A egyesülete elektromos generátorok aggodalomra ad okot, hogy ezek az eszközök hogyan kapcsolódnak a elektromos áramkör. Az igényektől függően lehetőség van a generátorok soros vagy párhuzamos összekapcsolására. Nál nél Egyesületban bensorozatgenerátorok, add össze a elektromotoros erők az egyes generátorok, valamint azok elektromos ellenállások belső, abban az esetben, ha ezek a generátorok valósak.
Olvassa el: 5 dolog, amit tudnia kell a villamos energiáról
Koncepció
A generátorok soros társítása biztosítja, hogy a nagyobb elektromotoros erő mint csak egy generátor képes lenne elektromos áramkört kínálni. Például: ha egy áramkör 4,5 V elektromos feszültség alatt működik, és csak 1,5 V-os elemekkel rendelkezünk, akkor sorba lehet őket kapcsolni úgy, hogy ezen az áramkörön 4,5 V-os potenciált alkalmazzunk.
Egyszerű és didaktikus példa, amely magában foglalja a generátorok soros társítását citromelem kísérlet. Ebben több citromot kötünk össze sorban úgy, hogy a gyümölcsök által termelt elektromos potenciál elég nagy legyen ahhoz, hogy egy kis izzót bekapcsolhasson.
Sorozatban párosítva citrommal lehet meggyújtani a lámpát.
A generátorok soros társításában az összes generátor az az áramkör ugyanazon ágán csatlakozik, és ezért mindenki az lesz keresztezi ugyanaz elektromos áram. A elektromos erő Az áramkör számára felajánlott teljes értéket az egyes generátorok elektromotoros erőinek összege határozza meg.
Annak ellenére, hogy nagyon sok alkalmazás számára hasznos, a valós generátorok soros összekapcsolása azt jelenti, hogy a megnövekedett elektromos ellenállás áramkörében, és ennélfogva nagyobb mennyiségű energia hevül el hő formájában, a joule hatás.
Lásd még: Az elektromos áram sebessége
Fontos képletek
A generátorok jellemző egyenlete szerint az elektromotoros erő (ε) képviseli az összes energiát, amelyet a generátor képes előállítani. Ennek az energiának egy részét azonban a generátorok saját belső ellenállása oszlatja el (r.i). Ily módon az áramkör által szolgáltatott energiát a hasznos feszültség (U):
Uu - Hasznos feszültség (V)
ε - elektromotoros erő (V)
rén - belső ellenállás (Ω)
én - elektromos áram (A)
Amikor generátorokat sorba kötünk, hozzáadjuk az elektromotoros erőket, valamint a belső ellenállásaik által eloszlatott potenciálokat. Ezzel megtaláljuk a pouillet törvénye. E törvény szerint az n generátorok társulása által létrehozott elektromos áram intenzitása a következő kifejezés alapján számítható:
Σε - Az elektromotoros erők összege (V)
Σrén - a generátorok belső ellenállásának összege (Ω)
énT - teljes áramkör (A)
Az előző kifejezést elemezve láthatjuk, hogy ez lehetővé teszi számunkra az áramkörben képződő elektromos áram számítását. Ehhez elmondja a az elektromotoros erők összege osztva a belső ellenállások összegével. A bemutatott törvény azonban csak a generátorok soros társítására vonatkozik, ha vannak ellenállások a generátorok társulásán kívül. Az áramkör elektromos áramát a következő képlet segítségével lehet kiszámítani:
Regyenértékű - egyenértékű áramkörellenállás (Ω)
Erre a helyzetre mutat példát a következő ábra. Ebben két, sorba kapcsolt generátor (akkumulátor) van, amelyek két elektromos ellenállással (lámpával) vannak összekötve, szintén sorosan.
Az ábrán két generátor van sorba kapcsolva, amelyek két lámpához vannak csatlakoztatva, szintén sorozatban.
Összegzés
A generátorok soros társításakor az összes generátor ugyanahhoz az ághoz (vezetékhez) csatlakozik.
Ebben a típusú társításban az összes generátort ugyanazon elektromos áram járja át.
Sorba kapcsolt állapotban a generátorok társulásának elektromotoros erejét az egyes elektromotoros erők összege adja meg.
A generátorok soros társulásának egyenértékű ellenállását az egyes ellenállások összege adja.
Soros asszociációban az áramkörbe táplált elektromotoros erő növekszik. A Joule-effektus által elvezetett energiamennyiség azonban szintén növekszik.
Nézze meg az alábbiakban néhány megoldott gyakorlatot a generátorok társításáról az alábbiakban, és tudjon meg többet a témáról.
Lásd még:A fizika képletei
megoldott gyakorlatok
1. kérdés) Két valós generátor, a következő ábrán látható módon, 10 V és 6 V elektromotoros erőkkel, és egyenként 1 Ω-os belső ellenállások sorba vannak kapcsolva, és egy 10 Ω. Számítsa ki az ellenállást áthaladó elektromos áramot.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Sablon: C betű
Felbontás:
Számítsuk ki az áramkör teljes elektromos áramát. Ehhez Pouillet törvényét fogjuk használni a sorba kapcsolt generátorokra:
Az elvégzett számításhoz összeadtuk az egyes generátorok által előállított elektromotoros erőket (10 V és 6 V), és ezt elosztottuk érték az áramkör egyenértékű ellenállásának modulusával (10 Ω) a belső ellenállások összegével (1 Ω) generátorok. Így 1,33 A elektromos áramot találunk.
2. kérdés) Három azonos generátor, egyenként 15 V-os és 0,5 belső belső ellenállású interna, sorba vannak kapcsolva egy-egy 3, egyenként 30 Ω-os ellenállással, amelyek egymással párhuzamosan vannak összekötve. Határozza meg az áramkörben kialakult elektromos áram erősségét.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Sablon: B betű
Felbontás:
A gyakorlat megoldásához először meg kell határozni a három külső ellenállás egyenértékű ellenállásának modulusát. Mivel ez a három 30 Ω-os ellenállás párhuzamosan van csatlakoztatva, ennek a csatlakozásnak az egyenértékű ellenállása 10 Ω lesz:
Ha ez megtörtént, folytathatjuk a következő lépéssel, amelyben összeadjuk az egyes generátorok elektromos potenciáljait, és elosztjuk az eredményt az ekvivalens és a belső ellenállás összegével:
Amikor alkalmazzuk a Pouillet-törvényben szereplő értékeket, 3,9 A intenzitású elektromos áramot találunk. Ezért a helyes alternatíva a B betű.
3. kérdés Két azonos 1,5 V-os és 0,1 Ω belső ellenállású akkumulátor sorba van kapcsolva egy 10,0 Ω-os ellenállású lámpával. A lámpán áthaladó elektromos áram és a kapcsa közötti elektromos feszültség egyenlő:
a) 0,350 A és 2,50 V
b) 0,436 A és 4,36 V
c) 0,450 A és 4,50 V
d) 0,300 A és 5,0 V
e) 0,125 A és 1,25 V
Sablon: B betű
Felbontás:
Pouillet törvénye alapján megtalálhatjuk az elektromos áram modulját, amely áthalad a lámpán, figyeljük meg:
Az elvégzett számítás lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a lámpán áthaladó elektromos áram 0,436 A, és a kapcsa közötti elektromos potenciál 4,36 V. Az eredmény összhangban van a gyakorlat energiamérlegével, mivel a három elem együttesen legfeljebb 4,5 V feszültséget képes leadni.
Általam. Rafael Helerbrock
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm
