W układzie przedstawionym na schemacie całkowita moc wydzielana na rezystorze R2 wynosi
A. 14 W
B. 28 W
C. 2 W
D. 7 W
Pytanie z egzaminu CKE, wrzesień 2015 (arkusz E.18-X-15.08).
Odpowiedź 7 W jest poprawna, ponieważ obliczenia wykazały, że rezystor R2 ma rezystancję 28 Ω w obwodzie o całkowitej rezystancji 28 Ω. W układzie równoległym, gdzie rezystory R2 i R3 mają łączną rezystancję równą 14 Ω, podział mocy zgodnie z zasadą podziału mocy dla rezystorów w obwodzie szeregowo-równoległym pozwala na właściwą kalkulację wydzielanej mocy. Zgodnie z prawem Ohma oraz wzorem na moc (P = U²/R), gdzie U to napięcie na rezystorze, moc na R2 wynosi 7 W. Przykładem zastosowania tej wiedzy jest projektowanie i analizowanie obwodów elektronicznych, gdzie umiejętność obliczania mocy na różnych komponentach jest kluczowa dla zapewnienia ich bezpieczeństwa i efektywności. Stosowanie odpowiednich wartości rezystancji i zrozumienie, jak moc jest dzielona w układzie elektrycznym, ma fundamentalne znaczenie w inżynierii elektrycznej oraz w praktycznych zastosowaniach, takich jak dobór rezystorów do odpowiednich zadań w układach elektronicznych.
Wyniki pokazujące inne wartości mocy, takie jak 14 W, 28 W czy 2 W, wynikają z nieprawidłowego zrozumienia zasad obliczania mocy w obwodach elektrycznych. Wartość 14 W sugeruje, że moc wydzielająca się na rezystorach R2 i R3 była sumowana bez uwzględnienia ich równoległego połączenia, co jest błędnym podejściem. Na podstawie zasad Kirchhoffa i prawa Ohma, moc wydzielana na pojedynczym rezystorze nie może być po prostu sumą mocy innych rezystorów w obwodzie równoległym. Z kolei odpowiedź 28 W wskazuje na błędne założenie, że całkowita moc w obwodzie jest równocześnie mocą wydzielającą się na R2, co jest mylnym podejściem do analizy obwodów. Zrozumienie relacji między rezystancją, napięciem i mocą jest kluczowe. Typowym błędem myślowym jest mylenie wartości napięcia na rezystorze z całkowitym napięciem w obwodzie, co prowadzi do nieprawidłowych obliczeń. Warto wiedzieć, że moc wydzielana na rezystorze może być wpływana przez właściwe rozkłady napięcia i prądu, co może prowadzić do nieprawidłowych wartości, jeżeli obliczenia tych parametrów są błędne.