DE associatie van elektrische generatoren betreft hoe deze apparaten zijn aangesloten op een elektrisch circuit. Afhankelijk van de behoefte is het mogelijk om de generatoren in serie of parallel te koppelen. Bij Vereniginginserie generatoren, tel de. op elektromotorische krachten individuele generatoren, evenals hun elektrische weerstanden: intern, in het geval dat deze generatoren echt zijn.
Lees ook: 5 dingen die u moet weten over elektriciteit
Concept
De combinatie van generatoren in serie zorgt ervoor dat we een grotere elektromotorische kracht dan alleen een generator een elektrisch circuit kan bieden. Bijvoorbeeld: als een schakeling werkt onder een elektrische spanning van 4,5 V, en we hebben maar 1,5 V batterijen, dan is het mogelijk deze in serie te schakelen zodat we een potentiaal van 4,5 V op deze schakeling leggen.
Een eenvoudig en didactisch voorbeeld van de associatie van generatoren in serie is de citroen batterij experiment. Hierin verbinden we verschillende citroenen in serie, zodat het elektrische potentieel dat door de vruchten wordt geproduceerd groot genoeg is om een klein lampje te laten branden.
In serie gekoppeld kunnen citroenen worden gebruikt om een lamp aan te steken.
In de associatie van generatoren in serie zijn alle generatoren: aangesloten op dezelfde tak van het circuit, en om die reden zal iedereen zijn door dezelfde gekruist elektrische stroom. DE elektromotorische kracht totaal aangeboden aan het circuit wordt bepaald door de som van de elektromotorische krachten van elk van de generatoren.
Ondanks dat het zeer nuttig is voor veel toepassingen, impliceert het in serie schakelen van echte generatoren een verhoogde elektrische weerstand van het circuit, en daarom zal een grotere hoeveelheid energie worden afgevoerd in de vorm van warmte, via de joule-effect.
Zie ook: De snelheid van elektrische stroom
Belangrijke formules
Volgens de karakteristieke vergelijking van generatoren vertegenwoordigt de elektromotorische kracht (ε) alle energie die een generator kan produceren. Een deel van deze energie wordt echter gedissipeerd (r.i) door de eigen interne weerstand van de generatoren. Op deze manier wordt de energie die wordt geleverd door het circuit gegeven door de nuttige spanning (U):
ujij — Nuttige spanning (V)
ε — elektromotorische kracht (V)
rik — interne weerstand (Ω)
ik — elektrische stroom (A)
Wanneer we generatoren in serie aansluiten, voegen we gewoon hun elektromotorische krachten toe, evenals de potentialen die worden gedissipeerd door hun interne weerstanden. Door dit te doen, vinden we de wet van pouillet. Volgens deze wet kan de intensiteit van de elektrische stroom die wordt geproduceerd door een combinatie van n generatoren worden berekend op basis van de volgende uitdrukking:
Σε — Som van elektromotorische krachten (V)
Σrik —som van de interne weerstanden van de generatoren (Ω)
ikT — totale circuitstroom (A)
Als we de vorige uitdrukking analyseren, kunnen we zien dat we hiermee de elektrische stroom kunnen berekenen die in het circuit wordt gevormd. Om dit te doen, vertelt ze de som van elektromotorische krachten gedeeld door de som van interne weerstanden. De getoonde wet wordt echter alleen toegepast op de associatie van generatoren in serie, als er weerstanden zijn buiten de associatie van generatoren. De elektrische stroom van het circuit kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Rgelijk aan — Equivalente circuitweerstand (Ω)
Een voorbeeld van deze situatie is weergegeven in de volgende afbeelding. Daarin hebben we twee generatoren (batterijen) in serie geschakeld die zijn verbonden met twee elektrische weerstanden (lampen), ook in serie geschakeld.
In de figuur hebben we twee generatoren die in serie zijn verbonden, verbonden met twee lampen, ook in serie geschakeld.
Samenvatting
Bij het in serie koppelen van generatoren worden alle generatoren op dezelfde aftakking (draad) aangesloten.
Bij dit type associatie worden alle generatoren door dezelfde elektrische stroom geleid.
Wanneer in serie geschakeld, wordt de elektromotorische kracht van de associatie van generatoren gegeven door de som van de individuele elektromotorische krachten.
De equivalente weerstand van de associatie van generatoren in serie wordt gegeven door de som van de individuele weerstanden.
In serieassociatie neemt de elektromotorische kracht die aan het circuit wordt geleverd toe. De hoeveelheid energie die door het Joule-effect wordt gedissipeerd, neemt echter ook toe.
Bekijk hieronder enkele opgeloste oefeningen over de associatie van generatoren in series en leer meer over het onderwerp.
Zie ook:Fysische formuletrucs
opgeloste oefeningen
Vraag 1) Twee echte generatoren, zoals weergegeven in de volgende afbeelding, met elektromotorische krachten gelijk aan 10 V en 6 V, respectievelijk, en interne weerstanden van elk 1 Ω, zijn in serie verbonden en verbonden met een weerstand van 10 Ω. Bereken de elektrische stroom die door deze weerstand gaat.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Sjabloon: Letter C
Resolutie:
Laten we de totale elektrische stroom in het circuit berekenen. Hiervoor gebruiken we de wet van Pouillet voor generatoren die in serie zijn geschakeld:
In de gemaakte berekening hebben we de elektromotorische krachten die door elk van de generatoren worden geproduceerd (10 V en 6 V) opgeteld en gedeeld and waarde door de modulus van de equivalente weerstand van het circuit (10 ) met de som van de interne weerstanden (1 Ω) van de generatoren. We vinden dus een elektrische stroom van 1,33 A.
Vraag 2) Drie identieke generatoren, van elk 15 V en 0,5 interne weerstand, zijn in serie verbonden met een set van 3 weerstanden van elk 30 Ω, die parallel aan elkaar zijn geschakeld. Bepaal de sterkte van de elektrische stroom die in het circuit wordt gevormd.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6.1 A
e) 4,6 A
Sjabloon: Letter B
Resolutie:
Om deze oefening op te lossen, is het noodzakelijk om eerst de modulus van de equivalente weerstand van de drie externe weerstanden te bepalen. Aangezien deze drie weerstanden van 30 parallel zijn geschakeld, is de equivalente weerstand van deze verbinding 10 Ω:
Zodra dit is gebeurd, kunnen we doorgaan naar de volgende stap, waarin we de elektrische potentialen van elke generator optellen en het resultaat delen door de som van de equivalente en interne weerstand:
Wanneer we de waarden in de wet van Pouillet toepassen, vinden we een elektrische stroom met een intensiteit gelijk aan 3,9 A. Daarom is het juiste alternatief de letter B.
Vraag 3) Twee identieke batterijen van elk 1,5 V en een interne weerstand van 0,1 zijn in serie verbonden met een lamp met een weerstand gelijk aan 10,0. De elektrische stroom die door de lamp gaat en de elektrische spanning tussen de klemmen zijn respectievelijk gelijk aan:
a) 0,350 A en 2,50 V
b) 0,436 A en 4,36 V
c) 0,450 A en 4,50 V
d) 0,300 A en 5,0 V
e) 0,125 A en 1,25 V
Sjabloon: Letter B
Resolutie:
Door de wet van Pouillet kunnen we de module van de elektrische stroom die door de lamp gaat, vinden, observeren:
De gemaakte berekening stelt ons in staat om te bepalen dat de elektrische stroom die door de lamp gaat, 0,436 A is en dat de elektrische potentiaal tussen de klemmen 4,36 V is. Het resultaat is consistent met de energiebalans van de oefening, aangezien de drie batterijen samen maximaal 4,5 V kunnen leveren.
Door mij Rafael Helerbrock
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm