτές οι τρεις αντιστάσεις 30 Ω συνδέονται παράλληλα, η ισοδύναμη αντίσταση αυτής της σύνδεσης θα είναι 10 Ω:
Μόλις γίνει αυτό, μπορούμε να προχωρήσουμε στο επόμενο βήμα, στο οποίο προσθέτουμε τις ηλεκτρικές δυνατότητες κάθε γεννήτριας και διαιρούμε το αποτέλεσμα με το άθροισμα της ισοδύναμης και εσωτερικής αντίστασης:
Όταν εφαρμόζουμε τις τιμές στο νόμο του Pouillet, βρίσκουμε ηλεκτρικό ρεύμα με ένταση ίση με 3,9 A. Επομένως, η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα Β.
Ερώτηση 3) Δύο πανομοιότυπες μπαταρίες 1,5 V έκαστη και εσωτερική αντίσταση 0,1 Ω συνδέονται εν σειρά με μια λάμπα αντίστασης ίση με 10,0 Ω. Το ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από τη λάμπα και την ηλεκτρική τάση μεταξύ των ακροδεκτών της είναι, αντίστοιχα, ίση με:
α) 0,350 A και 2,50 V
β) 0,436 A και 4,36 V
γ) 0,450 A και 4,50 V
δ) 0,300 A και 5,0 V
ε) 0,125 A και 1,25 V
Πρότυπο: Γράμμα Β
Ανάλυση:
Μέσω του νόμου του Pouillet, μπορούμε να βρούμε τη μονάδα του ηλεκτρικού ρεύματος που περνά μέσα από τη λάμπα, παρατηρώντας:
Ο υπολογισμός μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από τη λάμπα είναι 0,436 A και ότι το ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ των ακροδεκτών του είναι 4,36 V. Το αποτέλεσμα είναι σύμφωνο με την ενεργειακή ισορροπία της άσκησης, καθώς μαζί οι τρεις μπαταρίες μπορούν να προσφέρουν μέγιστο 4,5 V.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
