THE สมาคมของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า กังวลว่าอุปกรณ์เหล่านี้เชื่อมต่อกับ a. อย่างไร วงจรไฟฟ้า. เป็นไปได้ที่จะเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอนุกรมหรือแบบขนานทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการ ที่ สมาคมในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, บวกค่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนบุคคลรวมทั้ง ความต้านทานไฟฟ้า ภายในในกรณีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้เป็นของจริง
อ่านด้วย: 5 เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับไฟฟ้า
แนวคิด
การเชื่อมโยงกันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นชุดทำให้มั่นใจได้ว่าเราสามารถจัดหา a แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มากขึ้น กว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้นที่จะสามารถนำเสนอวงจรไฟฟ้าได้ ตัวอย่างเช่น หากวงจรทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้า 4.5 V และเรามีแบตเตอรี่เพียง 1.5 V เท่านั้น เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อพวกมันเป็นอนุกรม เพื่อให้เราใช้ศักย์ไฟฟ้า 4.5 V กับวงจรนี้
ตัวอย่างง่ายๆและการสอนเกี่ยวกับการเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในอนุกรมคือ การทดลองแบตเตอรี่มะนาว. เราเชื่อมต่อมะนาวหลายลูกเป็นชุดเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดจากผลไม้มีขนาดใหญ่พอที่จะเปิดหลอดไฟขนาดเล็กได้
เมื่อจับคู่เป็นชุด สามารถใช้มะนาวจุดไฟได้
ในการเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอนุกรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดคือ
ต่อบนกิ่งเดียวกันของวงจรและด้วยเหตุนั้น ทุกคนจะเป็น ข้ามเหมือนกัน กระแสไฟฟ้า. THE แรงเคลื่อนไฟฟ้า จำนวนทั้งหมดที่เสนอให้กับวงจรนั้นพิจารณาจากผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดแต่ละเครื่องแม้จะมีประโยชน์มากสำหรับแอพพลิเคชั่นมากมาย การเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริงในซีรีย์ก็หมายถึงa เพิ่มความต้านทานไฟฟ้า ของวงจร ดังนั้นพลังงานจำนวนมากจะกระจายไปในรูปของความร้อนผ่าน through จูลเอฟเฟค.
ดูด้วย: ความเร็วของกระแสไฟฟ้า
สูตรสำคัญ
ตามสมการลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (ε) แสดงถึงพลังงานทั้งหมดที่เครื่องกำเนิดสามารถผลิตได้ อย่างไรก็ตาม ส่วนหนึ่งของพลังงานนี้จะกระจายไป (ri) โดยความต้านทานภายในของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอง ด้วยวิธีนี้พลังงานที่จ่ายโดยวงจรจะได้รับโดย แรงดันไฟฟ้าที่มีประโยชน์ (ยู):
ยูยู — แรงดันไฟฟ้าที่มีประโยชน์ (V)
ε — แรงเคลื่อนไฟฟ้า (V)
rผม — ความต้านทานภายใน (Ω)
ผม — กระแสไฟฟ้า (A)
เมื่อเราเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอนุกรม เราเพียงแค่เพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าของพวกมันและศักย์ไฟฟ้าที่สลายไปโดยความต้านทานภายในของพวกมัน เมื่อทำเช่นนี้เราจะพบว่า กฎของแป้งille. ตามกฎหมายนี้ ความเข้มของกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการรวมตัวของ n เครื่องกำเนิดไฟฟ้า สามารถคำนวณได้จากนิพจน์ต่อไปนี้:
Σε — ผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (V)
Σrผม —ผลรวมของความต้านทานภายในของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Ω)
ผมตู่ — กระแสไฟรวม (A)
จากการวิเคราะห์นิพจน์ก่อนหน้านี้ จะเห็นว่าช่วยให้เราคำนวณกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรได้ ในการทำเช่นนั้น เธอเกี่ยวข้องกับ ผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าหารด้วยผลรวมของความต้านทานภายใน. อย่างไรก็ตาม กฎหมายที่แสดงไว้ใช้เฉพาะกับการเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอนุกรม หากมีตัวต้านทานภายนอกสมาคมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าของวงจรสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรดังนี้
Rเท่ากัน — ความต้านทานวงจรเทียบเท่า (Ω)
ตัวอย่างของสถานการณ์นี้แสดงในรูปต่อไปนี้ ในนั้นเรามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (แบตเตอรี่) สองเครื่องเชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งเชื่อมต่อกับความต้านทานไฟฟ้า (หลอดไฟ) สองตัวซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย
ในรูปเรามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมที่เชื่อมต่อกับหลอดไฟสองดวงซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย
สรุป
เมื่อเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอนุกรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับสาขาเดียวกัน (สาย)
ในการเชื่อมโยงประเภทนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมดจะเคลื่อนที่ด้วยกระแสไฟฟ้าเดียวกัน
เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการรวมตัวของเครื่องปั่นไฟจะได้รับจากผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าแต่ละตัว
ค่าความต้านทานที่เท่ากันของการรวมตัวของเครื่องปั่นไฟในอนุกรมนั้น ได้มาจากผลรวมของค่าความต้านทานแต่ละตัว
ในความสัมพันธ์แบบอนุกรม แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่จ่ายให้กับวงจรจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ปริมาณพลังงานที่กระจายโดยเอฟเฟกต์จูลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
ตรวจสอบแบบฝึกหัดที่แก้ไขแล้วเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของเครื่องปั่นไฟในซีรีย์ด้านล่างและทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้
ดูด้วย:เคล็ดลับสูตรฟิสิกส์
แก้ไขแบบฝึกหัด
คำถามที่ 1) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริงสองเครื่อง ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ โดยมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเท่ากับ 10 V และ 6 V ตามลำดับ และความต้านทานภายใน 1 Ω ต่อกันเป็นอนุกรมและต่อกับตัวต้านทานของ 10 Ω. คำนวณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานนี้
ก) 12.5 A
ข) 2.50 A
ค) 1.33 A
ง) 2.67 A
จ) 3.45 A
แม่แบบ: จดหมาย C
ความละเอียด:
มาคำนวณกระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจรกัน สำหรับสิ่งนี้ เราจะใช้กฎของ Pouilet สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม
ในการคำนวณ เราได้เพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่อง (10 V และ 6 V) และแบ่งส่วนนี้ ค่าโดยโมดูลัสของความต้านทานสมมูลของวงจร (10 Ω) กับผลรวมของความต้านทานภายใน (1 Ω) ของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นเราจึงพบกระแสไฟฟ้า 1.33 A
คำถามที่ 2) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เหมือนกันสามเครื่อง แต่ละเครื่อง 15 V และความต้านทานภายใน 0.5 ภายใน เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับชุดตัวต้านทาน 3 ตัวที่ 30 Ω ต่อขนานกัน กำหนดความแรงของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจร
ก) 2.8 A
ข) 3.9 A
ค) 1.7 A
ง) 6.1 A
จ) 4.6 A
แม่แบบ: จดหมายข
ความละเอียด:
ในการแก้ปัญหาแบบฝึกหัดนี้ จำเป็นต้องกำหนดโมดูลัสของความต้านทานที่เท่ากันของตัวต้านทานภายนอกสามตัวก่อน เนื่องจากตัวต้านทาน 30 Ω ทั้งสามนี้เชื่อมต่อแบบขนาน ความต้านทานที่เท่ากันของการเชื่อมต่อนี้จะเท่ากับ 10 Ω:
เมื่อเสร็จแล้ว เราสามารถไปยังขั้นตอนถัดไปได้ โดยเราจะเพิ่มศักย์ไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่อง และหารผลลัพธ์ด้วยผลรวมของค่าความต้านทานภายในและค่าเท่ากัน:
เมื่อเราใช้ค่าในกฎของ Pouilet เราจะพบกระแสไฟฟ้าที่มีความเข้มเท่ากับ 3.9 A ดังนั้น ทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร B
คำถามที่ 3) แบตเตอรี่สองก้อนที่เหมือนกันแต่ละก้อนขนาด 1.5 V และความต้านทานภายใน 0.1 Ω จะสัมพันธ์กันเป็นอนุกรมโดยมีหลอดไฟที่มีความต้านทานเท่ากับ 10.0 Ω กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดและแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วมีค่าเท่ากับ:
ก) 0.350 A และ 2.50 V
b) 0.436 A และ 4.36 V
c) 0.450 A และ 4.50 V
ง) 0.300 A และ 5.0 V
จ) 0.125 A และ 1.25 V
แม่แบบ: จดหมายข
ความละเอียด:
ตามกฎของ Poillet เราสามารถหาโมดูลของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟได้ สังเกต:
การคำนวณทำให้เราสามารถระบุได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดคือ 0.436 A และศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของมันคือ 4.36 V. ผลลัพธ์ที่ได้จะสอดคล้องกับความสมดุลของพลังงานของการออกกำลังกาย เนื่องจากแบตเตอรี่ทั้งสามก้อนสามารถจ่ายไฟได้สูงสุด 4.5 V
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-serie.htm