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

[Mikolaj]

Chyba zrozumiałem, ale nie jestem w 100% pewien. 

Gdy nie ma rezystora badamy najzwyklej napięcie baterii, gdzie uzyskałem 9,1 V. W momencie dołożenia rezytora 10kΩ, rezystor pobiera odrobinę prądu (grzeje się) i napięcie w baterii spada - 9,01 V. Następnie wymieniając rezytor na 1kΩ, z baterii wypływa więcej prądu i obniża jej poziom napięcia do 8,78 V. Wcześniej prawdopodobnie źle interpretowałem dokładnie co mierzę, bo przykładając woltomierz do rezystorów, wciąż badamy jakie jest napięcie w baterii a nie jakie napięcie mamy na rezystorach, bo chyba w ten sposób na to patrzyłem (tak jak to się robi podczas mierzenia oporu rezystora).

Co do wyjaśnienia dlaczego mówimy, że przy braku rezystora opór jest nieskończonie duży - wynika to z tego, że im więcej oporu tym mniej pobieranego prądu z baterii, dlatego brak pobrania jakiejkolwiek prądu to nieskończenie duży opór, co sprawia, że całe dostępne napięcie pozostaje w baterii.

W artykule powiedziane jest, że na tym etapie nauki wystarczy, że zapamiętasz fakt istnienia takiego zjawiska, ale chciałem rozjaśnić sobie dlaczego 1k ma mniejsze napięcie niż 10k oraz dlaczego brak opornika to nieskończony opór.

Jeszcze wyjaśniając fragment o braku oporu "Brakiem oporu byłoby zastąpienie elementu przewodem." - chodzi tutaj o układ jak na załączonym zdjęciu?

Idąc dalej, czy wszystko sprowadza się do tego, że używając różnych elementów podpiętych do baterii, napięcie w baterii spada, a to może skutkować tym, że np. podłączając dwa silniki jeden się uruchomi a drugi nie (ze względu na spadek napięcia w baterii).

PS: Im mniejszy rezystory, tym więcej prąd w obiegu, a im więcej prądu w obiegu tym mniejsze napięcie w baterii?

[Treker (Damian Szymański)]

37 minut temu, Mikolaj napisał:

Gdy nie ma rezystora badamy najzwyklej napięcie baterii, gdzie uzyskałem 9,1 V. W momencie dołożenia rezytora 10kΩ, rezystor pobiera odrobinę prądu (grzeje się) i napięcie w baterii spada - 9,01 V. Następnie wymieniając rezytor na 1kΩ, z baterii wypływa więcej prądu i obniża jej poziom napięcia do 8,78 V. Wcześniej prawdopodobnie źle interpretowałem dokładnie co mierzę, bo przykładając woltomierz do rezystorów, wciąż badamy jakie jest napięcie w baterii a nie jakie napięcie mamy na rezystorach, bo chyba w ten sposób na to patrzyłem (tak jak to się robi podczas mierzenia oporu rezystora).

Tak, gdy nie ma rezystora mierzymy napięcie na baterii. Później im większy prąd pobieramy (mniejszy rezystor) tym na baterii robi się mniejsze napięcie. Wszystko dlatego, że bateria ma tę "nieszczęsny" opór wewnętrzny, który jest szkodliwy.

38 minut temu, Mikolaj napisał:

Co do wyjaśnienia dlaczego mówimy, że przy braku rezystora opór jest nieskończonie duży - wynika to z tego, że im więcej oporu tym mniej pobieranego prądu z baterii, dlatego brak pobrania jakiejkolwiek prądu to nieskończenie duży opór, co sprawia, że całe dostępne napięcie pozostaje w baterii.

Trochę od drugiej strony kombinujesz. Jak jest mały opór to prąd może popłynąć (to chyba jest jasne). Jak połączenia elektrycznego nie ma (opór jest nieskończenie duży), to prąd nie płynie. Jak do wyprowadzeń baterii przyłożysz plastikowy długopis to fizycznie połączenie będzie, ale prąd nie popłynie, bo długopis nie będzie dobrym przewodnikiem (stawia nieskończenie wielki opór). Teoretycznie, nawet jak nic nie podpinasz do baterii to prąd mógłby przecież popłynąć "w powietrzu", ale powietrze nie jest dobrym przewodnikiem, więc prąd nie płynie (analogicznie jak w przypadku podłączenia długopisu). Jeśli "mały" opór umożliwia przepływ prądu to "gigantyczny" opór sprawia, że żaden prąd nie płynie.

44 minuty temu, Mikolaj napisał:

Jeszcze wyjaśniając fragment o braku oporu "Brakiem oporu byłoby zastąpienie elementu przewodem." - chodzi tutaj o układ jak na załączonym zdjęciu?

Tak, tylko w takiej sytuacji robisz zwarcie na baterii. Próbujesz pobrać z niej maksymalny prąd i możesz ją uszkodzić/szybko rozładować.

47 minut temu, Mikolaj napisał:

Idąc dalej, czy wszystko sprowadza się do tego, że używając różnych elementów podpiętych do baterii, napięcie w baterii spada

Trzeba zapamiętać taki wniosek, że jak ze źródła zasilania pobiera się "jakiś prąd" to napięcie na źródle zasilania może maleć wraz ze wzrostem pobieranego prądu. 

47 minut temu, Mikolaj napisał:

może skutkować tym, że np. podłączając dwa silniki jeden się uruchomi a drugi nie (ze względu na spadek napięcia w baterii).

Prawie. Jeśli w teorii podłączyłbyś dwa identyczne silniki to upraszczając albo oba zadziałają prawidłowo albo żaden. Tylko to akurat zły przykład, bo taka bateria nie nadaje się do zasilania silników (właśnie dlatego, że ma za wysoki opór wewnętrzny i nie można pobierać z niej dużego prądu).

[Mikolaj]

Dziękuję za pomoc! Skorzystam z rady o przyswojeniu dodatkowej wiedzy z fizyki, polecam https://pl.khanacademy.org/science/physics/circuits-topic jeszcze lepiej rozumiem co się dzieje 🙂

Edytowano Czerwiec 16, 2019 przez Mikolaj

[Seeker]

Cześć,

mam pewne pytanie. W treści znajduje  się informacja:

Cytat

 Uwaga! Dzielniki napięcia nie służą jednak do zasilania układów. Nie możesz wykorzystać takiego dzielnika do tego, aby z baterii 9V zasilić układ wymagający 5V. 

Tymczasem w książce Elektronika dla  bystrzaków autorstwa Cathleen Shamieh i Gordona McComb znalazłem to:

Cytat

Jeśli masz np. baterię 9-woltową, ale do zasilenia układu scalanego potrzebujesz napięcia 5V, to możesz zbudować taki obwód, jaki widać na rysunku 3.2 [dzielnik napięcia], który na wyjściu wytwarza 5v. I voila. możesz używać napięcia wyjściowego tego dzielnika napięcia do zasilania swojego układu.

Zatem można czy nie można. 

[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

[Treker (Damian Szymański)]

@Seeker witam na forum 😉 To temat dość zawiły - raczej nie powinno się zasilać układów za pomocą dzielników napięcia. Szczególnie, jeśli pobierają one stosunkowo duży prąd. W cytowanym przez Ciebie fragmencie książki jest informacja o "jakimś" nieznanym układzie scalonym. Da się znaleźć przypadki, dla których metoda z dzielnikiem napięcie zadziała, ale na pewno nie jest to zaleca metoda zasilania układów. Na wyjściu takiego "zasilacza" ciężko uzyskać stabilne 5V. Dzielnik napięcia, jak sama nazwa wskazuje, tylko dzieli napięcie. Wyjściowe 5V będzie więc zależało od napięcia wejściowego. Do zasilania układów należy wykorzystywać np. stabilizatory liniowe, które są odporne na wahania napięcia wejściowego (więc w dalszej części kursu). Nie warto myśleć o dzielnikach napięcia jako "zasilaczach", bo zdecydowanie częściej wykorzystuje się je w innych przypadkach (również będzie o tym w dalszych częściach kursu).

[Arkady]

Przerobiłem tą lekcję. Coś się przypomina ze szkoły ale nie jest łatwo. Miałem kłopot z mierzeniem prądu (I) bo wyskakiwało cały czas zero. Winny był bezpiecznik. Teraz mierzy ale mój miernik pokazuje tylko jedno miejsce po przecinku co przy tych przykładach trochę daje małą dokładność. I ta bateryjka, która szybko traci napięcie 😞 po jednym dni z 10V spadła na 9V. 

Jedziemy dalej. Dzięki za kurs!

[Adas]

Odnośnie 2 prawa Kirchhoffa w sekcji #3 - mam pytanie, bo nie rozumiem tego zjawiska.

"na podzespołach połączonych równolegle zawsze będzie to samo napięcie, ponieważ są dołączone do tego samego zasilania." - dlaczego napięcie na elementach (a właściwie spadek napięcia na tych elementach) wpiętych równolegle będzie takie samo jak napięcie żródła zasilania ? Jeśli rezystancja tych elementow będzie różna, rózne wartości prądu "zabiorą z układu", to rozumiem, że będą na nich również różne spadki napięć. Dodatkowo przed układem spiętym równolegle (przed węzłem rozwidlającym dla płynącego prądu - jak na załączonym układzie z dodanym R3) może być dodany np. rezystor R3, który zabierze też z układu prądu i napięcia, więc napięcie pozostałe do rozdzielenia na R1 i R2 będzie zmniejszone a dodatkowo inne wartości rezystancji R1 i R2 spowodują, że inne napięcie się na nich odłoży, mimo że wpięte są względem siebie równolegle.

[Gieneq]

@Arkady dziękujemy za miłe słowa. Jest to świetna motywacja do pracy nad kolejnymi kursami i artykułami! Z baterią 9V faktycznie trzeba uważać, co prawda napięcie jakie daje jest idealne do takich eksperymentów ale pojemność nie jest za duża.około 9V na baterii powinno się trochę utrzymać o ile będziesz unikał zwarć.

Miernik masz z kursu czy jakiś własny? W tym z kursów, na zakresie 20V powinny być 2 miejsca po przecinku.

@Adas Gdybyś obliczył wypadkową rezystancję połączonych równolegle rezystorów to uzyskasz jeden rezystor na którym odłoży się jakieś napięcie. Jest on połączony do tych samych węzłów co wyjściowe 2 rezystory zatem napięcie będzie te same. Możesz więc podejść do tematu, że oba te rezystory wymuszają jakieś napięcie, jeżeli zmienisz rezystancję jednego, to wpływa to na drugi i odwrotnie.

18 godzin temu, Adas napisał:

jak na załączonym układzie z dodanym R3

To prawda, rezystor ten powoduje zmniejszenie prądu płynącego w obwodzie, odkłada też się na nim napięcie.

W tych zadaniach dobrze jest, jeżeli będziesz znał metody upraszczania obwodów składających się z rezystorów. Jeżeli połączysz R1 i R2 to uzyskasz układ nazywany dzielnikiem napięcia, w którym łatwo obliczyć napięcie jakie odłoży się na każdym z rezystorów.

[Adas]

@Gieneq ok czyli jeśi dobrze zrozumiałem na rezystorach wpiętych równolegle odłoży się to samo napięcie pod warunkiem, że mają tę samą rezystancję oraz w układzie nie ma innych elementów wpiętych szeregowo jak ten R3 z wklejonego obrazka ? Może warto doprecyzować informację w kursie.

[Gieneq]

Oj nie nie , może niejasno się wyraziłem. Rezystory R1 i R2 mogą być dowolne. Jest zależność że wypadkowa rezystancja wyraża się wzorem.

Jeżeli pytasz o 3 część kursu to tego nie ma tutaj, jest za to w poprzedniej (2 części). Śródtytuł Połączenie równoległe rezystorów.

Masz tam przykład jak użyć wzór. Uzyskasz wypadkową rezystancję gdzie łatwo policzysz spadek napięcia z dzielnika napięcia (masz to w 3 części kursu).

Na spokojnie policz, poeksperymentuj. Dobrze jest wyrobić sobie pewną intuicję. Np wyobraź sobie że jeden z rezystorów ma opór zerowy albo nieskończony i co się wtedy dzieje. Jak jest nieskończony to prawie rozwarcie, czyli przestaje mieć wpływ na spadek napięcia. Jak jest zerowy to prawie zwarcie, co wtedy się dzieje? Stawianie sobie takich pytań pomaga 😀

[sliskii]

Wszystko super ale mierzenie prądu za pomocą tych sond to nie lada wyczyn 😅

Wszystko lata i ciężko o "stały" wynik 😶

[Gieneq]

@sliskii stałego wyniku nie uzyskasz. Trzeba jeszcze zapytać na czym ma polegać jego stałość. Jeżeli mierzysz 9V i na drugiej pozycji po przecinku coś się zmienia to jest w normie.

Miernik warsztatowy służy do tego, żeby zmierzył z grubsza, a Twoja intuicja ma Ci podpowiedzieć czy jest dobrze. Np ostatnio budowałem układ na płytce prototypowej i po każdym dodaniu nowej części wpinałem miernik żeby zobaczyć czy jest ok. W pewnym momencie zamiast 3,1-3,3V miałem coś około 2,7V... Sygnał, że coś jest źle. Ale czy była tam jakaś setna część wolta to nie było istotne.

Jeżeli będziesz miał potrzebę mierzyć dokładne wartości z kilkoma miejscami po przecinku, to wtedy możesz rozpocząć przygodę z oscyloskopem, albo profesjonalnymi miernika za grubsze pieniądze 😀

A z sondami możesz pokombinować. Może nie będę sugerował cięcia kabli i lutowania goldpinów... Ale możesz przytwierdzić drucik do końcówek, albo zaopatrzyć się w "banany i krokodyle" i złożyć z nich własne gryzące sondy 🐊

Edytowano Wrzesień 16, 2019 przez Gieneq

[sliskii]

Bardziej mi chodzi o to, że trudno utrzymać sondy na przewodach o się ześlizgują 

[Gieneq]

No to pozostają przewody DIY z krokodylkami 😁

[ethanak]

Dlaczego DIY? Przecież to można normalnie kupić w sklepie... 

Właśnie sprawdziłem, w Botlandzie 5.70 PLN

Edytowano Wrzesień 16, 2019 przez ethanak