THE asociere de generatoare electrice se referă la modul în care aceste dispozitive sunt conectate la un circuit electric. În funcție de necesitate, este posibilă asocierea generatoarelor în serie sau în paralel. La Asociereîngeneratoare de serie, adăugați forțe electromotoare generatoare individuale, precum și ale acestora rezistențe electrice intern, în cazul în care acești generatori sunt reali.
Citește și: 5 lucruri pe care ar trebui să le știți despre electricitate
Concept
Asocierea generatoarelor în serie ne asigură că putem oferi un o forță electromotivă mai mare decât doar un generator ar putea oferi un circuit electric. De exemplu: dacă un circuit funcționează sub o tensiune electrică de 4,5 V și avem doar baterii de 1,5 V, este posibil să le conectăm în serie, astfel încât să aplicăm un potențial de 4,5 V pe acest circuit.
Un exemplu simplu și didactic care implică asocierea generatoarelor în serie este experiment baterie lamaie. În aceasta conectăm mai multe lămâi în serie, astfel încât potențialul electric produs de fructe să fie suficient de mare pentru a porni un bec mic.
Atunci când sunt împerecheați în serie, lămâile pot fi folosite pentru a aprinde o lampă.
În asocierea generatoarelor în serie, toți generatorii sunt conectat pe aceeași ramură a circuitului, și din acest motiv, toată lumea va fi traversat de același curent electric. THE forta electromotoare totalul oferit circuitului este determinat de suma forțelor electromotoare ale fiecăruia dintre generatoare.
Deși este foarte util pentru multe aplicații, conectarea generatoarelor reale în serie implică a creșterea rezistenței electrice a circuitului și, prin urmare, o cantitate mai mare de energie va fi disipată sub formă de căldură, prin intermediul efect joule.
Vezi și tu: Viteza curentului electric
Formule importante
Conform ecuației caracteristice a generatoarelor, forța electromotivă (ε) reprezintă toată energia pe care o poate produce un generator. Cu toate acestea, o parte din această energie este disipată (r.i) de rezistența internă a generatorului. În acest fel, energia care este furnizată de circuit este dată de tensiune utilă (U):
Utu - Tensiune utilă (V)
ε - forța electromotivă (V)
reu - rezistență internă (Ω)
eu - curent electric (A)
Când conectăm generatoare în serie, adăugăm doar forțele lor electromotoare, precum și potențialele disipate de rezistențele lor interne. Făcând acest lucru, găsim legea pouilletului. Conform acestei legi, intensitatea curentului electric produs de o asociere de n generatoare poate fi calculată pe baza următoarei expresii:
Σε - Suma forțelor electromotoare (V)
Σreu —Suma rezistențelor interne ale generatoarelor (Ω)
euT - curentul total al circuitului (A)
Analizând expresia anterioară, putem vedea că ne permite să calculăm curentul electric care se formează în circuit. Pentru a face acest lucru, ea relatează suma forțelor electromotoare împărțită la suma rezistențelor interne. Cu toate acestea, legea prezentată se aplică doar asocierii generatoarelor în serie, dacă există rezistențe externe asociației generatoarelor. Curentul electric al circuitului poate fi calculat folosind următoarea formulă:
Rechiv - Rezistență echivalentă a circuitului (Ω)
Un exemplu al acestei situații este prezentat în figura următoare. În el avem două generatoare (baterii) conectate în serie care sunt conectate la două rezistențe electrice (lămpi), conectate și ele în serie.
În figură avem doi generatori asociați în serie conectați la două lămpi, conectați și în serie.
rezumat
Când asociați generatoare în serie, toate generatoarele sunt conectate la aceeași ramură (fir).
În acest tip de asociere, toți generatorii sunt traversați de același curent electric.
Când este conectată în serie, forța electromotivă a asocierii generatoarelor este dată de suma forțelor electromotoare individuale.
Rezistența echivalentă a asocierii generatoarelor în serie este dată de suma rezistențelor individuale.
În asociere în serie, forța electromotivă furnizată circuitului crește. Cu toate acestea, crește și cantitatea de energie disipată de efectul Joule.
Consultați câteva exerciții rezolvate despre asocierea generatoarelor din seria de mai jos și înțelegeți mai multe despre subiect.
Vezi și:Trucuri de formulă fizică
exerciții rezolvate
Intrebarea 1) Două generatoare reale, așa cum se arată în figura următoare, cu forțe electromotoare egale cu 10 V și 6 V, respectiv, și rezistențele interne de 1 Ω fiecare, sunt asociate în serie și conectate la un rezistor de 10 Ω. Calculați curentul electric care trece prin acest rezistor.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Șablon: Litera C
Rezoluţie:
Să calculăm curentul electric total din circuit. Pentru aceasta, vom folosi legea lui Pouillet pentru generatoarele conectate în serie:
În calculul făcut, am adăugat forțele electromotoare produse de fiecare dintre generatoare (10 V și 6 V) și am împărțit acest lucru valoare prin modulul rezistenței echivalente a circuitului (10 Ω) cu suma rezistențelor interne (1 Ω) ale generatoare. Astfel, găsim un curent electric de 1,33 A.
Intrebarea 2) Trei generatoare identice, de 15 V fiecare și 0,5 interne de rezistență internă, sunt conectate în serie la un set de 3 rezistențe de 30 Ω fiecare, conectate în paralel unul cu celălalt. Determinați puterea curentului electric format în circuit.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Șablon: Litera B
Rezoluţie:
Pentru a rezolva acest exercițiu, este necesar să se determine mai întâi modulul rezistenței echivalente a celor trei rezistențe externe. Deoarece aceste trei rezistențe de 30 Ω sunt conectate în paralel, rezistența echivalentă a acestei conexiuni va fi de 10 Ω:
Odată ce acest lucru este făcut, putem trece la pasul următor, în care adăugăm potențialele electrice ale fiecărui generator și împărțim rezultatul la suma rezistenței echivalente și interne:
Când aplicăm valorile din legea lui Pouillet, găsim un curent electric cu o intensitate egală cu 3,9 A. Prin urmare, alternativa corectă este litera B.
Întrebarea 3) Două baterii identice de 1,5 V fiecare și rezistență internă de 0,1 Ω sunt asociate în serie cu o lampă de rezistență egală cu 10,0 Ω. Curentul electric care trece prin lampă și tensiunea electrică între bornele sale sunt, respectiv, egale cu:
a) 0,350 A și 2,50 V
b) 0,436 A și 4,36 V
c) 0,450 A și 4,50 V
d) 0,300 A și 5,0 V
e) 0,125 A și 1,25 V
Șablon: Litera B
Rezoluţie:
Prin legea lui Pouillet, putem găsi modulul curentului electric care trece prin lampă, observăm:
Calculul făcut ne permite să stabilim că curentul electric care trece prin lampă este de 0,436 A și că potențialul electric dintre bornele sale este de 4,36 V. Rezultatul este în concordanță cu echilibrul energetic al exercițiului, întrucât împreună cele trei baterii pot furniza maximum 4,5 V.
De mine. Rafael Helerbrock
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm