THE yhdistys sähkögeneraattorit huoli siitä, miten nämä laitteet on kytketty a virtapiiri. Tarpeesta riippuen generaattorit voidaan liittää sarjaan tai rinnakkain. Klo Yhdistyssisäänsarjan generaattorit, lisää yhteen sähkömoottorivoimat yksittäiset generaattorit sekä heidän sähköiset vastukset sisäiset, jos nämä generaattorit ovat todellisia.
Lue myös: 5 asiaa, jotka sinun tulisi tietää sähköstä
Konsepti
Generaattoreiden yhdistys sarjaan varmistaa, että voimme tarjota a suurempi sähkömoottori kuin vain generaattori pystyisi tarjoamaan sähköpiirin. Esimerkiksi: jos piiri toimii 4,5 V: n sähköjännitteellä ja meillä on vain 1,5 V: n paristoja, on mahdollista liittää ne sarjaan siten, että käytämme 4,5 V: n potentiaalia tähän piiriin.
Yksinkertainen ja didaktinen esimerkki generaattoreiden yhdistämisestä sarjaan on sitruunaparistokokeilu. Tässä yhdistämme useita sitruunoita sarjaan niin, että hedelmien tuottama sähköpotentiaali on riittävän suuri pienen lampun kytkemiseksi päälle.
Yhdistettynä sarjaan sitruunoita voidaan käyttää lampun sytyttämiseen.
Generaattorien sarjassa kaikki generaattorit ovat kytketty samaan piirin haaraan, ja tästä syystä kaikki tulevat olemaan ylittää sama sähkövirta. THE sähkömoottorin voima piirille tarjottu kokonaismäärä määräytyy kunkin generaattorin sähkömoottorivoimien summalla.
Huolimatta siitä, että todellisten generaattorien yhdistäminen sarjaan on erittäin hyödyllistä monissa sovelluksissa, a lisääntynyt sähköinen vastus piirin ja siten suurempi energiamäärä häviää lämmön muodossa joule-vaikutus.
Katso myös: Sähkövirran nopeus
Tärkeät kaavat
Generaattoreiden ominaisyhtälön mukaan sähkömoottori (e) edustaa kaikkea energiaa, jonka generaattori voi tuottaa. Osa tästä energiasta kuitenkin häviää (r.i) generaattoreiden omalla sisäisellä vastuksella. Tällä tavalla piirin antama energia saadaan hyödyllinen jännite (U):
Uu - Hyödyllinen jännite (V)
ε - sähkömoottori (V)
ri - sisäinen vastus (Ω)
i - sähkövirta (A)
Kun yhdistämme generaattorit sarjaan, lisätään vain niiden sähkömoottorivoimat sekä potentiaalit, jotka niiden sisäiset vastukset hajauttavat. Tekemällä tämän löydämme pouilletin laki. Tämän lain mukaan n generaattorin yhdistämisen tuottaman sähkövirran intensiteetti voidaan laskea seuraavan lausekkeen perusteella:
Σε - Sähkömoottorivoimien summa (V)
Σri —Generaattoreiden sisäisten vastusten summa (Ω)
iT - piirin kokonaisvirta (A)
Analysoimalla edellistä lauseketta voimme nähdä, että sen avulla voimme laskea piirissä muodostuvan sähkövirran. Tehdäkseen niin hän kertoo sähkömoottorivoimien summa jaettuna sisäisten vastusten summalla. Esitettyä lakia sovelletaan kuitenkin vain generaattoreiden yhdistykseen sarjaan, jos generaattoreiden liitoksen ulkopuolella on vastuksia. Piirin sähkövirta voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
Req - Vastaava piirin vastus (Ω)
Seuraava kuva on esimerkki tilanteesta. Siinä meillä on kaksi sarjaan kytkettyä generaattoria (paristoa), jotka on kytketty kahteen sähkövastukseen (lamppuun), jotka on myös kytketty sarjaan.
Kuvassa on kaksi sarjaan liitettyä generaattoria, jotka on kytketty kahteen lamppuun, jotka on myös kytketty sarjaan.
Yhteenveto
Kun generaattorit yhdistetään sarjaan, kaikki generaattorit kytketään samaan haaraan (johtoon).
Tämän tyyppisessä yhdistämisessä kaikki generaattorit kulkevat samalla sähkövirralla.
Sarjaan kytkettynä generaattorien yhdistämisen sähkömoottori saadaan yksittäisten sähkömoottorivoimien summalla.
Generaattorien yhdistämisen vastaava resistanssi sarjaan saadaan yksittäisten vastusten summasta.
Sarjayhteydessä piiriin syötetty sähkömoottorivoima kasvaa. Joule-vaikutuksen aiheuttama energian määrä kasvaa kuitenkin myös.
Katso joitain ratkaistuja harjoituksia generaattorien yhdistämisestä alla olevissa sarjoissa ja ymmärrä lisää aiheesta.
Katso myös:Fysiikan kaavatemppuja
ratkaistut harjoitukset
Kysymys 1) Kaksi seuraavassa kuvassa esitettyä todellista generaattoria, joiden sähkömoottorivoimat ovat 10 V ja 6 V, ja sisäiset vastukset 1 Ω, yhdistetään sarjaan ja kytketään vastukseen 10 Ω. Laske tämän vastuksen läpi kulkeva sähkövirta.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Sapluuna: Kirjain C
Resoluutio:
Lasketaan piirin kokonaissähkövirta. Tätä varten käytämme Pouilletin lakia sarjaan kytketyille generaattoreille:
Tehdyssä laskelmassa lisättiin kunkin generaattorin tuottamat sähkömoottorivoimat (10 V ja 6 V) ja jaettiin tämä arvo piirin vastaavan resistanssin moduulilla (10 Ω) ja piirin sisäisten vastusten (1 Ω) summalla generaattorit. Täten löydämme 1,33 A.
Kysymys 2) Kolme identtistä generaattoria, kumpikin 15 V ja 0,5 sisäisen vastuksen internaalia, on kytketty sarjaan 3 vastuksen sarjaan, joissa kumpikin on 30 Ω, kytketty rinnakkain toistensa kanssa. Määritä piirissä muodostuneen sähkövirran vahvuus.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Sapluuna: Kirjain B
Resoluutio:
Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on ensin määritettävä kolmen ulkoisen vastuksen vastaavan resistanssin moduuli. Koska nämä kolme 30 Ω: n vastusta on kytketty rinnakkain, tämän yhteyden ekvivalenttivastus on 10 Ω:
Kun tämä on tehty, voimme siirtyä seuraavaan vaiheeseen, jossa lisätään kunkin generaattorin sähköpotentiaalit ja jaetaan tulos ekvivalentin ja sisäisen vastuksen summalla:
Kun sovellamme Pouilletin lain arvoja, löydämme sähkövirran, jonka intensiteetti on 3,9 A. Siksi oikea vaihtoehto on B-kirjain.
Kysymys 3) Kaksi identtistä 1,5 V: n paristoa ja 0,1 Ω: n sisäinen vastus on kytketty sarjaan 10,0 Ω: n vastuslampun kanssa. Lampun läpi kulkeva sähkövirta ja sen liittimien välinen sähköjännite ovat vastaavasti:
a) 0,350 A ja 2,50 V
b) 0,436 A ja 4,36 V
c) 0,450 A ja 4,50 V
d) 0,300 A ja 5,0 V
e) 0,125 A ja 1,25 V
Sapluuna: Kirjain B
Resoluutio:
Pouilletin lain kautta voimme löytää lampun läpi kulkevan sähkövirran moduulin, tarkkailla:
Tehdyn laskelman avulla voimme määrittää, että lampun läpi kulkeva sähkövirta on 0,436 A ja että sen liittimien välinen sähköpotentiaali on 4,36 V. Tulos on yhdenmukainen harjoituksen energiasaldon kanssa, koska kolme akkua voivat yhdessä tuottaa enintään 4,5 V.
Minun luona. Rafael Helerbrock
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm
