LA Asociación de generadores electricos se refiere a cómo estos dispositivos están conectados a un circuito eléctrico. Dependiendo de la necesidad, es posible asociar los generadores en serie o en paralelo. A Asociaciónengeneradores de serie, suma el fuerzas electromotrices generadores individuales, así como sus resistencias eléctricas internos, en el caso de que estos generadores sean reales.
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Concepto
La asociación de generadores en serie asegura que podamos proporcionar un mayor fuerza electromotriz de lo que solo un generador podría ofrecer un circuito eléctrico. Por ejemplo: si un circuito opera bajo una tensión eléctrica de 4.5 V, y solo tenemos baterías de 1.5 V, es posible conectarlas en serie para que apliquemos un potencial de 4.5 V en este circuito.
Un ejemplo sencillo y didáctico que involucra la asociación de generadores en serie es el experimento de la batería de limón. En este conectamos varios limones en serie para que el potencial eléctrico producido por las frutas sea lo suficientemente grande como para encender una pequeña bombilla.
Cuando se combinan en serie, los limones se pueden usar para encender una lámpara.
En la asociación de generadores en serie, todos los generadores son conectado en la misma rama del circuito, y por eso todos estarán atravesado por el mismo corriente eléctrica. LA fuerza electromotriz El total ofrecido al circuito está determinado por la suma de las fuerzas electromotrices de cada uno de los generadores.
A pesar de ser muy útil para muchas aplicaciones, conectar generadores reales en serie implica un aumento de la resistencia eléctrica del circuito, y, por tanto, una mayor cantidad de energía se disipará en forma de calor, a través del efecto joule.
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Fórmulas importantes
Según la ecuación característica de los generadores, la fuerza electromotriz (ε) representa toda la energía que puede producir un generador. Sin embargo, parte de esta energía se disipa (r.i) por la propia resistencia interna de los generadores. De esta forma, la energía que suministra el circuito viene dada por el voltaje útil (U):
Utu - Tensión útil (V)
ε - fuerza electromotriz (V)
rI - resistencia interna (Ω)
I - corriente eléctrica (A)
Cuando conectamos generadores en serie, simplemente sumamos sus fuerzas electromotrices así como los potenciales disipados por sus resistencias internas. Al hacer esto, encontramos el ley de pouillet. De acuerdo con esta ley, la intensidad de la corriente eléctrica producida por una asociación de n generadores se puede calcular en base a la siguiente expresión:
Σε - Suma de fuerzas electromotrices (V)
ΣrI —Suma de las resistencias internas de los generadores (Ω)
IT - corriente total del circuito (A)
Analizando la expresión anterior, podemos ver que nos permite calcular la corriente eléctrica que se forma en el circuito. Para hacerlo, relata el suma de fuerzas electromotrices dividida por la suma de resistencias internas. Sin embargo, la ley que se muestra solo se aplica a la asociación de generadores en serie, si existen resistencias externas a la asociación de generadores. La corriente eléctrica del circuito se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Req - Resistencia de circuito equivalente (Ω)
Un ejemplo de esta situación se muestra en la siguiente figura. En él tenemos dos generadores (baterías) conectados en serie que se conectan a dos resistencias eléctricas (lámparas), también conectadas en serie.
En la figura tenemos dos generadores asociados en serie conectados a dos lámparas, también conectados en serie.
Resumen
Al asociar generadores en serie, todos los generadores están conectados a la misma rama (cable).
En este tipo de asociación, todos los generadores son atravesados por la misma corriente eléctrica.
Cuando se conecta en serie, la fuerza electromotriz de la asociación de generadores viene dada por la suma de las fuerzas electromotrices individuales.
La resistencia equivalente de la asociación de generadores en serie viene dada por la suma de las resistencias individuales.
En asociación en serie, la fuerza electromotriz suministrada al circuito aumenta. Sin embargo, la cantidad de energía disipada por el efecto Joule también aumenta.
Vea algunos ejercicios resueltos sobre la asociación de generadores en la serie a continuación y comprenda más sobre el tema.
Vea también:Trucos de fórmulas de física
ejercicios resueltos
Pregunta 1) Dos generadores reales, como se muestra en la siguiente figura, con fuerzas electromotrices iguales a 10 V y 6 V, respectivamente, y resistencias internas de 1 Ω cada una, están asociadas en serie y conectadas a una resistencia de 10 Ω. Calcule la corriente eléctrica que pasa a través de esta resistencia.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Plantilla: Letra c
Resolución:
Calculemos la corriente eléctrica total en el circuito. Para ello, utilizaremos la ley de Pouillet para generadores conectados en serie:
En el cálculo realizado sumamos las fuerzas electromotrices producidas por cada uno de los generadores (10 V y 6 V) y dividimos este valor por el módulo de la resistencia equivalente del circuito (10 Ω) con la suma de las resistencias internas (1 Ω) de la generadores. Así, encontramos una corriente eléctrica de 1,33 A.
Pregunta 2) Tres generadores idénticos, de 15 V cada uno y 0,5 internos de resistencia interna, están conectados en serie a un conjunto de 3 resistencias de 30 Ω cada una, conectadas en paralelo entre sí. Determine la fuerza de la corriente eléctrica formada en el circuito.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Plantilla: Letra b
Resolución:
Para resolver este ejercicio, primero es necesario determinar el módulo de la resistencia equivalente de las tres resistencias externas. Como estas tres resistencias de 30 Ω están conectadas en paralelo, la resistencia equivalente de esta conexión será de 10 Ω:
Una vez hecho esto, podemos pasar al siguiente paso, en el que sumamos los potenciales eléctricos de cada generador y dividimos el resultado por la suma del equivalente y la resistencia interna:
Cuando aplicamos los valores de la ley de Pouillet, encontramos una corriente eléctrica con una intensidad igual a 3.9 A. Por tanto, la alternativa correcta es la letra B.
Pregunta 3) Dos baterías idénticas de 1,5 V cada una y una resistencia interna de 0,1 Ω se asocian en serie con una lámpara de resistencia igual a 10,0 Ω. La corriente eléctrica que atraviesa la lámpara y la tensión eléctrica entre sus terminales son, respectivamente, iguales a:
a) 0.350 A y 2.50 V
b) 0,436 A y 4,36 V
c) 0.450 A y 4.50 V
d) 0.300 A y 5.0 V
e) 0,125 A y 1,25 V
Plantilla: Letra b
Resolución:
A través de la ley de Pouillet, podemos encontrar el módulo de la corriente eléctrica que pasa por la lámpara, observe:
El cálculo realizado nos permite determinar que la corriente eléctrica que pasa por la lámpara es de 0.436 A y que el potencial eléctrico entre sus terminales es de 4.36 V. El resultado es consistente con el balance energético del ejercicio, ya que juntas las tres baterías pueden entregar un máximo de 4.5 V.
Por mí. Rafael Helerbrock
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm
