KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 39.
Jaką wartość rezystancji powinien mieć rezystor R1 ograniczający prąd diody w obwodzie, którego schemat przedstawiono na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który jest częścią pytania egzaminacyjnego z kwalifikacji zawodowej dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystor szeregowy R1 dobiera się tak, aby ograniczyć prąd diody do wartości dopuszczalnej.
Najpierw wyznacza się napięcie na rezystorze jako różnicę napięcia zasilania i spadku napięcia na diodzie, a następnie stosuje prawo Ohma R = U/I. Wynik podaje się w odpowiedniej jednostce (Ω lub kΩ).

Pełne wyjaśnienie:

Rezystor R1 włączony szeregowo z diodą pełni funkcję ogranicznika prądu. Dioda (w tym LED) nie jest elementem liniowym: po przekroczeniu napięcia przewodzenia prąd może rosnąć bardzo szybko, dlatego w typowych układach zasilanych napięciem stałym stosuje się rezystor szeregowy.

Dobór rezystora wykonuje się w dwóch krokach:

  • Krok 1: napięcie na rezystorze – oblicza się je jako różnicę napięcia zasilania i spadku napięcia na diodzie w kierunku przewodzenia: UR = Uzasilania − Udioda. To ważne, bo część napięcia "odkłada się" na złączu diody.
  • Krok 2: prawo Ohma – mając UR i wymagany prąd diody I, liczy się rezystancję: R = UR/I.

W praktyce kluczowe jest poprawne użycie jednostek: jeśli prąd podany jest w mA, trzeba go przeliczyć na A (np. 10 mA = 0,01 A). Równie istotne jest poprawne przeliczenie wyniku na kΩ (1 kΩ = 1000 Ω), bo w odpowiedziach mogą pojawić się wartości różniące się o rzędy wielkości.

Dlaczego odpowiedzi skrajnie duże (np. setki kΩ lub MΩ) bywają błędne? Zbyt duża rezystancja ograniczy prąd do bardzo małej wartości, przez co dioda będzie świecić słabo lub wcale. Z kolei zbyt mała rezystancja spowoduje zbyt duży prąd, co grozi przegrzaniem i uszkodzeniem diody.

W tym zadaniu poprawny wynik wskazano jako 1,2 kΩ, co jest typowym rzędem wielkości dla prostych obwodów z diodą zasilanych napięciem stałym. Pozostałe propozycje (120,0 kΩ; 12,0 kΩ; 1 200,0 kΩ) odpowiadają najczęściej pomyłkom w przeliczeniu jednostek lub w wyznaczeniu napięcia, jakie faktycznie odkłada się na rezystorze.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najczęściej liczysz: R = (U zasilania − U diody) / I diody. Najpierw odejmij spadek napięcia na diodzie od napięcia źródła, a potem podziel przez wymagany prąd. Zwróć uwagę na jednostki: mA trzeba zamienić na A.
Dioda w przewodzeniu "zabiera" część napięcia (spadek na złączu). Rezystor ma ograniczać prąd tylko z pozostałego napięcia. Gdy pominiesz spadek na diodzie, przyjmiesz za duże napięcie na rezystorze i wyjdzie zła wartość R.
Za mały rezystor oznacza za duży prąd diody. W praktyce skutkuje to nadmiernym grzaniem elementu, skróceniem żywotności LED, a czasem natychmiastowym uszkodzeniem. W układach mechatronicznych może to też obciążyć wyjście sterownika lub zasilacza.
Za duża rezystancja ograniczy prąd do bardzo małej wartości. Dioda będzie świecić słabo lub wcale, co w sygnalizacji (np. na panelu maszyny) może być mylące. Elektrycznie układ zwykle będzie bezpieczny, ale nie spełni funkcji informacyjnej.
Najczęstszy błąd to mA vs A oraz Ω vs kΩ. Jeśli wstawisz 20 mA jako 20 A, wynik wyjdzie 1000 razy mniejszy. Jeśli policzysz w Ω, a zapiszesz jak kΩ, wynik wyjdzie 1000 razy większy. Zawsze rób szybki "test rzędu wielkości".
Na egzaminie przyjmuj dane podane w zadaniu/na schemacie. "Typowe" wartości (np. 2 V dla czerwonej LED) są tylko orientacyjne. Jeśli rysunek podaje spadek napięcia diody lub prąd, to one obowiązują w obliczeniu R1.
To typowy zabieg testowy: błędne wyniki wynikają zwykle z pomyłek w jednostkach (mA/A, Ω/kΩ) albo z nieuwzględnienia spadku napięcia na diodzie. Dzięki temu zadanie sprawdza nie tylko wzór, ale też poprawność myślenia i przeliczeń.
Zrób oszacowanie: napięcie na rezystorze to zwykle kilka woltów, a prąd LED to zwykle kilka–kilkanaście mA. Kilka V podzielone przez 0,01 A daje setki omów do kilku kiloohmów. Wynik rzędu setek kΩ zwykle oznacza błąd przeliczeń.
Tak, w praktyce dobiera się też moc: P = UR · I lub P = I² · R. Na egzaminie często liczy się tylko rezystancję, ale w rzeczywistych układach mechatronicznych zbyt mała moc rezystora może powodować jego przegrzewanie i awarie.
Ćwicz schematy z jedną diodą i rezystorem szeregowym: zawsze wyznacz U na rezystorze, potem R = U/I i kontroluj jednostki. Dodatkowo rozwiązuj kilka wariantów z innym napięciem zasilania i prądem, żeby nabrać intuicji co do rzędu wielkości wyniku.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 49% zdających egzamin. trudne

Według specjalistów z branży: "Wynik podaje się w odpowiedniej jednostce (Ω lub kΩ)."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): Prawo Ohma — https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Ohma (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (PL): Dioda elektroluminescencyjna — https://pl.wikipedia.org/wiki/Dioda_elektroluminescencyjna (dostęp: 2026-02-27)
  • All About Circuits: LED Resistor Calculator / LED current limiting resistor (opis metody doboru R) — https://www.allaboutcircuits.com/tools/led-resistor-calculator/ (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z podstaw elektrotechniki/elektroniki (prawo Ohma, obwody DC)
  • Noty katalogowe diod LED (parametry: If, Vf) i przykłady aplikacyjne
  • Zbiory zadań z obwodów elektrycznych (obliczanie rezystancji dla elementów nieliniowych z przybliżeniem Vf)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego