background image

ZADANIE 5 
 
Przedstawiony na poniższym rysunku fragment obwodu elektrycznego jest połączony             
z pozostałą częścią dwiema gałęziami. Określić wartość SEM E o oporze wewnętrznym       
Rw = 1

Ω jeśli wiadomo, że prąd I płynący w zwartej gałęzi ma wartość 5A.  

Rozwiązanie 
  
Obwód można przedstawić w następujący sposób 

 
Z równań 1 i 2 prawa Kirchhoffa 

otrzymamy 

natomiast 

więc z 2 prawa Kirchhoffa 

 
 
 

1

1)

(1

5A

=

+

=

+

I2

I1

I2

I1

A

3

10

A

3

5

=

=

I2

I1

A

3

20

=

+

=

I

I1

I3

V

3

20

=

=

Rw

I3

E

background image

ZADANIE 6 

 

Charakterystykę napięciowo-prądową  źródła energii aproksymowaną odcinkowo 
przedstawiono na rysunku. Należy obliczyć wartości: a) zastępczej SEM Ep i Rw oraz b) 
zastępczej SPM Iz i Gw w każdym z liniowych przedziałów pracy źródła. 

Rozwiązanie 

Wartości SEM Eo, SPM Iz, Rw i Gw wyznaczymy z zależności  

oraz 

gdzie (U’,I’) oraz (U”,I”) wartości współrzędnych (na płaszczyźnie U-I) końców liniowych 
przedziałów pracy. I tak dla przedziału 1-go 

więc 

 
Analogicznie dla przedziałów 2-go i 3-go. 
 
 

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

3,4

I[A]

U[V]

1

2

3

U"

Rw

I"

Eo

U'

Rw

I'

Eo

=

=

Rw

1

Gw

Rw

Eo

Iz

=

=

0,1)

;

(4,5

)

,

(

0,0)

 ;

 

(6,0

)

,

(

=

=

I"

U"

I'

U'

i

0,06S

0,6A

15Ω

6V

=

=

=

=

Gw

Iz

Rw

Eo

i

,

,

background image

Wyniki zestawiono w tabeli. 
 

Przedział Zakres 

zmian 

prądu 

Zakres zmian 

napięcia 

Eo 

[V] 

Rw 

[

Ω] 

Iz 

[A] 

Gw 

[S] 

÷ 0,1 6 

÷4,5 

15 0,4 

0,0666 

0,1 

÷ 3,0 

4,5 

÷ 3,5 

4,54 0,347 13,1 2,88 

3,0 

÷ 3,2 

3,5 

÷ 0 

56 

17,5 3,2 0,057 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

ZADANIE 7 
 
Wyprowadzić wzory na dokładną wartość opornika R mierzonego w układzie poprawnie 
mierzonego: a) napięcia, b) prądu. Sporządzić wykresy błędów względnych popełnianych 
przy pomiarach jeśli R zmienia się od 0 do wartości nieskończenie  wielkiej.                 
Obliczyć (dla Ra =  10

Ω i Rv = 100kΩ) wartość R dla której obie metody dają ten sam błąd. 

Rozwiązanie 
 
Pomijamy w rozważaniach błędy wynikające z dokładności przyrządów, a uwzględniamy 
tylko wpływ ich rezystancji wewnętrznych na zmianę rozpływu prądu w obwodzie. 
Tematowe układy pomiarowe można przedstawić w postaci 

 
Rzeczywista wartość  

Natomiast wartość mierzona  
 
w a) R’ 

 

 

 

 

       w b) R” 

 

 

 

 

 

       wiec 

lub  = G’ – Gv 
 

.

Ir

Ur

R

=

Ia'

Uv'

R'

=

Ia"

Uv"

R"

=

Rv

Uv'

Ia'

Iv'

Ia'

Ir

;

Uv'

Ur

=

=

=

Ra

Ir

Uv"

Ra

Ia"

Uv"

Ur

;

Ia"

Ir

=

=

=

Rv

R'

1

R'

Rv

Uv'

Ia'

Uv'

R

=

=

Ra

R"

Ia"

Ra

I"

Uv"

R

=

=

background image

 

 

 

Błąd względny 

w a)   

 

 

 

 

      w b) 

         ale 

 
 

 

 

 

 

       więc 

 
Wykresy 

δ’ i δ” w zależności od R przedstawiono na rysunku. 

Wartość R = R1 dla której moduły błędów będą takie sam obliczymy z zależności 

 

δδδδ

 = 

δδδδ

 

czyli 

stąd 

więc 

(drugi pierwiastek ujemny nie ma sensu fizycznego) 
 
Po podstawieniu  

100%

=

R

Rzmierz

R

δ

100%

=

R

R'

R

δ'

100%

=

R

R"

R

δ"

Rv

R

Rv

R

R'

+

=

Ra

R

R"

+

=

100%

+

=

Rv

R

R

δ'

100%

=

R

Ra

δ"

R1

Ra

Rv

R1

R1

=

+

Rv

Ra

Rv

Ra

Ra

Rv

Ra

R1

Ra

R1

2

2

+

=

=

4

4

0

Rv

Ra

Ra

R1

+

=

2

1005Ω

1000

5

=

+

=

R1

- 1 0 0

- 8 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

R

R a

R v

2 R v

1 0 0 %

0

δ[%] 

-

∞ 

δ” 

δ’ 

background image

Jeśli dla R < R1 zastosujemy układ poprawnie mierzonego napięcia, a dla R > R1 układ 
poprawnie mierzonego prądu to błąd względny 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1%

100%

100%

=

+

=

R1

Ra

Rv

R1

R1

δmax

δ

background image

ZADANIE 8 
 
Określić zależność między opornikami R1, R2, R3 i R4 przy której napięcie na przekątnej 
mostka Uab = 0 dla każdej wartości napięcia zasilania U. Obliczyć różnicę potencjałów 
między punktami a i b dla U = 100V, R1 = 13k

Ω, R2 = 9kΩ, R3 = 7kΩ i R4 = 11kΩ. 

 
Rozwiązanie 
  
Napięcie na przekątnej 

ale 

natomiast 

gdzie 

Po podstawieniu 

Przyrównując Uab do zera uzyskujemy 

stąd 
 

 

     R1 

 R4 = R2 ⋅ R3     

 

 

 

 

 

 

(2) 

 
Warunkiem wystarczającym równowagi mostka (Uab = 0) jest spełnienie zależności (2), 
zapisywanej często w postaci ilorazowej  

R4

I2

R3

I1

Uab

=

R4

R2

U1

I2

R3

R1

U1

I1

+

=

+

=

)

(

R6

R5

I

U

U1

+

=

Rz

R6

R5

U

I

+

+

=

R4

R3

R2

R1

R4)

(R2

R3)

(R1

Rz

+

+

+

+

+

=

)

1

(

+

+

+

+

=

+

+

=

R4

R2

R4

R3

R1

R3

Rz

R6

R5

Rz

U

R4

R2

R4

R3

R1

R3

U1

Uab

0

R4

R2

R4

R3

R1

R3

=

+

+

R4

R2

R3

R1

=

background image

Powyższą zależnością można sprawdzić, że dla danych tematowych mostek nie jest 
zrównoważony. Wartość Uab uzyskamy z zależności (1) lub zauważając, że 

 

           I1 = I2  i  I1 + I2 = I 

oraz  

stąd 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4mA

10

10)

5

(10

100

3

=

+

+

=

I

8V

)

10

9

10

13

(

10

2

3

3

3

=

+

=

+

=

R2

I2

R1

I1

Uab