ה אגודה של גנרטורים חשמליים נוגע לאופן שבו מכשירים אלה מחוברים ל- מעגל חשמלי. בהתאם לצורך, ניתן לשייך את הגנרטורים בסדרות או במקביל. בְּ אִרגוּןבמחוללי סדרות, להוסיף את כוחות אלקטרומוטוריים גנרטורים בודדים, כמו גם שלהם התנגדויות חשמליות פנימי, במקרה שהגנרטורים הללו אמיתיים.
קרא גם: 5 דברים שכדאי לדעת על חשמל
מוּשָׂג
איגוד הגנרטורים בסדרות מבטיח שנוכל לספק א כוח אלקטרומוטיבי גדול יותר מאשר שרק גנרטור יוכל להציע מעגל חשמלי. לדוגמא: אם מעגל פועל במתח חשמלי של 4.5 וולט, ויש לנו סוללות 1.5 וולט בלבד, אפשר לחבר אותן בסדרה כך שנחיל פוטנציאל של 4.5 וולט על מעגל זה.
דוגמה פשוטה ודידקטית הכוללת את שיוך הגנרטורים בסדרות היא ה- ניסוי סוללת לימון. בזה אנו מחברים כמה לימונים בסדרה, כך שהפוטנציאל החשמלי שמייצרים הפירות גדול מספיק כדי להדליק נורה קטנה.
כאשר מזווגים בסדרה, ניתן להשתמש בלימונים להדלקת מנורה.
באיגוד הגנרטורים בסדרה, כל הגנרטורים הם מחובר באותו ענף של המעגל, ומסיבה זו, כולם יהיו נחצה על ידי אותו זרם חשמלי. ה כוח אלקטרומוטיבי הסך המוצע למעגל נקבע על ידי סכום הכוחות האלקטרו-מוטוריים של כל אחד מהגנרטורים.
למרות היותו שימושי מאוד עבור יישומים רבים, חיבור גנרטורים אמיתיים בסדרות מרמז על התנגדות חשמלית מוגברת של המעגל, ולכן, כמות גדולה יותר של אנרגיה תתפזר בצורה של חום דרך ה- אפקט ג'ול.
ראה גם: מהירות הזרם החשמלי
נוסחאות חשובות
על פי המשוואה האופיינית לגנרטורים, הכוח החשמלי (ε) מייצג את כל האנרגיה שגנרטור יכול לייצר. עם זאת, חלק מהאנרגיה הזו מתפוגגת (r.i) על ידי ההתנגדות הפנימית של הגנרטורים עצמם. באופן זה האנרגיה שמספק המעגל ניתנת על ידי ה- מתח שימושי (U):
Uu - מתח שימושי (V)
ε - כוח אלקטרומוטיבי (V)
ראני - התנגדות פנימית (Ω)
אני - זרם חשמלי (A)
כאשר אנו מחברים גנרטורים בסדרה, אנו פשוט מוסיפים את כוחותיהם האלקטרו-מוטוריים כמו גם את הפוטנציאלים המופצים על ידי ההתנגדות הפנימית שלהם. בכך אנו מוצאים את חוק פויל. על פי חוק זה, ניתן לחשב את עוצמת הזרם החשמלי המופק על ידי התאחדות של n גנרטורים:
Σε - סכום הכוחות האלקטרומטיביים (V)
Σראני —סכום ההתנגדות הפנימית של הגנרטורים (Ω)
אניט - זרם מעגל כולל (A)
בניתוח הביטוי הקודם נוכל לראות שהוא מאפשר לנו לחשב את הזרם החשמלי שנוצר במעגל. לשם כך, היא מספרת את סכום הכוחות האלקטרומטיביים חלקי סכום ההתנגדויות הפנימיות. עם זאת, החוק המוצג מוחל רק על התאחדות גנרטורים בסדרה, אם ישנם נגדים חיצוניים לאיגוד הגנרטורים. ניתן לחשב את הזרם החשמלי של המעגל באמצעות הנוסחה הבאה:
רשווה ערך - התנגדות מעגל שווה (Ω)
דוגמה למצב זה מוצגת באיור הבא. בו יש לנו שני גנרטורים (סוללות) המחוברים בסדרה המחוברים לשני התנגדות חשמליות (מנורות), המחוברים גם הם בסדרה.
באיור יש לנו שני גנרטורים המשויכים בסדרה המחוברים לשתי מנורות, מחוברים גם הם בסדרה.
סיכום
כאשר משייכים גנרטורים בסדרה, כל הגנרטורים מחוברים לאותו ענף (חוט).
בסוג זה של שיוך, כל הגנרטורים עוברים על ידי אותו זרם חשמלי.
כאשר הוא מחובר בסדרה, הכוח האלקטרומטיבי של איגוד הגנרטורים ניתן על ידי סכום הכוחות האלקטרו-מוטוריים הבודדים.
ההתנגדות המקבילה של איגוד הגנרטורים בסדרה ניתנת על ידי סכום ההתנגדויות האישיות.
בהתאחדות סדרתית, כוח האלקטרו-מנוע המסופק למעגל גדל. עם זאת, גדלה גם כמות האנרגיה המופזרת על ידי אפקט הג'ול.
בדוק כמה תרגילים נפתרים בנושא שיוך גנרטורים בסדרות למטה והבנו עוד בנושא.
ראה גם:טריקים בנוסחת פיסיקה
תרגילים נפתרו
שאלה 1) שני גנרטורים אמיתיים, כפי שמוצג באיור הבא, עם כוחות אלקטרומוטוריים שווים ל- 10 V ו- 6 V, בהתאמה, והתנגדות פנימית של 1 Ω כל אחת, משויכות בסדרה ומחוברות לנגד של 10 Ω. חשב את הזרם החשמלי העובר דרך הנגד הזה.
א) 12.5 א
ב) 2.50 א
ג) 1.33 א
ד) 2.67 א
ה) 3.45 א
תבנית: אות ג '
פתרון הבעיה:
בואו נחשב את הזרם החשמלי הכולל במעגל. לשם כך נשתמש בחוק פוייה עבור גנרטורים המחוברים בסדרות:
בחישוב שנעשה הוספנו את הכוחות האלקטרו-מוטוריים המיוצרים על ידי כל אחד מהגנרטורים (10 וולט ו -6 וולט) וחילקנו זאת ערך על ידי המודול של ההתנגדות המקבילה של המעגל (10 Ω) עם סכום ההתנגדות הפנימית (1 Ω) גנרטורים. לפיכך, אנו מוצאים זרם חשמלי של 1.33 A.
שאלה 2) שלושה גנרטורים זהים, של 15 וולט כל אחד ו 0.5 אינטרא של התנגדות פנימית, מחוברים בסדרה לסט של 3 נגדים של 30 Ω כל אחד, מחוברים במקביל זה לזה. קבע את חוזק הזרם החשמלי שנוצר במעגל.
א) 2.8 א
ב) 3.9 א
ג) 1.7 א
ד) 6.1 א
ה) 4.6 א
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה:
כדי לפתור תרגיל זה, יש צורך לקבוע תחילה את מודול ההתנגדות המקבילה של שלושת הנגדים החיצוניים. מכיוון ששלושת הנגדים הללו 30 Ω מחוברים במקביל, ההתנגדות המקבילה של חיבור זה תהיה 10 Ω:
לאחר שנעשה זאת, נוכל לעבור לשלב הבא, בו אנו מוסיפים את הפוטנציאלים החשמליים של כל גנרטור ומחלקים את התוצאה בסכום ההתנגדות המקבילה והפנימית:
כאשר אנו מיישמים את הערכים בחוק פוילה אנו מוצאים זרם חשמלי בעוצמה השווה ל- 3.9 A. לכן החלופה הנכונה היא האות ב '.
שאלה 3) שתי סוללות זהות של 1.5 וולט כל אחת והתנגדות פנימית של 0.1 Ω קשורות בסדרה עם מנורת התנגדות השווה ל 10.0 Ω. הזרם החשמלי העובר דרך המנורה והמתח החשמלי בין המסופים שלה, בהתאמה, שווה ל:
א) 0.350 A ו- 2.50 וולט
ב) 0.436 A ו- 4.36 V
ג) 0.450 A ו- 4.50 וולט
ד) 0.300 A ו -5.0 וולט
ה) 0.125 A ו- 1.25 V
תבנית: אות ב '
פתרון הבעיה:
באמצעות החוק של פויל, אנו יכולים למצוא את המודול של הזרם החשמלי העובר דרך המנורה, נצפה:
החישוב שבוצע מאפשר לנו לקבוע שהזרם החשמלי שעובר דרך המנורה הוא 0.436 A וכי הפוטנציאל החשמלי בין המסופים שלו הוא 4.36 V. התוצאה עולה בקנה אחד עם מאזן האנרגיה של התרגיל, שכן שלוש הסוללות יחד יכולות לספק מקסימום 4.5 וולט.
על ידי רפאל הלרברוק
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm