Rezistory, proud, napětí - příklad
Dobrý den,chtěla bych poprosit o radu jak postupovat při fyzikálním výpočtu.
Jsou zapojeny dva rezistory o odporech R1=6 ohmů a R2=2 ohmy. První voltmetr udává napětí 24 V. Jaký proud ukazuje ampérmetr? Jaké napětí naměří druhý voltmetr?
Děkuji
Jsou zapojeny dva rezistory o odporech R1=6 ohmů a R2=2 ohmy. První voltmetr udává napětí 24 V. Jaký proud ukazuje ampérmetr? Jaké napětí naměří druhý voltmetr?
Děkuji
Odpovědi
Diskuze
bohužel vaše zadání není jednoznačné. Opravdu nebylo v zadání specifikované, jak obvod vypadá? Jsou rezistory zapojeny sériově, nebo paralelně? Co to je ten první voltmetr? Voltmetr zapojený na svorkách R1? A ampérmetr je zapojený v jedné z paralelních větví obvodu, u zdroje, v sériovém obvodu?
Je mi líto, ale zadání je natolik nejednoznačné, že prostě v tuto chvíli není možné smysluplně odpovědět.
ano, to by byla správná odpověď, nicméně jen v případě, že by šlo o sériové zapojení rezistorů. To si ovšem nemůžeme dovolit předpokládat (zadání to neupřesňuje), neboť jsou možná minimálně tato dvě zapojení (viz obrázky).
Až trdlo dodá podrobnosti (a potvrdí, že voltmetry a ampérmetry jsou zapojeny tak, jak ilustruje obrázek), určitě poté najdeme jednoznačnou odpověď.
Takže asi tak..
Je správné podporovat logické myšlení, ale v tomto případě (pokud jde o středoškolské, nebo učilištní vzdělání) to považuji za nadměrné. Nejlépe to ilustruje citát z filmu Marčku, podejte mi pero!: "Vergilia si přece každý může přečíst v originále".
samozřejmě že z praktického hlediska je naprostý nesmysl měřit toto napětí dvěma různými voltmetry, protože budou nutně ukazovat stejnou hodnotu. Nic nového bychom nezjistili a jen bychom vyvinuli nadbytečné úsilí.
Z teoretického hlediska ale takové zapojení určitě možné je a bez uvedení podrobností k příkladu si to jednoduše nemůžeme dovolit zanedbat.
Pokud autor příspěvku bez pomoci nezvládne vypočítat proud a napětí v jednoduchém obvodu se dvěma rezistory, pak jde pravděpodobně o studenta (nebo nadšence samouka, nevím), který teprve podniká první krůčky ve snaze proniknout do tajů elektrotechniky. Je dobré si uvědomit, že z výukových důvodů je více než vhodné začínajícím studentům zadávat příklady, které je povedou k tomu, aby si vlastními výpočty (případně měřeními) ověřili, jak se chovají rezistory zapojené sériově a paralelně, co platí pro proudy a napětí v jednotlivých větvích apod. Vůbec bych tedy nevylučoval možnost, že pedagog mohl mít na mysli zapojení paralelní. Jak jinak totiž začínající student zjistí (a jak si tuto informaci osvojí), že jeden z voltmetrů je nadbytečný, než tím, že se hluboce zamyslí nad podobným příkladem (případně že si sám ve vlastní režii vyzkouší toto zapojení realizovat) a že si dá do souvislostí odpovídající poučky? Takové příklady jsou právě tím, co ukáže, jak student problematice rozumí. V tomto případě je tedy zcela neadekvátní argumentovat tím, co je a co není blbost z praktického hlediska.
Dále jsem toho názoru, že zejména v exaktních vědách, jako je fyzika, je nezbytnou kompetencí každého, aby zvládl formulovat svůj problém jednoznačně, tedy aby ostatní nebyli nuceni nic pouze předjímat. Z mé strany nejde o snahu daného tazatele trápit tím, že mu odpírám odpověď, naopak mu předvádím, že dotaz lze pochopit více způsoby.
Samozřejmě nevím, jestli bylo u zadání k dispozici i schéma a tazatel jen přepsal různé údaje, aniž by si uvědomil, že nepodává úplnou informaci, nebo zda skutečně obdržel zadání v tomto formátu. Je ovšem možné, že pedagog příklad vymyslel schálně nejednoznačně, aby si ověřil, zda si jsou studenti vědomi, že existuje více způsobů, jak obvod zapojit.
Co se týče mé předchozí reakce, ano, uvedl jste, že odpověď tipujete. Nechtěl jsem tím zpochybňovat vaši odbornost nebo vás nějak poučovat. Jen jsem doplnil vaši odpověď tak, aby bylo tazateli jasné, za jakých podmínek by vaše výpočty platily.
Každopádně děkuji za reakci a přeji krásný zbytek odpoledne.
já samozřejmě nemůžu vědět, v jaké větvi tento ampérmetr byl zapojen, proto jsem hned v prvním příspěvku podal doplňující dotaz.
Naše situace je taková, že nám byl předhozen příklad bez jakéhokoliv kontextu. Nevíme, jestli bylo k dispozici i schéma obvodu, které tazatel vynechal, protože mu to nepřipadalo důležité, nevíme, zda jednoduše přepsal různé zadané hodnoty odporu a napětí a neuvědomil si, že je potřeba dodat více informací. A stejně tak nevíme, jakým způsobem jsou zapojeny jednotlivé měřicí součástky.
Proto vám na toto opravdu odpovědět nemůžu, a právě proto jsem se na toto ptal původního tazatele.
Pokud byl ale původní tvar zadání skutečně přesně v této nejednoznačné podobě, kterou uživatel trdlo uvádí, pak mi nezbývá než trvat na tom, že bude existovat celé množina řešení v podobě dvojic (U, I), kde nám nezbývá než uvážit možná zapojení tohoto "druhého voltmetru" a "ampérmetru", přičemž si nemůžeme dovolit zanedbat možnost paralelního zapojení rezistorů. Musíme tedy uvážit zapojení voltmetrů na různých součástkách sériového zapojení a zapojení ampérmetru v různých větvích zapojení paralelního.
Co se týče těch dvou voltmetrů, nezbývá mi než zopakovat, že z praktického hlediska to blbost opravdu je. Nicméně i tady musím trvat na tom, že z hlediska výukového to blbost není. Jak jinak má pedagog testovat, zda žáci látku cele chápou, než pokládáním (mnohdy na první pohled stupidních) úloh? A jak jinak si mají žáci tuto látku plně osvojit, než tím, že tyto úlohy plní?
k zadání tedy bylo připojené úplné schéma sériového zapojení (s jasným vymezením toho, na kterých součástkách jsou voltmetry připojeny), nebo bylo pouze uvedeno, že jde o zapojení sériové?
Když tak nad tím "filozofujeme", musím dodat, že ten "první voltmetr" může být připojen na druhém odporu a původní zadání má 2 řešení.
tazatelka nejednoznačně uvádí, že existuje nějaký první a druhý voltmetr, nikde ale není uvedeno, zda jsou voltmetry zapojeny na dvou rezistorech, nebo na jednom rezistoru a zdroji napětí. Já rozumím tomu, že zřejmě máme sklony předjímat, že voltmetr, jenž udává 24V, je zapojený na R1, ale my si ve skutečnosti nemůžeme dovolit nic takového předpokládat, dokud tu existuje více možností.
Pokud tedy víme, že je obvod zapojený v sérii, stále nám nezbývá než uvažovat o šesti(!) různých řešeních.
Anonym Cenelir píše sám sobě: Anonyme Cenelir, k čemu, prosím, potřebujete vědět...
Všem přeji krásný den a pohodový víkend :)
Samozřejmě nikde se nemluví o zdroji, tedy může být ve skutečnosti v obvodu obrovské množství sériově zapojených zdrojů, takže možnosti by velmi rychle nabobtnaly!
Ale to je jen tak na odlehčení, nechci tímto argumentovat.
Tím nevyvolávám další debatu (filozofování), jen se přikláním k tomu, že pokud není něco přesně zadané, tak je prostor na polemiku.
to je jen intuitivní předpoklad. V zadání je uvedeno pouze to, že je nějaký první a druhý voltmetr. Bylo by nematematické předpokládat nějakou takovou návaznost, která není explicitně uvedena. Je mi líto, ale stále to není jednoznačné.
Pro tazatelku tedy dodám řešení:
Pokud je tedy první rezistor R1 = 6Ω, druhý rezistor R2 = 2Ω a napětí na neznámém voltmetru je U = 24V, pak platí následující soustava rovnic (která vyplývá z Ohmova zákona U = I * R), kde U1 je napětí rezistoru R1 a U2 je napětí rezistoru R2:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
U1 + U2 = I * (R1 + R2),
tedy
U1 = I * 6
U2 = I * 2
U1 + U2 = I * 8
Jelikož nevíme, na které ze součástek byl neznámý voltmetr připojen, pak platí jedna z následujících možností:
24 = U1
nebo
24 = U2
nebo
24 = U1 + U2
Soustavu je třeba vyřešit pro všechny tyto možnost, pokud nevíme, kde je zapojení neznámý voltmetr udávající napětí U a pokud nevíme, které napětí chceme získat jako výsledek.
Za současných informací tedy existuje 6 řešení.
Pokud se má na el. obvodu tvořeném rezistory měřit napětí dvěma voltmetry, nejedná se už z principu o paralelní obvod. Dva voltmetry potřebuji k měření na obvodu sériovém nebo sério-paralelním. Jelikož v tomto konkrétním případě máme k dispozici pouze dve rezistory, sério-paralelní obvod z nich není možné složit a proto zbývá pouze možnost obvodu sériového, má-li mít použití dvou voltmetrů smysl.
teď jste mě trochu zmátla, uvádíte, že máte jen toto zadání bez obrázku. Takže informaci o tom, že jde o sériové zapojení, jste tedy nakonec opravdu vydedukovala sama? Nebylo to k tomu zadání uvedené?
určitě to zvládnete, čemu přesně teď nerozumíte? Klidně vám to vysvětlím, pokud jste ještě tady.
není důvod to vzdávat, jen použijeme Ohmův zákon.
R1 = 6 Ω
R2 = 2 Ω
U1 = 24 V
I = ? A (proud, který ukazuje ampérmetr)
U2 = ? V (napětí na na rezistoru R2)
https://www.youtube.com/watch?v=n9eXZA4_SRY
Zapojování rezistorů za sebou (sériově)
https://www.youtube.com/watch?v=tv71Md9CJzc
_____________________________________________
!!! DÁREČEK :)
Tento příklad ve formě přednášky (video 3:25 min)
https://www.youtube.com/watch?v=3zBBGJUpM1I
Tímto děkuji i všem ostatním diskutujícím, mě osobně všechny názory obohatili a tak by to mělo být ;)