Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELE5 - STYCZEŃ 2020



PYTANIE NR 7.
Jaka powinna być wartość rezystancji opornika Rp połączonego szeregowo z woltomierzem o zakresie Un = 100 V i rezystancji wewnętrznej RV = 10 kΩ, aby za pomocą układu, którego schemat przedstawiono na rysunku, rozszerzyć zakres pomiarowy woltomierza do 500 V?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który jest częścią pytania egzaminacyjnego dotyczącego kwalifikacji zawodowych w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zakres 500 V jest 5 razy większy niż 100 V, więc dla tego samego prądu pełnej skali całkowita rezystancja woltomierza musi wzrosnąć 5 razy.
Rcałk=5·RV=5·10 kΩ=50 kΩ, zatem opornik szeregowy Rp=50 kΩ−10 kΩ=40 kΩ.

Pełne wyjaśnienie:

Woltomierz można w uproszczeniu traktować jako rezystancję wewnętrzną RV, przez którą przy napięciu znamionowym Un płynie prąd pełnej skali (stały dla danego ustroju):

IFS = Un / RV

Dane: Un=100 V, RV=10 kΩ, więc IFS=100 V / 10 kΩ = 0,01 A (10 mA). Aby rozszerzyć zakres do 500 V, chcemy, by przy napięciu 500 V nadal płynął ten sam prąd pełnej skali (w przeciwnym razie miernik zostałby przeciążony albo nie wyskalowałby poprawnie).

Zatem wymagana rezystancja całkowita układu woltomierza z opornikiem szeregowym wynosi:

Rcałk = Umax / IFS = 500 V / 0,01 A = 50 kΩ

W połączeniu szeregowym rezystancje się sumują, więc:

Rcałk = RV + Rp, czyli Rp = 50 kΩ − 10 kΩ = 40 kΩ.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 20 kΩ dawałoby Rcałk=30 kΩ, a więc zakres wzrósłby tylko 3× (do ok. 300 V), nie do 500 V.
  • 10 kΩ dawałoby Rcałk=20 kΩ, czyli 2× (do ok. 200 V).
  • 50 kΩ dawałoby Rcałk=60 kΩ, a więc przy 500 V prąd byłby mniejszy niż pełnoskalowy; wskazanie nie odpowiadałoby właściwej skali (zaniżone odczyty).

Wskazówka egzaminacyjna: przy posobniku do woltomierza najprościej porównać stosunek napięć (tu 500/100=5) ze stosunkiem rezystancji całkowitych (też musi wyjść 5), a dopiero potem odjąć RV, aby dostać sam Rp.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest posobnik do woltomierza i po co się go stosuje?
Posobnik to rezystor dołączany szeregowo z woltomierzem, aby zwiększyć jego zakres pomiarowy. Dzięki temu przy wyższym napięciu płynie taki sam prąd pełnej skali jak wcześniej, a miernik nie ulega przeciążeniu i może mierzyć większe napięcia.
Jak obliczyć prąd pełnej skali woltomierza z danych U i R?
Zakłada się model woltomierza jako rezystancji wejściowej RV. Prąd pełnej skali liczysz z prawa Ohma: I = U/R. Dla 100 V i 10 kΩ wychodzi 100/10000 = 0,01 A, czyli 10 mA.
Dlaczego przy rozszerzaniu zakresu woltomierza rezystancja musi rosnąć proporcjonalnie do napięcia?
Woltomierz jest wyskalowany na określony prąd pełnej skali. Jeśli chcesz mierzyć 5 razy większe napięcie i zachować ten sam prąd, to z zależności U = I·R wynika, że R musi być 5 razy większa. Stąd proporcja napięcia do rezystancji całkowitej.
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach o posobniku i boczniku?
Najczęściej myli się posobnik (szeregowo do woltomierza) z bocznikiem (równolegle do amperomierza). Drugi błąd to pomijanie przedrostków (kΩ) oraz liczenie "na skróty" bez sprawdzenia, czy zachowany jest prąd pełnej skali przyrządu.
Czy można rozszerzać zakres woltomierza dowolnym rezystorem szeregowym?
Nie w praktyce. Rezystor musi mieć odpowiednią wartość (z obliczeń) i odpowiednią moc, bo wydziela ciepło. Przy wyższych napięciach rośnie moc strat, więc przypadkowy rezystor może się przegrzać i zmienić parametry.
Jak sprawdzić wynik bez długich obliczeń na egzaminie?
Użyj proporcji: jeśli zakres rośnie z 100 V do 500 V, to jest 5×. Zatem rezystancja całkowita też ma być 5×: 5·10 kΩ = 50 kΩ. Potem odejmujesz rezystancję woltomierza: 50 kΩ − 10 kΩ = 40 kΩ.
Dlaczego odpowiedź 50 kΩ nie pasuje, skoro zakres ma być 5 razy większy?
50 kΩ dotyczy rezystancji całkowitej układu przy zakresie 500 V. Pytanie dotyczy jednak samego opornika dodatkowego Rp. Jeśli dodasz 50 kΩ do 10 kΩ woltomierza, wyjdzie 60 kΩ i skala nie będzie się zgadzać.
Kiedy w praktyce spotyka się pomiary napięcia przy eksploatacji instalacji gazowych?
Pomiary elektryczne mogą dotyczyć np. zasilania urządzeń sterujących, elementów automatyki, czujników, sygnalizacji oraz osprzętu w obiektach infrastruktury. Poprawne dobranie zakresu pomiarowego zmniejsza ryzyko uszkodzeń miernika i błędnych decyzji eksploatacyjnych.
Jakie znaczenie ma rezystancja wewnętrzna woltomierza dla wyniku pomiaru?
Rezystancja wewnętrzna określa, jak bardzo woltomierz obciąża badany obwód. Im większa rezystancja wejściowa, tym mniejszy pobór prądu i mniejszy wpływ na napięcie w obwodzie. Przy rozszerzaniu zakresu zwiększa się ją dodatkowym opornikiem szeregowym.
Czy takie zadanie wymaga znajomości przepisów, czy tylko elektrotechniki?
To zadanie sprawdza głównie podstawy elektrotechniki i metrologii (prawo Ohma, model miernika, połączenie szeregowe). Przepisy mogą mieć znaczenie w praktyce pomiarowej i BHP, ale sam rachunek posobnika wynika z praw obwodów elektrycznych.
info

Około 42% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw elektrotechniki: dział o przyrządach pomiarowych analogowych/cyfrowych
  • Zbiór zadań z elektrotechniki: tematy "woltomierz, amperomierz, posobnik, bocznik"
  • Notatki/ściąga: zestawienie wzorów do rozszerzania zakresów mierników i typowe pułapki jednostek
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego