Potencjał na poszczególnych elementach obwodu

[bnds_035]

Witam,

mam problem ze zrozumieniem tego jak dokładnie potencjał rozkłada się na poszczególnych elementach obwodu.

1. Czy gdy mówimy, że napięcie na baterii wynosi 3V, to na dodatnim ogniwie mamy potencjały +1.5V a na drugim -1.5V? Czy jest tak, że potencjał jest rozłożony po połowie co do wartości bezwzględnej? Napięcie to różnica potencjałów, więc odejmując 1.5V-(-1.5V)=3V. Czy może być tak, że na przykład biegun dodatni ma +2V a ujemny -1V? Czy jeśli tak, to zależność od tego jaką różnicę wybierzemy ma wpływ na jakiś parametr np. wydajność prądową ogniwa?

2. Czy potencjał w obwodzie można jakoś odnieść do wzoru na potencjał V= kQ/r?

3. Weźmy pod uwagę obwód 1. Czy dobrze to rozpisałem? Mógłby ktoś ewentualnie poprawić i wykazać co jest nie tak?

4. Jaki będzie potencjał w punktach A i B w obwodzie 2 pomiędzy sąsiednimi rezystorami? Należy jakoś uwzględnić potencjał na obu sąsiadujących rezystorach?

5. Na lekcji miałem omówiony taki przykład jak w obwodzie 3. Było powiedziane, że potencjały w punktach B i E oraz C i F są sobie równe, dlatego przez te gałęzie nie popłynie prąd. Mógłby ktoś rozpisać dokładnie jak ten potencjał się rozkłada? Najlepiej by było jakby ktoś podał przykładowe napięcie przyłożone do przewodów i poda wartości potencjałów w kilku punktach.

6. Na lekcji było również powiedziane, że prąd będzie płynął przez te gałęzie, gdy podłączymy je w taki sposób jak na obwodzie 4:

Tu mam tą samą prośbę o wypisanie tych potencjałów.

7. Te strzałki od minusa do plusa na elementach jako oznaczenie napięcia są tylko umowne jako pewne ułatwienie tak? No bo potencjały z tego co wiem to wartość skalarna a nie wektorowa.

[fizzysky]

1, potencjał jest mierzony względem jakiegoś punktu odniesienia który przyjmuje się  jako 0V, nie ma pomiaru bezwzględnego w przypadku obwodów elektrycznych. Można sobie przyjąć, że jeden biegun ma -100V a drugi -97V, nadal będzie panować różnica potencjałów na poziomie 3V i to ma znaczenie bo z prawa Ohma można wyznaczyć jaki prąd popłynie w obwodzie.

2. Zapewne tak, ale po co? poza tym przy podawaniu wzorów opisuj co w nim się znajduje

3. Na R1 masz spadek 1V więc na (+) będzie 1,5V a na (-) będzie 0.5V.

4. Ze spadku napięcia na łącznej rezystancji wszystkich rezystorów (najpierw suma szeregowych a później równolegle), znając to napięcie możesz policzyć prąd w każdej z gałęzi (z prawa Ohma) a znając prąd gałęzi można wyznaczyć spadki napięć na poszczególnych rezystorach i tak wyznaczysz potencjał A i B

5. Prąd płynie jeżeli istnieją różnice napięć więc równe potencjały oznacza brak różnicy napięć więc prąd nie płynie

6. Nie, nie będzie

7. strzałki napięcia są do oznaczanie wyższego potencjału więc też spadków napięć.

[bnds_035]

@fizzysky

11 godzin temu, fizzysky napisał:

1, potencjał jest mierzony względem jakiegoś punktu odniesienia który przyjmuje się  jako 0V, nie ma pomiaru bezwzględnego w przypadku obwodów elektrycznych. Można sobie przyjąć, że jeden biegun ma -100V a drugi -97V, nadal będzie panować różnica potencjałów na poziomie 3V i to ma znaczenie bo z prawa Ohma można wyznaczyć jaki prąd popłynie w obwodzie.

Gdzie jest nasz punkt odniesienia? Poza tym, potencjały ogniw baterii nie mają z góry określonej wartości? Jeśli tak, to po co przyjmować, że gdzieś jest 0V?

 

11 godzin temu, fizzysky napisał:

2. Zapewne tak, ale po co? poza tym przy podawaniu wzorów opisuj co w nim się znajduje

Właśnie o to chodzi, że za bardzo nie rozumiem czemu nie da się go tak po prostu użyć. Wiem, że jest to wzór na potencjał pochodzący od ładunku punktowego, ale jeśli w ośrodku jest więcej niż jeden to potencjały się sumują.

k - stała elektrostatyczna

Q - ładunek wytwarzający pole elektryczne

r - odległość pomiędzy ładunkami

 

11 godzin temu, fizzysky napisał:

3. Na R1 masz spadek 1V więc na (+) będzie 1,5V a na (-) będzie 0.5V.

Czemu na (+) będzie 1,5V? Na (-) R₂ będzie -1,5V? Co jeśli znam tylko napięcie baterii a nie znam potencjałów poszczególnych ogniw?

 

12 godzin temu, fizzysky napisał:

4. Ze spadku napięcia na łącznej rezystancji wszystkich rezystorów (najpierw suma szeregowych a później równolegle), znając to napięcie możesz policzyć prąd w każdej z gałęzi (z prawa Ohma) a znając prąd gałęzi można wyznaczyć spadki napięć na poszczególnych rezystorach i tak wyznaczysz potencjał A i B

Co nam konkretnie mówi spadek napięcia o potencjale w punktach? Znając spadek napięcia co trzeba robić dalej, by wyliczyć potencjał w punkcie?

 

12 godzin temu, fizzysky napisał:

5. Prąd płynie jeżeli istnieją różnice napięć więc równe potencjały oznacza brak różnicy napięć więc prąd nie płynie

Różnica napięć różni się czymś od różnicy potencjałów? Czemu te potencjały są równe? Mógłbyś zaznaczyć to na rysunku?

[pmochocki]

hmmm....

A dlaczego pojęcia potencjał i napięcie są stosowane zamiennie?

• Potencjał elektrostatyczny inaczej potencjał pola elektrycznego – pole skalarne opisujące pole elektrostatyczne.
• Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego.

Ten wzór:

V(r)= kQ/r

To nic innego jak energia potencjalna ładunku Q mierzona w odległości r podzielona przez ładunek jednostkowy q:

Jeśli chcesz mieć napięcie to musisz sobie policzyć całeczkę po natężeniu pola elektrycznego:

Proszę tylko nie mylić Ep(r) to energia potencjalna a E  to natężenie pola elektrycznego.

2 godziny temu, bnds_035 napisał:

Właśnie o to chodzi, że za bardzo nie rozumiem czemu nie da się go tak po prostu użyć.

Jasne, że można użyć, tylko nie można mylić pojęć typu potencjał czy napięcie, jak chce się stosować wzory, a nie miernik, to trzeba rozumieć co one dokładnie opisują. 

Można to sobie jeszcze bardziej skomplikować i rozpisać Równania Maxwella (to jakiś cud że ja zaliczyłem fizykę na pierwszym roku 🙂 )

Ale można też zastosować prawo Ohma i prawo Kirchhoffa, odpuścić sobie całkowanie, pochodne i gradienty...

 

2 godziny temu, bnds_035 napisał:

Gdzie jest nasz punkt odniesienia?

No troszkę gdzie go sobie przyjmiesz. Przy dużych napięciach dobrze by było, żeby był to potencjał ziemi. (No bo wiadomo, jak człowiek dotknie Twojego umownego punku 0, to nie chciałby, aby go poraził prąd 2kV.) Więc jak potrzebujesz sobie zobrazować możesz pomyśleć o kawałku drutu zakopanym na kilka metrów w głąb ziemi - to jest twój punkt odniesienia. Mówiąc o ziemi... O kurcze, pewnie dlatego na schematach opisuje się to jako GND czyli skrót od ground. No właśnie schematy i symbole w nich stosowane:

No bo punkt zero to może być ziemia-ziemia, albo ziemia-obudowa. Czasami jest tak, że mamy punkt "ziemi" dla części analogowej jak i części cyfrowej obwodu. Tak one się spotykają gdzieś, ale to wszystko pokazuje, że pojęcie punktu odniesienia, czy tez ziemi, można potraktować bardzo szeroko.

Na koniec wracając do baterii. Więc jak już w ogródku zakopałeś sobie kawałek drutu w ziemię i jak teraz podłączysz minus baterii 9V do tego drutu, to na minusie masz 0V, a na plusie masz napięcie +9V. A jak podłączysz plus do tego drutu, to na minusie masz -9V a na plusie 0V.  

 

 

Edytowano Grudzień 7, 2021 przez pmochocki

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[H1M4W4R1]

45 minut temu, pmochocki napisał:

O kurcze, pewnie dlatego na schematach opisuje się to jako GND czyli skrót od ground. No właśnie schematy i symbole w nich stosowane

Nie do końca z symbolami masz rację. Zapomniałeś o dwóch dość ważnych:

IEC 60417 (no. 5019) Earth Ground w kółku odnosi się do uziemienia / przewodu zabezpieczającego przed porażeniem.

IEC 60417 (no. 5018) Earth Ground z górnym półkolem oznacza przewód uziemiający układ wysokiej czułości (wymagane są niskie szumy).

IEC 60417 (no. 5020) Chassis Ground - nie odnosi się do uziemienia, tylko do przyłącza do obudowy. To czy obudowa jest uziemiona to inna sprawa. Jeżeli obudowa musi być uziemiona należy zastosować oznaczenie 5019.

IEC 60417 (no. 5017) Power Ground - stosowany w pozostałych przypadkach

Oprócz tego czasami stosowane są strzałki, które oznaczają miejsce identycznego potencjału i powinny być stosowane, gdy ten potencjał nie jest zerowy względem uziemienia (tj. nie powinny być stosowane do oznaczania uziemienia). Warto też nadmienić, że strzałka identycznego potencjału musi mieć w środku kółko, gdyż bez kółka oznacza przewód ochronny. Obok strzałki można wpisać wartość potencjału. Na strzałce czasami stosuje się oznaczenie A lub D jako odniesienie sieci analogowej / cyfrowej dla danego potencjału. Zamiast liter czasami też stosuje się cyfry by oznaczyć konkretną grupę potencjałową.

Oznaczenie przewodu: https://www.iso.org/obp/ui#iec:grs:60417:5021-04

Oznaczenie terminali: https://www.iso.org/obp/ui#iec:grs:60417:5021

Edytowano Grudzień 8, 2021 przez H1M4W4R1

[pmochocki]

6 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

Nie do końca z symbolami masz rację. Zapomniałeś o dwóch dość ważnych:

Przyznaję, że temat potraktowałem z dość dużą dozą ignorancji. Dziękuję bardzo za wyjaśnienia, poprawki i uszczegółowienie. 

[H1M4W4R1]

4 minuty temu, pmochocki napisał:

Przyznaję, że temat potraktowałem z dość dużą dozą ignorancji. Dziękuję bardzo za wyjaśnienia, poprawki i uszczegółowienie. 

Nie mam nic przeciwko, tylko czasem te szczegóły są ważne, zwłaszcza jeżeli chodzi o czyjeś życie 😉 

[bnds_035]

Dzięki za wszystkie odpowiedzi. Dosyć mi to rozjaśniło sprawę. 😃