Kwalifikacja: ELM.05 - Eksploatacja urządzeń elektronicznych
Zawód: Technik elektronik
Na schemacie przedstawiono układ z otwartym włącznikiem. Którą wartość powinno mieć napięcie źródła, aby po zamknięciu łącznika pobierany prąd ze źródła pozostał bez zmian?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Poprawna odpowiedź to 10 V, ponieważ pozwala utrzymać stały prąd w obwodzie po zamknięciu łącznika. W początkowym stanie, kiedy łącznik jest otwarty, mamy do czynienia z dwoma rezystorami połączonymi szeregowo, co daje całkowity opór równy 20 Ω. Przy napięciu 20 V, zgodnie z prawem Ohma (V = I * R), prąd wynosi 1 A. Po zamknięciu łącznika dolny rezystor zostaje zwarty, zmniejszając opór całkowity do 10 Ω. Aby prąd pozostał na poziomie 1 A, stosujemy ponownie prawo Ohma: przy 10 Ω, napięcie musi wynosić 10 V (V = 1 A * 10 Ω). Przykład ten ilustruje zasadę zachowania energii i prądu w obwodach elektrycznych, co jest kluczowe w projektowaniu układów elektronicznych. W praktyce, taka wiedza jest istotna w przemyśle elektrotechnicznym i elektronicznym, gdzie wymagane jest precyzyjne dobieranie parametrów układów, aby zapewnić ich prawidłowe działanie i efektywność energetyczną.
Wybór innych wartości napięcia, takich jak 5 V, 15 V czy 20 V, prowadzi do błędnych wniosków dotyczących zachowania prądu w obwodzie po zamknięciu łącznika. Kiedy napięcie wynosi 5 V, to przy całkowitym oporze 20 Ω, prąd wyniesie jedynie 0,25 A. Zmiana oporu na 10 Ω po zamknięciu łącznika skutkuje większym prądem, co jest niezgodne z założeniem, że prąd ma pozostać taki sam. Podobnie, przy 20 V i 15 V sytuacja jest złożona – przy 20 V prąd początkowy wynosi 1 A, ale po zamknięciu łącznika, przy oporze 10 Ω, wymagałoby to napięcia 10 V dla utrzymania stałego prądu. Analogicznie, 15 V spowodowałoby zwiększenie prądu do 1,5 A, co również jest niezgodne z naszym celem. W praktyce, zrozumienie tych zasad jest kluczowe w projektowaniu układów elektrycznych i elektronicznych, aby uniknąć nieefektywności i uszkodzeń komponentów. Niezrozumienie zależności między napięciem, oporem a prądem często prowadzi do poważnych błędów w praktyce inżynierskiej, gdzie precyzyjne obliczenia są niezbędne dla optymalizacji funkcji systemów elektrycznych.