Ile wynosi wartość napięcia między punktami A i B w obwodzie, którego schemat przedstawiono na rysunku?
A. 12 V
B. 15 V
C. 17 V
D. 5 V
Wartość napięcia między punktami A i B wynosi 15 V, ponieważ trzeba uwzględnić zarówno spadek napięcia na rezystorze 5 Ω, jak i źródło 10 V znajdujące się na dolnej gałęzi obwodu. W tym układzie rezystory 2 Ω, 3 Ω i 5 Ω są połączone szeregowo, więc rezystancja zastępcza wynosi 10 Ω. Źródła napięcia nie wspomagają się, tylko częściowo sobie przeciwdziałają: 20 V i 10 V dają wypadkowo 10 V siły elektromotorycznej w oczku. Prąd w obwodzie ma więc wartość 1 A. Na rezystorze 5 Ω występuje spadek 5 V, bo 1 A × 5 Ω = 5 V. Między A i B, idąc dolną gałęzią, mamy spadek 5 V na rezystorze oraz 10 V na źródle, razem 15 V. Moim zdaniem to dobry przykład, że w praktyce nie wystarczy „patrzeć” na największe źródło napięcia. Trzeba pilnować biegunowości źródeł i kierunku prądu. Tak robi się też przy diagnostyce maszyn, zasilaczy i modułów mechatronicznych: najpierw ustala się potencjały węzłów, potem dopiero porównuje z pomiarem multimetrem ustawionym na napięcie stałe DC.
Jeżeli wynik wyszedł inny niż 15 V, to najczęściej problem leży w pominięciu biegunowości źródeł albo w potraktowaniu całego obwodu tak, jakby napięcie między A i B było po prostu napięciem jednego elementu. Wartość 5 V pojawia się wtedy, gdy ktoś policzy tylko spadek napięcia na rezystorze 5 Ω. Sam rachunek 1 A × 5 Ω = 5 V jest poprawny, ale nie odpowiada na pytanie o napięcie między punktami A i B, bo między tymi punktami znajduje się także źródło 10 V. To jest taki typowy błąd z laboratoriów: miernik przykładamy do dwóch punktów, a w głowie analizujemy tylko jeden element po drodze.
Wynik 12 V zwykle bierze się z intuicyjnego dodawania lub odejmowania wartości bez pełnego bilansu oczka. W obwodzie szeregowym trzeba najpierw wyznaczyć prąd z prawa Ohma i II prawa Kirchhoffa. Tutaj źródła 20 V i 10 V są skierowane przeciwnie, więc efektywne napięcie wymuszające prąd to 10 V, a nie 30 V. Rezystancja całkowita to 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω, więc prąd wynosi 1 A. Bez tego kroku łatwo dostać wynik „z grubsza”, ale nie technicznie poprawny.
Wartość 17 V może wynikać z dodawania spadków napięć na nie tych elementach, które są między A i B, albo z pomylenia znaków przy przechodzeniu przez źródło. W analizie obwodów DC dobra praktyka jest prosta: ustal kierunek obiegu, zaznacz polaryzację baterii, policz prąd i dopiero potem sumuj wzrosty oraz spadki potencjału. W diagnostyce układów mechatronicznych takie podejście oszczędza sporo czasu, bo błędna interpretacja potencjałów może prowadzić do fałszywego wniosku o uszkodzonym zasilaczu, przekaźniku albo module wejść sterownika PLC.
Wynik 12 V zwykle bierze się z intuicyjnego dodawania lub odejmowania wartości bez pełnego bilansu oczka. W obwodzie szeregowym trzeba najpierw wyznaczyć prąd z prawa Ohma i II prawa Kirchhoffa. Tutaj źródła 20 V i 10 V są skierowane przeciwnie, więc efektywne napięcie wymuszające prąd to 10 V, a nie 30 V. Rezystancja całkowita to 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω, więc prąd wynosi 1 A. Bez tego kroku łatwo dostać wynik „z grubsza”, ale nie technicznie poprawny.
Wartość 17 V może wynikać z dodawania spadków napięć na nie tych elementach, które są między A i B, albo z pomylenia znaków przy przechodzeniu przez źródło. W analizie obwodów DC dobra praktyka jest prosta: ustal kierunek obiegu, zaznacz polaryzację baterii, policz prąd i dopiero potem sumuj wzrosty oraz spadki potencjału. W diagnostyce układów mechatronicznych takie podejście oszczędza sporo czasu, bo błędna interpretacja potencjałów może prowadzić do fałszywego wniosku o uszkodzonym zasilaczu, przekaźniku albo module wejść sterownika PLC.