[Kurs cz. 1] II prawo Kirchhoffa. Schematy

[unreached-wag]

Witam,

dotychczas bardzo fajny kurs, dziękuję wszystkim przy nim zaangażowanym! Tylko samo kupowanie PDF'ów było trochę nieintuicyjne 🙂

Robiąc przykłady z rozdziału o prawach Kirchhoffa dodałem jeden opornik i teraz... próbuję zrozumieć co właściwie zrobiłem 🙂 
Zachęcony w treści podręcznika do pisania na forum — piszę i będę bardzo wdzięczny za pomoc w zrozumieniu.

 

Po wykonaniu przykładu z podręcznika, zmieniłem oporniki na dwa 10kΩ. Jak się spodziewałem — podzieliły napięcie na dwa, czyli po ok 4,5V na każdym z nich.
Pomyślałem więc, że zobaczę co się stanie jeśli dodam kolejny, ale nie jako „dodatkową warstwę na płytce stykowej“ (czyli, jak potem sobie uświadomiłem, mam nadzieję, że poprawnie, nie szeregowo), bo to po prostu podzieli napięcie na trzy razy po ok 3V, lecz „do“ opornika „na jego poziomie“. Zrobiłem tak jak na poniższej grafice.

Spodziewałem się, że w ten sposób będę mieć 20kΩ i 10kΩ, tj. ok 6V spadku napięcia po prawej i ok 3V spadku po lewej. Multimetr pokazał jednak pomiary... odwrotne. Próbując zrozumieć o co chodzi, spróbowałem rozrysować to na schemacie (tutaj moje pierwsze pytanie — czy dobrze narysowałem dla układu z płytki stykowej z grafiki powyżej?)

Moja interpretacja tych „odwróconych“ względem spodziewanych pomiarów (tj. w rzeczywistości spadku napięcia ok 3V po prawej gdzie są dwa oporniki i 6V po lewej) opiera się o założenie, że te dwa oporniki po prawej są połączone równolegle, więc w rzeczywistości nie działają jak 20kΩ lecz 5kΩ — zgadza się (drugie pytanie)?

Od razu pozwolę sobie zadać też trzecie pytanie — czy ten schemat można narysować tak inaczej (poniżej), zachowując w pełni jego znaczenie? Będę wdzięczny za odpowiedź na to pytanie jako niezależne, tj. nawet jeśli same schematy niewłaściwie przedstawiają układ z płytki stykowej na grafice.

Jeśli ten schemat jest poprawny, to moim czwartym pytaniem jest — dlaczego prąd w ogóle płynie przez R3? Skądś mam w głowie informację (może bzdurną — piąte pytanie), że „prąd zawsze znajduje najprostszą drogę“ (tak rozumiem pochodzenie zwarć). Dlaczego więc miałby w ogóle przechodzić przez R3 (skoro stanowi on dodatkowe utrudnienie — opór), zamiast po prostu bateria->R1->R2->bateria?  Szczególnie gdy przestawiłem oporniki na płytce stykowej tak jak na grafice poniżej 🙂 Czy to jest może właśnie I prawo Kirchhoffa? — które „zmusza“ prąd do przejścia wszystkimi możliwymi drogami (szóste pytanie)

Ostatecznie mam jeszcze ostatnie, siódme pytanie o schematy — czy schemat z kursu (z wcześniejszego podrozdziału) można narysować np. na takie dwa alternatywne sposoby?

[unreached-wag]

Kontynuując kurs pojawiło mi się już kolejne pytanie — jednak bezpośrednio powiązane z poprzednim (z piątym pytaniem, tj. twierdzeniem, że „prąd zawsze znajduje najprostszą drogę“).

W przykładach do podrozdziału o potencjometrze napisane jest „Umieśćmy potencjometr w płytce stykowej (...)“. Tak też zrobiłem, a zmierzony opór między środkowym a dowolnym z bocznych odprowadzeń był identyczny. Co więcej, opór między dwoma bocznymi odprowadzeniami mierzony był jako 0Ω. Doszedłem do tego, że przyczyną było zbyt głębokie umieszczenie potencjometru na płytce — tak, że dała ona połączenie między dwoma bocznymi odprowadzeniami (jak na grafice poniżej).

Wydaje mi się, że schemat dla tej sytuacji wyglądałby w ten sposób, zgadza się?

Decydując się na zapytanie tutaj na forum, chciałem zrozumieć dlaczego prąd przechodzi przez bezpośrednie połączenie na płytce a nie przez opornik?
Patrząc jednak teraz na schemat (już kolejny raz inaczej interpretuję zdarzenia patrząc na schemat niż patrząc na płytkę), myślę, że to może nie żadne „znajdowanie najprostszej drogi“ tylko równoległe połączenie dwóch oporników: potencjometru i fragmentu płytki stykowej (ten „opornik“ ma ok 0Ω). W rezultacie, zgodnie ze wzorem, otrzymując sumaryczny opór ok 0Ω, tj. (0 * XΩ) / (0 + XΩ) = 0. Czy o to chodzi?

Edytowano 5 września przez unreached-wag

[unreached-wag]

Wydaje mi się, że ten problem dotyczy również jednego z zagadnień o które pytałem w tym wątku (dlatego piszę tutaj). Mianowicie, w dalszej części kursu, w rozdziale o cewkach, w opisie przykładu napisane jest „Prąd płynie teraz wyłącznie przez cewkę, która – po naładowaniu – stanowi bardzo dobre zwarcie. Dla diody LED1 nie pozostaje już nic (dlatego gaśnie).“

Rozumiem dlaczego prąd z baterii nie przechodzi przez diodę LED2.
Nie mam jednak pomysłu jakie prawo jest odpowiedzialne za „zabranie“ całego prądu (diodzie LED1) przez cewkę.

Połączone są równolegle, więc napięcie otrzymują takie samo — 9V, tak?
Zgodnie z prawem Ohma prąd będzie zależeć od oporu, zgadza się? Przypuszczam, że opór cewki będzie dużo mniejszy niż diody LED1, tj. R_cewka << R_LED1. Jednak nie rozumiem dlaczego to jest problem dla LED1? Nawet jeśli R_LED1 = 1KΩ, a R_cewka = 0,1Ω (spełniając R_cewka << R_LED1) to nadal I_LED1 = 9V/1KΩ = 9mA, I_cewka = 9V/0,1Ω = 90mA.
Zastanawiam się nad możliwością gdyby ta 9V bateria była fizyko-chemicznie limitowana co do prądu jaki może wygenerować, na przykład, że nie może dać więcej niż 90mA (w praktyce chyba jednak tak nie jest?). Jednak nawet wtedy, dlaczego cały prąd miałaby iść na cewkę? Nie powinien się wtedy podzielić jakoś zgodnie z proporcją 9:90 czyli 8,18mA dla LED1 i 81,82mA dla cewki?