Kurs elektroniki – #3 – prawa Ohma i Kirchhoffa w praktyce

[fruity]

Kurs skończyłem w całości - projekt końcowy zadziałał poprawnie za pierwszym razem

Jednakże postanowiłem wrócić do potencjometru i przy okazji kwestia związana z doborem rezystora do diody stała się niejasna (artykuł dotyczący tej problematyki przeczytałem, ale nie rozwiązuje on mojego problemu).

Zaczynając od samego początku:

Chciałem sprawdzić jaki rezystor powinienem dobrać do diody, aby nie świeciła wcale - w tym celu wykorzystałem potencjometr. Schemat podłączenia poniżej (bateria 9V, potencjometr 5k, dioda zielona):

Zarówno pomiary miernikiem jak i schemat w symulatorze wskazuje, że można "dać" jej maksymalnie 1,8mA (wtedy nie świeci). Zmierzyłem, więc rezystancję na potencjometrze - było ok. 4k.

Wynik obliczeń również zbliżony jest do 4k R = (9V - 2V)/0,0018A

Jednakże podłączając (szeregowo) rezystory o rezystancji zastępczej (czy wypadkowej) 4k dioda świeci jasno i wyraźnie. Nawet 20k nie "wyłącza" całkowicie diody (prąd wtedy powinien wynieść 0,35mA).

Albo dalej nie wiem jak działa potencjometr albo nie wiem o co chodzi?

Myślę, że pora też na jeden, bardzo ważny wniosek po przerobieniu kursu. Przynajmniej, od tego artykułu, każdy powinien założyć sobie zeszyt, w którym będzie notował najważniejsze informacje, z autopsji wiem, że wiele (z pozoru oczywistych) rzeczy, można zapomnieć i później niektóre zagadnienia się mieszają ze sobą.

Niedługo czas na drugą część kursu, jednocześnie z nauką lutowania

[artbe]

Cześć Zrobiłem sobie następujący obwód szeregowy w poniższej kolejności:

1. bateria

2. opornik 1000 Ohm

3. dioda prostownicza

4. zielony LED

Mierzyłem sobie napięcie na każdym elemencie i rzeczywiście suma napięć daje w przybliżeniu napięcie baterii.

Mierzyłem też natężenie prądu pomiędzy poszczególnymi elementami, tj. między baterią i opornikiem, między opornikiem i diodą, między diodą a LED-em oraz między LED-em a masą. I wszędzie prąd był podobny (ok. 5,7 mA). Czyli Kirchhoff się zgadza.

Ale naszły mnie takie pytania (być może nie rozumiem jakichś podstaw):

1. dlaczego natężenie mierzone na samym początku między baterią, a opornikiem jest też 5,7 mA? Na zdrowy rozsądek wydaje się, że przepływający prąd powinien "natrafić na opór" dopiero przy oporniku. I że dopiero za opornikiem prąd powinien być mniejszy.

2. Zauważyłem, że na diodzie i LED-ie odkłada się jakby "dedykowane" napięcie, tj. ok. 0.7V i 2V odpowiednio. Jak zmieniałem LED-y na inne, to na diodzie dalej było ok 0.7V, na innym LED-ie odkładało się też "dedykowane" napięcie, ale odpowiednio pomniejszone/powiększone odłożyło się na oporniku. Z czego to wynika? Dlaczego na oporniku nie odkłada się stałe napięcie i np. LED nie ma zbyt małego napięcia?

Będę wdzięczny za każdą pomoc w zrozumieniu

[Treker (Damian Szymański)]

1. dlaczego natężenie mierzone na samym początku między baterią, a opornikiem jest też 5,7 mA? Na zdrowy rozsądek wydaje się, że przepływający prąd powinien "natrafić na opór" dopiero przy oporniku. I że dopiero za opornikiem prąd powinien być mniejszy.

Prąd w danym oczku jest taki sam (w każdym jego punkcie) - stąd taki wynik. Z tego samego powodu nie ma różnicy, czy rezystor znajdzie się za diodą, czy przed nią. Sprawdź ten artykuł, powinien być pomocny: Czy kolejność w połączeniu szeregowym ma znaczenie?

2. Zauważyłem, że na diodzie i LED-ie odkłada się jakby "dedykowane" napięcie, tj. ok. 0.7V i 2V odpowiednio. Jak zmieniałem LED-y na inne, to na diodzie dalej było ok 0.7V, na innym LED-ie odkładało się też "dedykowane" napięcie, ale odpowiednio pomniejszone/powiększone odłożyło się na oporniku. Z czego to wynika? Dlaczego na oporniku nie odkłada się stałe napięcie i np. LED nie ma zbyt małego napięcia?

Zerknij na poniższy artykuł. Jest tam więcej informacji o połączeniu diody z rezystorem Jak dobrać rezystor do diody? Różne metody zasilania LED!

[artbe]

Dzięki za mega szybką odpowiedź

1. dlaczego natężenie mierzone na samym początku między baterią, a opornikiem jest też 5,7 mA? Na zdrowy rozsądek wydaje się, że przepływający prąd powinien "natrafić na opór" dopiero przy oporniku. I że dopiero za opornikiem prąd powinien być mniejszy.

Prąd w danym oczku jest taki sam (w każdym jego punkcie) - stąd taki wynik. Z tego samego powodu nie ma różnicy, czy rezystor znajdzie się za diodą, czy przed nią. Sprawdź ten artykuł, powinien być pomocny: Czy kolejność w połączeniu szeregowym ma znaczenie?

Tak mówi prawo Kirchoffa i doświadczalnie mi tak wyszło, ale właśnie myślenie zdroworozsądkowe (moje) się tutaj wysypuje. Zabieram się za artykuł i mam nadzieję wszystko mi wyjaśni

2. Zauważyłem, że na diodzie i LED-ie odkłada się jakby "dedykowane" napięcie, tj. ok. 0.7V i 2V odpowiednio. Jak zmieniałem LED-y na inne, to na diodzie dalej było ok 0.7V, na innym LED-ie odkładało się też "dedykowane" napięcie, ale odpowiednio pomniejszone/powiększone odłożyło się na oporniku. Z czego to wynika? Dlaczego na oporniku nie odkłada się stałe napięcie i np. LED nie ma zbyt małego napięcia?

Zerknij na poniższy artykuł. Jest tam więcej informacji o połączeniu diody z rezystorem Jak dobrać rezystor do diody? Różne metody zasilania LED!

Już zdążyłem odwrócić kolejność i chyba domyślam się co będzie w tym artykule Ale dla pewności zabieram się też i za niego. Dzięki!

[miszczur]

Czy w ostatnim doświadczeniu z oporem wewnętrznym baterii nie ma czasem błędu? Dla utrwalenia to robiłem i w tekście piszesz, zeby zmierzyć prąd, gdzie na przykładzie jednak jest mierzone napięcie na rezystorach Pozdrawiam

[gedalt]

Strasznie mi się podoba wasz kurs! Oby tak dalej. Jedynym minusikiem, to te zdjęcia z multimetrem i płytką stykową mogłyby być odrobinę czytelniejsze. Pozdrawiam serdecznie.

[Treker (Damian Szymański)]

miszczur, witam na forum. Ten fragment jest faktycznie niefortunnie napisany. Poprawimy przy okazji

gedalt, również witam na forum, dzięki za miłe słowa! Mam świadomość, że zdjęcia nie są tutaj najlepsze (to był nasz pierwszy kurs). W kolejnych kursach jest już znacznie lepiej: elektronika, poziom II, technika cyfrowa itd. Za jakiś czas wrócimy do tego kursu i przepiszemy go od nowa - wtedy pojawią się odpowiednie zdjęcia

[kolo698]

Siema, mam pytanie mam potencjometr montażowy 5 kΩ i nie wiem jak podłączyć baterię i jak podłączyć miernik. Jak ktoś by mógł wysłać zdjęcie tego zadania.Z góry dzięki

[Belferek]

Niemożliwe! Wszystko masz ładnie napisane i narysowane. Przyjrzyj się baterii i odpowiedz sobie na pytania czym jest i jak działa, czym grozi zwarcie + z -. Czym jest potencjometr i czym są jego 3 końcówki? Jak zmierzyć napięcie, prąd i oporność Twoim miernikiem? Sam za chwilę dojdziesz, że Twoje pytanie ... jest dziwne.

[Treker (Damian Szymański)]

kolo698, witam na forum! Z czym dokładnie masz problem? Pomożemy, ale pokaż gdzie utknąłeś

[kolo698]

kolo698, witam na forum! Z czym dokładnie masz problem? Pomożemy, ale pokaż gdzie utknąłeś

[magik]

Literówka w zdaniu (ostatnia zielona ramka):

Na tym etapie nauki wystarczy, że zapamiętasz fakt istnienia takie zjawiska!

Pozdrawiam

[Treker (Damian Szymański)]

kolo698, dlaczego źle? Potencjometr może działać jako dzielnik napięcia i mógł to być poprawny odczyt. Wszystko zależy od tego gdzie dokładnie, mierzyłeś.

magik, witam na forum! Dziękuję za zwrócenie uwagi, już poprawione

[Belferek]

kolo698 nie wiem jak Ci wytłumaczyć o co chodzi w tym prawie Ohma, może tak:

Biorąc pod uwagę prawo Ohma i podstawy fizyki ja bym rozumował w dużym uproszczeniu (dla prądu stałego - źródło bateria) tak:

1. Przewodniki czyli materiały mogące przewodzić prąd elektryczny są lepsze lub gorsze. O tym, który jest lepszy decyduje jego oporność tzn. im mniejsza tym więcej prądu (szybciej w jednostce czasu) przez niego popłynie. To prawie jak z rurą - im jej średnica większa tym stawia ona mniejszy opór dla wody i więcej przez nią przepłynie niż w tym samym czasie przez malutki wężyk.

Oporność oznaczamy jako R (rezystancja, opór) i zależy ona od materiału z którego wykonany jest przewodnik (kabel, rezystor, ścieżka druku PCB ...) według wzoru R = q * (l / s) gdzie :

q - opór właściwy, rezystywność wielkość fizyczna charakterystyczna dla materiału zob. https://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystywno%C5%9B%C4%87

Jak widzisz miedź ma bardzo mały opór właściwy więc dlatego ścieżki na PCB są miedziane i przewody w instalacjach elektrycznych u Ciebie w domu także (takie mają byc w/g obowiązujących norm)

l - długość przewodnika, im większa tym opór większy i stąd problemy przy prowadzeniu kabli na dużych odległościach

s - pole przekroju, im większe tym opór mniejszy, więc więcej prądu przez taki przewodnik przepuścimy, dlatego kable energetyczne w liniach napowietrznych są takie grube.

Morał z tego taki, że kawałek drutu miedzianego o długości 1 cm będzie miał inną rezystancję niż wykonany z tego samego rodzaju drutu (materiał, pole przekroju) odcinek o długości 2 cm, 3 cm ..... 100 cm Przykładając do końców takiego przewodnika miernik (omomierz) wyświetla on nam jego rezystancję, Jak jedną z końcówek będziesz przesuwał po tym drucie o 2 cm, 3 cm ... 100 cm to miernik (musiałby być super dokładny) pokazywałby Ci różne wartości rezystancji. Dobierając odpowiednio rodzaj materiału (przewodnika) wytwarza się rezystory. Elementy pasywne, które mają tylko 2 wyprowadzenia. Szybko wymyślono mechaniczną konstrukcję suwaka, która umożliwia jego "ślizganie" po przewodniku. Taki rezystor ma 3 wyprowadzenia, a to trzecie to właśnie suwak (na zdjęciu pokazany strzałką).

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT_GYmNDYjU0FiQFlfrf6SYpO9RFOBCUxW0Ch3MVrhB71uFtlTN

To właśnie za pomocą śrubokrętu, pokrętła zmieniasz położenie suwaka. Mając potencjometr możesz bez baterii podłączyć miernik pod dowolne 2 jego końcówki mierząc rezystancję. Jeśli zmieniając położenie suwaka wartość się zmienia to znaczy, że jedna z nóżek, do których podłączyłeś miernik jest właśnie suwakiem, a wartość na mierniku będzie się zmieniać w skrajnych położeniach od 0 do MAX_WARTOŚCI_POTENCJOMETRU. Tak będzie gdyż w tych skrajnych położeniach suwak zwiera skrajne końcówki rezystora nastawnego - potencjometru.

2. Prawo Ohma mówi, że I=U/R lub inaczej U=I*R.

Zwróć uwagę co się dzieje gdy R = 0 (zwarcie) wtedy w układzie popłynie bardzo duży prąd, prąd zwarciowy co spowoduje szybkie rozładowanie się baterii, w instalacjach elektrycznych zadziałanie bezpiecznika, a w skrajnym przypadku ... pożar. Dlatego często w szereg z potencjometrem włącza się dodatkowy rezystor, który ma właśnie ten prąd zwarciowy ograniczyć.

3. Dla rezystora nie ma znaczenia gdzie jest PLUS, a gdzie MINUS.

Trzeba tylko pamiętać, że po włączeniu zasilania nie mierzymy już oporności lecz napięcie (woltomierz) lub prąd (amperomierz). Woltomierz podłączamy do obwodu równolegle - w przypadku potencjometru tak jak omomierz, a amperomierz szeregowo (trzeba o tym pamiętać w trosce o własne bezpieczeństwo - amperomierz to prawie zwarcie!)

Ot i cała filozofia.. Za pomocą potencjometru zmieniasz rezystancję, a prawo Ohma mówi, że tym samym natężenie prądu I = U / R. Przepływający prąd zgodnie z tym samym prawem U= I * R "odkłada na rezystancji spadek napięcia. Te rzeczy możesz mierzyć i wykorzystać np. dwa rezystory o różnych wartościach do budowy tzw. dzielnika napięcia by np. dopasować poziom logiczne 1 TTL (5V) do poziomu 3,3V. Przez dwa połączone szeregowo rezystory płynie ten sam prąd lecz ponieważ U = I * R to dla różnych wartości tych rezystorów odłoży się na nich różne napięcie. Oczywiście gdy rezystory będa takie same to na każdym z nich odłoży się ono takie same. Regulując prąd możesz wpływać na pracę innych urządzeń np. prędkość obrotów silnika (większe natężenie szybciej) , jasność świecenia LED (większe natężenie jaśniej) itd.

Postaraj się to zrozumieć. Eksperymentując z potencjometrem, baterią 9V niczego nie zepsujesz i nic Ci się nie stanie. Co najwyżej rozładujesz baterię.

Pozdrawiam,

[OlosPl]

Witam serdecznie. Jestem tu nowy prosze o pomoc gdzie ja mam przylozyc ten voltomierz zeby sprawdzic pierwsze prawo kirhofa. Prosze wytlumaczyc j

W jakie pola wtyknac elementy i w jakie pola przylozyc .miernik utknalem na tej lekcji