KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 26.
Jaki jest zakres regulacji dzielnika napięcia, którego schemat przedstawiono na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny dzielnika napięcia, który jest istotnym elementem w kontekście egzaminu
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zakres regulacji UWY wyznacza się, analizując skrajne położenia elementu regulacyjnego (np. suwaka potencjometru) w przedstawionym dzielniku napięcia.
W położeniu minimalnym otrzymuje się najniższe UWY, a w położeniu maksymalnym – najwyższe. Z rysunku wynika zakres od 5 V do 15 V.

Pełne wyjaśnienie:

W dzielniku napięcia z elementem regulacyjnym (najczęściej potencjometrem) napięcie wyjściowe UWY zależy od tego, jaka część całkowitej rezystancji znajduje się "nad" i "pod" punktem poboru napięcia (suwakiem lub węzłem wyjściowym). Żeby poprawnie wyznaczyć zakres regulacji, nie wystarczy policzyć jednego położenia – trzeba rozpatrzyć dwa stany skrajne.

  • Minimum UWY: odpowiada skrajnemu położeniu elementu regulacyjnego, w którym punkt wyjścia jest możliwie "bliżej" dolnego punktu odniesienia (masy) w sensie dzielnika, przy jednoczesnym uwzględnieniu rezystorów stałych dołączonych do potencjometru (jeśli występują na schemacie). W praktyce minimalna wartość często nie spada do 0 V, bo część układu wymusza dodatnie napięcie minimalne.
  • Maksimum UWY: odpowiada drugiemu skrajnemu położeniu, w którym punkt wyjścia jest możliwie "bliżej" górnego potencjału zasilania (w sensie stosunku rezystancji w dzielniku). Również tutaj ograniczenia wynikają z obecności dodatkowych rezystorów i sposobu włączenia potencjometru.

Poprawna odpowiedź "UWY = (5 do 15) V" oznacza, że układ nie daje pełnego zakresu od 0 do napięcia zasilania, lecz ma ograniczone minimum i maksimum wynikające z topologii dzielnika pokazanej na rysunku.

Dlaczego pozostałe propozycje są niepoprawne? Zakres "(5 do 10) V" zawęża regulację i nie uwzględnia skrajnego położenia dającego wyższe napięcie. Zakres "(10 do 15) V" pomija dolny fragment regulacji, czyli stan, w którym wyjście przyjmuje wartość poniżej 10 V. Natomiast "(15 do 25) V" sugeruje napięcie większe od typowego poziomu zasilania spotykanego w takim dzielniku (i nie wynika z analizy skrajnych położeń elementu regulacyjnego w pokazanym układzie).

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze zaznacz na schemacie dwa skrajne ustawienia suwaka i "zredukuj" układ do dwóch rezystancji w szeregu. Dopiero wtedy oceniaj UWY jako napięcie na dolnej części dzielnika (lub zgodnie z definicją punktów na rysunku).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Dzielnik napięcia to prosty układ rezystorów, który pozwala uzyskać na wyjściu część napięcia wejściowego. Stosuje się go m.in. do tworzenia napięć odniesienia, dopasowania poziomów sygnałów oraz w pomiarach, gdy trzeba obniżyć napięcie do zakresu miernika lub przetwornika.
Zakres regulacji wyznacza się, analizując dwa skrajne położenia suwaka potencjometru. Dla każdego położenia upraszcza się układ do dwóch rezystancji w szeregu (część "górna" i "dolna") i oblicza napięcie w węźle wyjściowym. Minimum i maksimum tych dwóch przypadków daje zakres Uwy.
Bo sposób włączenia potencjometru i obecność dodatkowych rezystorów stałych mogą ograniczać skrajne wartości. Jeśli dolna gałąź nie może zejść do 0 Ω lub górna nie może osiągnąć 0 Ω, to Uwy nie dojdzie do 0 V ani do pełnego Uzasilania. Ograniczenia mogą też wynikać z obciążenia wyjścia.
Najczęściej myli się węzeł, z którego mierzone jest Uwy, oraz nie rozpatruje położeń skrajnych suwaka. Częsty jest też skrót myślowy, że potencjometr zawsze daje "0–100%" Uzasilania. Na schemacie trzeba zawsze wskazać, gdzie jest masa/odniesienie i które rezystancje faktycznie tworzą dzielnik.
Tak, jeśli obciążenie ma porównywalną rezystancję do rezystorów dzielnika, to dołącza się równolegle do części układu i zmienia skuteczny podział napięcia. Wtedy Uwy spada względem wartości "bez obciążenia", a zakres regulacji może się zawęzić. Dlatego dzielniki projektuje się tak, by obciążenie było dużo większe rezystancyjnie.
Ustaw multimetr na pomiar napięcia stałego, podłącz przewód COM do masy układu, a przewód pomiarowy do punktu Uwy. Następnie zmieniaj położenie potencjometru i obserwuj minimum i maksimum wskazań. Jeśli zakres jest inny niż oczekiwany, sprawdź połączenia, wartość potencjometru oraz ewentualne obciążenie.
Najczęściej są to: potencjometr (lub trymer), jeden lub więcej rezystorów stałych ograniczających skrajne wartości, źródło zasilania oraz punkt odniesienia (masa). Czasem dołącza się też kondensator filtrujący przy Uwy, aby zmniejszyć zakłócenia, ale nie zmienia on idealnego podziału napięcia dla DC.
Gdy z punktu wyjściowego trzeba zasilać obciążenie pobierające większy prąd lub gdy wymagane jest stałe napięcie niezależnie od zmian obciążenia. Dzielnik napięcia jest dobry jako źródło sygnału/odniesienia o małym prądzie, ale jako zasilanie jest nieefektywny i podatny na spadki napięcia przy obciążeniu.
Bo to one determinują minimalne i maksymalne napięcie, jakie układ może wygenerować. Analiza tylko położenia środkowego daje pojedynczą wartość, ale nie odpowiada na pytanie o "zakres regulacji". Na egzaminie to typowy wymóg: wyznaczyć przedział Uwy, a nie jedną liczbę.
Ćwicz rozpoznawanie połączeń szeregowych/równoległych na schematach i wyznaczanie Uwy metodą dwóch skrajnych ustawień potencjometru. Zwracaj uwagę na to, gdzie jest masa i gdzie podane jest Uwy. Rozwiązuj zadania z obciążeniem i bez obciążenia, bo to częsty "haczyk" w testach.
info

Statystycznie 46% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że z rysunku wynika zakres od 5 V do 15 V.

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, Cambridge University Press, 2015, rozdział o obwodach rezystancyjnych i dzielnikach napięcia.
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th edition, Oxford University Press, 2014, sekcja dotycząca obwodów rezystancyjnych i podziału napięcia.
  • All About Circuits, "Voltage Divider Rule", https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-6/voltage-divider-rule/ (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Rozdziały z podręczników elektroniki dotyczące obwodów rezystancyjnych i dzielników napięcia
  • Karty katalogowe potencjometrów/trymerów (opis wyprowadzeń i sposobów włączenia)
  • Ćwiczenia rachunkowe z wyznaczania napięć w dzielnikach z potencjometrem

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego