גנרטור חשמלי וכוח אלקטרו

גנרטורים חשמליים הם מכשירים להמיר אֵנֶרְגִיָהמֵכָנִיקָה, כִּימִיָה או אפילו. סוֹלָרִי ב אֵנֶרְגִיָהחשמלי. האנרגיה המופקת על ידי גנרטורים יכולה לשמש להפעלת מעגלים חשמליים. ראה להלן כמה דוגמאות לגנרטורים:

→ סוללות

→ סוללות

→ גנרטורים המופעלים על ידי דיזל

→ תחנות כוח הידרואלקטריות

→ צמחי שמש (פלטות פוטו-וולטאיות)

→ תחנות כוח רוח

→ תחנות כוח גרעיניות

התופעה המשמשת כמה מהגנרטורים לעיל כדי להפוך אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית נקראת השראות אלקטרומגנטיתתהליך זה מורכב משינוי ה- שטף שדה מגנטי מעל לולאה מוליכה, ובכך מקדם את הופעתה של א זרם חשמלי מתחלף.

ראה גם: גילוי האינדוקציה האלקטרומגנטית

בְּ צלחותפוטו וולטאי, בתורם, מסוגלים להפוך את האנרגיה הקיימת ב גלים אלקטרומגנטיים בחשמל דרך אפקט פוטואלקטרי.

כוח אלקטרומוטיבי

ה כוחאלקטרומוטורי (FEM) תואם את כל הפוטנציאל החשמלי שניתן לייצר על ידי גנרטור. כאשר הוא מחובר למעגל, חלק מהאנרגיה הנוצרת היא התפוגג בצורה של חום עקב היווצרות של a זרם חשמלי בְּתוֹך. תופעה זו, הנקראת אפקט ג'ול, זה קורה כי לגנרטורים יש מסוים התנגדות פנימיתלכן, אין גנרטור מושלם.

ניתן להבין את הכוח האלקטרומטיבי כמו כמות האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית שמספקים גנרטורים לכל יחידת מטען חשמלי:

אנו יכולים לחשב את הכוח החשמלי המופק על ידי גנרטור באמצעות המשוואה הבאה:

AND - כוח אלקטרומוטורי [V]
U - מתח חשמלי שמיש [V]
ר_אני- התנגדות פנימית של גנרטור [Ω]
אני - זרם חשמלי [A]

המשוואה לעיל מרמזת על חלק זה של הפיק אנרגיה על ידי גנרטור (AND) é נהג להתקשר מכשירים אלקטרוניים (U), וחלק אחר הוא התפוגג(ר_אני.אני). באמצעות משוואת הכוח האלקטרו-מוטורי, ניתן להסיק את ה- משוואה אופיינית לגנרטורים, שמספק לנו את מתח שמיש(U_U) על ידי מעגל המופעל על ידי גנרטור אמיתי:

מפת חשיבה: גנרטורים

* להורדת מפת הנפש, לחץ כאן!

ייצוג הגנרטור במעגל

גנרטורים מיוצגים בדרך כלל במעגלים, אשר התרשים שלהם מוצג להלן:

בגנרטורים, ה- זרם חשמלי (במובן המקובל) חייב תמיד לזרום מה- קטן יותר ל גדול יותרפוטנציאלחשמלי, הודגמה על ידי בָּרקטן (-) ועבור בר גדול (+), בהתאמה. ייצוג זה מציין כי הזרם החשמלי צובר אנרגיה כאשר הוא עובר דרך הגנרטור. ההתנגדות ר_אני המוצג במעגל הוא התנגדות פנימית של הגנרטור.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

עקומה אופיינית של גנרטורים

העקומה האופיינית של גנרטורים היא א יָשָׁרכְּלַפֵּי מַטָה ב ראשוןרָבִיעַ שֶׁל שָׁטוּחַקרטזי. מייצג את ירידת המתח בתוך הגנרטור וניתן להבין אותם באופן הבא:

1. אם הזרם שנוצר על ידי הגנרטור הוא אפס (i = 0), אז שום אנרגיה לא תתפוגג. לכן, כל המתח המיוצר יהיה הכוח האלקטרומטיבי עצמו (U = E).

2. אם הגנרטור הוא קצר חשמלי, מחובר ישירות למסופים החיוביים והשליליים באמצעות חוט ללא התנגדות, יופק הזרם המרבי האפשרי. אם אותו גנרטור מחובר למעגל ומייצר זרם כזה, ההתנגדות הפנימית שלו תצרוך את כל האנרגיה המיוצרת. באופן זה, הפוטנציאל שקבע הגנרטור יהיה בטל (U = 0). שעון:
   

AND - כוח אלקטרומוטורי [V]
ר_אני- התנגדות פנימית של גנרטור [Ω]
אני_סמ"ק - זרם חשמלי קצר חשמלי [A]

באמצעות החוק הראשון של אוהם, אנו יכולים להשתמש במידע הכלול בעקומה האופיינית של גנרטורים לחישוב ההתנגדות הפנימית שלהם. שעון:

ראה גם: חוק אוהם

כוח חשמלי בגנרטורים

כוח חשמלי הוא כמות סקלרית הנמדדת, בדרך כלל בוואט (או יחידות נגזרות). מייצג את קצב השינוי של האנרגיה החשמלית כפונקציה של זמן. בגנרטורים ישנם שלושה סוגים של חשמל:

• הספק חשמלי כולל: תואם את כל הכוח החשמלי המופק על ידי הגנרטורים. זה ניתן על ידי המשוואה:
  

• כוח חשמלי שמיש: חשמל זמין למעגל החשמלי. ניתן לחשב אותו באמצעות המשוואה הבאה:
  

• כוח חשמלי מתפזר: חשמל שנצרך על ידי אפקט הג'ול עקב מעבר זרם חשמלי דרך ההתנגדות הפנימית של הגנרטורים.
  

  

לכן, ניתן לסנתז את מאזן האנרגיה בגנרטורים על ידי המשוואות הבאות:

הכנסות מחולל

ההכנסה של גנרטורים היא א גְדוּלָהפיזיקהחסר מימדים אשר מציין את קיבולת גנרטור בהפיכה צורה כלשהי של אנרגיה ב חַשְׁמַל. ההכנסה של הגנרטורים ניתנת על ידי סיבה בין ה פוטנציאלחשמלימוֹעִיל ושלך כוחאלקטרומוטורי:

על ידי רפאל הלרברוק

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

הלרברוק, רפאל. "גנרטורים חשמליים וכוח חשמלי"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-eletricos-forca-eletromotriz.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.