Połączenie generatorów w szereg

 TEN Stowarzyszenie generatory elektryczne dotyczy tego, w jaki sposób te urządzenia są podłączone do obwód elektryczny. W zależności od potrzeb generatory można łączyć szeregowo lub równolegle. W Stowarzyszeniewgeneratory serii, zsumuj siły elektromotoryczne poszczególne generatory, a także ich rezystancje elektryczne wewnętrzne, w przypadku, gdy te generatory są prawdziwe.

Przeczytaj też: 5 rzeczy, które powinieneś wiedzieć o elektryczności

Pojęcie

Połączenie generatorów w szereg zapewnia, że ​​możemy zapewnić większa siła elektromotoryczna niż tylko generator byłby w stanie zaoferować obwód elektryczny. Na przykład: jeśli obwód pracuje pod napięciem elektrycznym 4,5 V, a mamy tylko baterie 1,5 V, to istnieje możliwość połączenia ich szeregowo tak, aby przykładać na ten obwód potencjał 4,5 V.

Prostym i dydaktycznym przykładem łączenia generatorów w szereg jest is eksperyment z baterią cytrynową. W tym łączymy szeregowo kilka cytryn, tak aby potencjał elektryczny wytwarzany przez owoce był na tyle duży, aby zapalić małą żarówkę.

W połączeniu szeregowo cytryny można wykorzystać do zapalenia lampy.

W połączeniu generatorów szeregowych wszystkie generatory są podłączony na tej samej gałęzi obwodui z tego powodu wszyscy będą everyone przekreślony przez to samo prąd elektryczny. TEN siła elektromotoryczna całkowita oferowana do obwodu jest określona przez sumę sił elektromotorycznych każdego z generatorów.

Pomimo tego, że jest bardzo przydatny w wielu zastosowaniach, łączenie prawdziwych generatorów w szereg oznacza: zwiększona rezystancja elektryczna obwodu, a zatem większa ilość energii zostanie rozproszona w postaci ciepła, poprzez, efekt dżula.

Zobacz też: Prędkość prądu elektrycznego

Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)

Ważne formuły

Zgodnie z charakterystycznym równaniem generatorów siła elektromotoryczna (ε) reprezentuje całą energię, jaką może wytworzyć generator. Jednak część tej energii jest rozpraszana (r.i) przez własny wewnętrzny opór generatorów. W ten sposób energia dostarczana przez obwód jest podawana przez użyteczne napięcie (U):

U_ty — Użyteczne napięcie (V)

ε — siła elektromotoryczna (V)

r_ja — rezystancja wewnętrzna (Ω)

ja — prąd elektryczny (A)

Kiedy łączymy generatory szeregowo, dodajemy tylko ich siły elektromotoryczne oraz potencjały rozpraszane przez ich rezystancje wewnętrzne. Robiąc to, znajdujemy prawo pouilleta. Zgodnie z tym prawem natężenie prądu elektrycznego wytwarzanego przez skojarzenie n generatorów można obliczyć na podstawie następującego wyrażenia:

Σε — Suma sił elektromotorycznych (V)

Σr_ja —suma rezystancji wewnętrznych generatorów (Ω)

ja_T — całkowity prąd obwodu (A)

Analizując poprzednie wyrażenie, widzimy, że pozwala nam ono obliczyć prąd elektryczny, który powstaje w obwodzie. Aby to zrobić, odnosi się do suma sił elektromotorycznych podzielona przez sumę oporów wewnętrznych. Przedstawione prawo stosuje się jednak tylko do powiązania generatorów szeregowo, jeśli istnieją rezystory na zewnątrz powiązania generatorów. Prąd elektryczny obwodu można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

R_równ — Równoważna rezystancja obwodu (Ω)

Przykład takiej sytuacji pokazano na poniższym rysunku. Mamy w nim dwa generatory (baterie) połączone szeregowo, które są połączone z dwoma opornikami elektrycznymi (lampami), również połączonymi szeregowo.

Na rysunku mamy dwa generatory połączone szeregowo połączone z dwiema lampami, również połączone szeregowo.

streszczenie

• Podczas łączenia generatorów szeregowo wszystkie generatory są podłączone do tej samej gałęzi (przewodu).

• W tego typu skojarzeniu przez wszystkie generatory przepływa ten sam prąd elektryczny.

• Po połączeniu szeregowym siła elektromotoryczna połączenia generatorów jest sumą poszczególnych sił elektromotorycznych.

• Równoważna rezystancja połączenia generatorów szeregowych jest podana przez sumę poszczególnych rezystancji.

• W połączeniu szeregowym siła elektromotoryczna dostarczana do obwodu wzrasta. Jednak ilość energii rozpraszanej przez efekt Joule'a również wzrasta.

Zapoznaj się z kilkoma rozwiązanymi ćwiczeniami na temat powiązania generatorów w seriach poniżej i dowiedz się więcej na ten temat.

Zobacz też:Sztuczki z formułami fizyki

rozwiązane ćwiczenia

Pytanie 1) Dwa rzeczywiste generatory, jak pokazano na poniższym rysunku, o siłach elektromotorycznych równych 10 V i 6 V, odpowiednio, a rezystancje wewnętrzne o wartości 1 Ω każda, są połączone szeregowo i podłączone do rezystora 10 Ω. Oblicz prąd elektryczny, który przepływa przez ten rezystor.

a) 12,5 A

b) 2,50 A

c) 1,33 A

d) 2,67 A

e) 3,45 A

Szablon: Litera C

Rozkład:

Obliczmy całkowity prąd elektryczny w obwodzie. W tym celu użyjemy prawa Pouilleta dla generatorów połączonych szeregowo:

W wykonanych obliczeniach dodaliśmy siły elektromotoryczne wytwarzane przez każdy z generatorów (10 V i 6 V) i podzieliliśmy je wartość przez moduł rezystancji zastępczej obwodu (10 Ω) z sumą rezystancji wewnętrznych (1 Ω) generatory. W ten sposób znajdujemy prąd elektryczny 1,33 A.

Pytanie 2) Trzy identyczne generatory, 15 V każdy i 0,5 wewnętrznej rezystancji, są połączone szeregowo z zestawem 3 oporników po 30 Ω, połączonych równolegle ze sobą. Określ siłę prądu elektrycznego powstałego w obwodzie.

a) 2,8 A

b) 3,9 A

c) 1,7 A

d) 6,1 A

e) 4,6 A

Szablon: Literka B

Rozkład:

Aby rozwiązać to ćwiczenie, należy najpierw określić moduł równoważnej rezystancji trzech zewnętrznych rezystorów. Ponieważ te trzy rezystory 30 Ω są połączone równolegle, równoważna rezystancja tego połączenia wyniesie 10 Ω:

Gdy to zrobimy, możemy przejść do następnego kroku, w którym dodajemy potencjały elektryczne każdego generatora i dzielimy wynik przez sumę równoważnej i wewnętrznej rezystancji:

Kiedy zastosujemy wartości z prawa Pouilleta, znajdziemy prąd elektryczny o natężeniu równym 3,9 A. Dlatego właściwą alternatywą jest litera B.

Pytanie 3) Dwie identyczne baterie po 1,5 V każda i rezystancji wewnętrznej 0,1 Ω są połączone szeregowo z lampą o rezystancji 10,0 Ω. Prąd elektryczny przechodzący przez lampę i napięcie elektryczne między jej zaciskami są odpowiednio równe:

a) 0,350 A i 2,50 V

b) 0,436 A i 4,36 V

c) 0,450 A i 4,50 V

d) 0,300 A i 5,0 V

e) 0,125 A i 1,25 V

Szablon: Literka B

Rozkład:

Dzięki prawu Pouilleta możemy znaleźć moduł prądu elektrycznego, który przepływa przez lampę, obserwuj:

Wykonane obliczenia pozwalają nam określić, że prąd elektryczny, który przepływa przez lampę, wynosi 0,436 A, a potencjał elektryczny między jej zaciskami wynosi 4,36 V. Wynik jest zgodny z bilansem energetycznym ćwiczenia, ponieważ razem trzy baterie mogą dostarczyć maksymalnie 4,5 V.
Przeze mnie Rafael Helerbrock