II.17. Gruparea generatoarelor identice
Prin gruparea mai multor surse se obține o „sursă echivalentă“ cu o tensiune electromotoare echivalentă și o rezistență internă echivalentă.
Materiale necesare:
Baterii electrice de diferite tensiuni electromotoare, rezistor, fire de legătură, ampermetru, voltmetru (multimetru).
Descrierea experimentului:
- Realizează următorul montaj legând în paralel bornele voltmetrului la bornele bateriei, pentru a-i determina tensiunea electromotoare, E. (pentru o baterie nouă apare înscrisă pe baterie).
- Realizează circuitul din următorul montaj și notează indicațiile ampermetrului ( I ).
- Din expresia legii lui Ohm pentru întreg circuitul, scoatem rezistența internă a bateriei :
- Formula pentru rezistența internă:
- Repetă întreaga procedură pentru altă baterie cu tensiune electromotoare diferită și trece datele în următorul tabel :
Concluzia experimentului:
Fiecare sursă electrică de o anumită tensiune electromotoare are o anumită rezistență internă.
Observație:
Pe măsură ce bateria “îmbătrânește” și gradul de deteriorare a bateriei crește (chiar dacă aceasta nu este folosită), rezistența internă a bateriei crește.
Materiale necesare:
Două baterii cu parametrii determinați în montajul anterior, un voltmetru, fire de legătură.
Descrierea experimentului:
- Măsoară, pe rând, tensiunea electromotoare a fiecărei baterii, legând în paralel voltmetrul la bornele bateriei. Notează-le cu E1, E2.
- Grupează două baterii în serie, legând borna plus a uneia la borna minus a celeilalte.
- Măsoară tensiunea electromotoare a grupării, ES (la mers în gol - fără să fie conectate în circuit).
- Compară Es cu E1 + E2.
Concluzia experimentului:
Tensiunea electromotoare echivalentă este suma tensiunilor electromotoare ale bateriilor din grupare.
Teorema a doua a lui Kirchhoff pentru circuitul analizat este:
Obținem legea lui Ohm pentru întregul circuit:
Pentru o grupare în serie de n surse identice: tensiunea electromotoare a grupării serie de generatoare electrice:
Rezistența internă a grupării serie de generatoare electrice:
Dacă avem mai multe baterii la dispoziție și avem nevoie de o tensiune mai mare decât a unei baterii, grupăm în serie bateriile.
Materiale necesare:
Lămâi,monede de 5 bani, agrafe de birou, fire de legătură, un voltmetru.
Descrierea experimentului:
- Introdu într-o lămâie într-o parte o monedă și în cealaltă parte agrafa de birou.
- Prinde câte un fir de legătură de monedă, respectiv de agrafă și conectează-le la un voltmetru în paralel. Notează tensiunea electromotoare a acesteia.
- Grupează în serie cu prima lămâie o altă lămâie, legând moneda uneia de agrafa celeilalte și leagă capetele acestei grupări la voltmetru în paralel. Notează tensiunea electromotoare a acestei grupări.
- Ce observi ?
Crește tensiunea electromotoare a grupării de lămâi.
- Dacă mai dispui de lămâi poți continua cu o grupare mai mare de baterii din lămâi.
Concluzia experimentului:
Bateriile din lămâi generează curent electric ca și celelalte baterii, prin transformarea energiei chimice a reacțiilor care au loc între cele două metale diferite și sucul de lămâie în energie electrică.
Prin legarea mai multor baterii în serie crește tensiunea electromotoare a grupării respective.
Materiale necesare:
Două baterii cu parametrii determinați în montajul anterior, un voltmetru, fire de legătură.
Descrierea experimentului:
- Măsoară, pe rând, tensiunea electromotoare a fiecărei baterii, legând în paralel voltmetrul la bornele bateriei. Notează-le cu E1, E2.
- Grupează două baterii în paralel, legând borna plus a uneia la borna plus a celeilalte și borna minus a uneia la borna minus a celeilalte.
- Măsoară tensiunea electromotoare la bornele grupării paralel la mers în gol, Ep.
Concluzia experimentului:
Pentru cazul particular în care cele două surse sunt identice se obține:
Ep = E1 = E2
Pentru o grupare în paralel de n surse identice: tensiunea electromotoare a grupării paralel de generatoare electrice:
Rezistența internă a grupării serie de generatoare electrice :
Dacă avem nevoie de un curent de o intensitate mai mare pentru un anumit circuit, grupăm bateriile în paralel.
- Privește telecomanda din poza de mai jos și spune cum sunt legate bateriile electrice ?
