THE združenie elektrické generátory sa týka spôsobu pripojenia týchto zariadení k a elektrický obvod. Podľa potreby je možné generátory združovať do série alebo paralelne. O Združenievsériové generátory, spočítať elektromotorické sily jednotlivých generátorov, ako aj ich elektrické odpory interné, v prípade, že sú tieto generátory skutočné.
Prečítajte si tiež: 5 vecí, ktoré by ste mali vedieť o elektrine
Koncepcia
Združenie generátorov v sérii zaisťuje, že môžeme poskytnúť a väčšia elektromotorická sila než iba elektrický generátor by bol schopný ponúknuť elektrický obvod. Napríklad: ak obvod pracuje pod elektrickým napätím 4,5 V a máme iba 1,5 V batérie, je možné ich zapojiť do série tak, aby sme na tento obvod aplikovali potenciál 4,5 V.
Jednoduchým a didaktickým príkladom zapojenia generátorov do série je experiment s citrónovou batériou. V tomto spojíme niekoľko citrónov do série tak, aby elektrický potenciál produkovaný plodmi bol dostatočne veľký na to, aby sa rozsvietila malá žiarovka.
Keď sú spárované v sérii, môžu sa citróny použiť na zapálenie lampy.
V združení generátorov do série sú všetky generátory pripojené na tej istej vetve obvodu, a z toho dôvodu budú všetci prekrížený tým istým elektrický prúd. THE elektromotorická sila celková ponúkaná hodnota obvodu je určená súčtom elektromotorických síl každého z generátorov.
Napriek tomu, že je spojenie mnohých reálnych generátorov v sérii veľmi užitočné, znamená to, že zvýšený elektrický odpor okruhu, a preto sa prostredníctvom neho rozptýli väčšie množstvo energie vo forme tepla joulov efekt.
Pozri tiež: Rýchlosť elektrického prúdu
Dôležité vzorce
Podľa charakteristickej rovnice generátorov predstavuje elektromotorická sila (ε) všetku energiu, ktorú generátor dokáže vyrobiť. Časť tejto energie je však rozptýlená (r.i) vlastným vnútorným odporom generátorov. Týmto spôsobom je energia dodávaná obvodom daná užitočné napätie (U):
Uu - Užitočné napätie (V)
ε - elektromotorická sila (V)
ri - vnútorný odpor (Ω)
i - elektrický prúd (A)
Keď pripájame generátory do série, pridáme iba ich elektromotorické sily a potenciály rozptýlené ich vnútornými odpormi. Týmto nájdeme pouilletov zákon. Podľa tohto zákona možno intenzitu elektrického prúdu produkovaného združením n generátorov vypočítať na základe tohto výrazu:
Σε - Súčet elektromotorických síl (V)
Σri —Súčet vnútorných odporov generátorov (Ω)
iT - celkový prúd obvodu (A)
Analýzou predchádzajúceho výrazu vidíme, že nám umožňuje vypočítať elektrický prúd, ktorý sa vytvára v obvode. K tomu dáva do súvislosti súčet elektromotorických síl vydelený súčtom vnútorných odporov. Uvedené právo sa však uplatňuje iba na združenie generátorov v sérii, ak sú k združeniu generátorov externé rezistory. Elektrický prúd obvodu možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:
Rekv - Ekvivalentný odpor obvodu (Ω)
Príklad tejto situácie zobrazuje nasledujúci obrázok. V ňom máme dva generátory (batérie) zapojené do série, ktoré sú pripojené k dvom elektrickým odporom (žiarovkám), tiež zapojeným do série.
Na obrázku máme dva generátory združené do série pripojené k dvom žiarovkám, tiež zapojeným do série.
Zhrnutie
Pri združovaní generátorov do série sú všetky generátory pripojené k rovnakej vetve (vodič).
V tomto type asociácie prechádzajú všetky generátory rovnakým elektrickým prúdom.
Ak sú zapojené do série, elektromotorická sila združenia generátorov je daná súčtom jednotlivých elektromotorických síl.
Ekvivalentný odpor asociácie generátorov v sérii je daný súčtom jednotlivých odporov.
V sériovej asociácii sa zvyšuje elektromotorická sila dodávaná do obvodu. Rastie však aj množstvo energie rozptýlenej Joulovým efektom.
Nižšie si pozrite niektoré vyriešené cvičenia týkajúce sa asociácie generátorov v sériách a pochopte viac informácií o tejto téme.
Pozri tiež:Fyzikálne triky
vyriešené cviky
Otázka 1) Dva skutočné generátory, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku, s elektromotorickými silami rovnými 10 V a 6 V, respektíve vnútorný odpor 1 Ω sú spojené v sérii a pripojené k odporu o 10 Ω. Vypočítajte elektrický prúd, ktorý prechádza týmto rezistorom.
a) 12,5 A
b) 2,50 A
c) 1,33 A
d) 2,67 A
e) 3,45 A
Šablóna: Písmeno C.
Rozhodnutie:
Vypočítajme celkový elektrický prúd v obvode. Na tento účel použijeme Pouilletov zákon pre generátory zapojené do série:
Do vykonaného výpočtu sme pridali elektromotorické sily vyprodukované každým z generátorov (10 V a 6 V) a rozdelili sme ich hodnota modulom ekvivalentného odporu obvodu (10 Ω) so súčtom vnútorných odporov (1 Ω) generátory. Nájdeme teda elektrický prúd 1,33 A.
Otázka 2) Tri identické generátory, každý s napätím 15 V a 0,5 interného vnútorného odporu, sú zapojené do série k množine 3 rezistorov s 30 Ω, zapojených navzájom paralelne. Určte silu elektrického prúdu tvoreného v obvode.
a) 2,8 A
b) 3,9 A
c) 1,7 A
d) 6,1 A
e) 4,6 A
Šablóna: Písmeno B
Rozhodnutie:
Na vyriešenie tohto cvičenia je potrebné najskôr určiť modul ekvivalentného odporu troch vonkajších odporov. Pretože sú tieto tri odpory 30 Ω zapojené paralelne, ekvivalentný odpor tohto spojenia bude 10 Ω:
Akonáhle je to hotové, môžeme prejsť k ďalšiemu kroku, v ktorom pridáme elektrické potenciály každého generátora a výsledok vydelíme súčtom ekvivalentného a vnútorného odporu:
Keď použijeme hodnoty uvedené v Pouilletovom zákone, nájdeme elektrický prúd s intenzitou rovnajúcou sa 3,9 A. Preto je správnou alternatívou písmeno B.
Otázka 3) Dve identické batérie po 1,5 V a vnútorný odpor 0,1 Ω sú spojené do série so žiarovkou s odporom 10,0 Ω. Elektrický prúd, ktorý prechádza žiarovkou, a elektrické napätie medzi jeho svorkami sa rovnajú:
a) 0,350 A a 2,50 V
b) 0,436 A a 4,36 V
c) 0,450 A a 4,50 V
d) 0,300 A a 5,0 V
e) 0,125 A a 1,25 V
Šablóna: Písmeno B
Rozhodnutie:
Prostredníctvom Pouilletovho zákona môžeme nájsť modul elektrického prúdu, ktorý prechádza lampou, pozorovať:
Vykonaný výpočet nám umožňuje určiť, že elektrický prúd, ktorý prechádza lampou, je 0,436 A a že elektrický potenciál medzi jeho svorkami je 4,36 V. Výsledok je v súlade s energetickou bilanciou cvičenia, pretože spolu tieto tri batérie môžu dodať maximálne 4,5 V.
Podľa mňa. Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm