KWALIFIKACJA ELE10 - STYCZEŃ 2018

PYTANIE NR 14.
Którą wartość napięcia wskaże woltomierz podłączony do modułu fotowoltaicznego połączonego jak na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat połączenia modułu fotowoltaicznego, składającego się z trzech ogniw połączonych szeregowo.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Woltomierz mierzy różnicę potencjałów między punktami, do których jest dołączony (zawsze równolegle). Wypadkowe napięcie układu zależy od sposobu połączenia elementów: w szeregu napięcia się sumują, a przy połączeniu równoległym napięcie pozostaje takie jak w jednej gałęzi. Dla układu z rysunku otrzymuje się 1,50 V.

Pełne wyjaśnienie:

Woltomierz wskazuje napięcie między dwoma punktami obwodu, czyli różnicę potencjałów na zaciskach, do których został przyłożony. Dlatego kluczowe jest dokładne odczytanie schematu: które elementy tworzą jeden łańcuch (połączenie szeregowe), a które są dołączone do tych samych dwóch węzłów (połączenie równoległe).

Zasada 1: połączenie szeregowe źródeł/ogniw powoduje wzrost napięcia: napięcia poszczególnych elementów w szeregu sumują się, bo wypadkowa różnica potencjałów jest sumą spadków/napięć na kolejnych elementach.

Zasada 2: połączenie równoległe nie zwiększa napięcia między wspólnymi węzłami. Gdy elementy są podłączone do tych samych dwóch punktów, napięcie na każdej gałęzi jest takie samo; zmienia się natomiast zdolność prądowa (możliwość oddania większego prądu).

W odpowiedziach rozpraszających pojawiają się wartości większe (2,25 V; 3,00 V; 4,50 V). Takie wyniki zwykle biorą się z błędu polegającego na bezrefleksyjnym dodawaniu napięć, jakby wszystkie elementy były połączone szeregowo, albo z nieuwzględnienia tego, że woltomierz nie mierzy "sumy w całym rysunku", tylko napięcie dokładnie między swoimi zaciskami.

Poprawne wskazanie 1,50 V wynika z tego, że napięcie między punktami pomiaru odpowiada napięciu wypadkowemu gałęzi/łańcucha widocznego na schemacie, a ewentualne dołączenia równoległe nie podnoszą tej wartości. Na egzaminie warto stosować procedurę: (1) zaznacz węzły, (2) wyodrębnij elementy w szeregu, (3) sprawdź, czy są gałęzie równoległe, (4) dopiero wtedy wybierz wynik pomiaru.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Woltomierz mierzy różnicę potencjałów między dwoma punktami obwodu, więc podłącza się go równolegle do elementu lub do zacisków układu. Odczyt zależy od tego, do jakich węzłów jest dołączony, a nie od "liczby elementów na schemacie".
W połączeniu równoległym wszystkie gałęzie są przyłączone do tych samych dwóch węzłów, więc napięcie na każdej gałęzi jest identyczne. Zmienia się głównie dostępny prąd (wydajność prądowa), natomiast napięcie pozostaje takie jak w pojedynczej gałęzi.
W połączeniu szeregowym napięcia źródeł/ogniw sumują się, bo woltomierz "widzi" kolejne przyrosty potencjału na elementach ustawionych jeden za drugim. Dlatego łańcuch szeregowy stosuje się, gdy trzeba uzyskać wyższe napięcie wyjściowe.
Najczęściej myli się skutki połączeń: uczniowie dodają napięcia także wtedy, gdy elementy są połączone równolegle. Drugi typ błędu to ignorowanie miejsca podłączenia woltomierza i przyjęcie, że mierzy on napięcie "całego rysunku", a nie konkretnych węzłów.
Połączenie równoległe rozpoznasz po tym, że końce elementów są podłączone do tych samych dwóch punktów (węzłów). Jeśli dwa elementy mają wspólne oba węzły, to napięcie na nich jest takie samo, a wypadkowe napięcie układu się nie zwiększa.
Połączenie szeregowe występuje wtedy, gdy elementy są połączone "jeden za drugim" i prąd w danej gałęzi musi przepłynąć kolejno przez wszystkie elementy. W takim układzie napięcia wzdłuż gałęzi sumują się, co podnosi napięcie między jej skrajnymi węzłami.
W praktyce stosuje się oba sposoby: szeregowo buduje się łańcuchy (stringi), aby osiągnąć wymagane napięcie pracy, a równolegle łączy się kilka stringów, aby zwiększyć prąd i moc. Dobór zależy od wymagań urządzeń DC/AC i projektu instalacji.
Może się tak zdarzyć, gdy mierzysz nie na skrajnych zaciskach całego łańcucha, tylko na części układu, gdy jest przerwa w połączeniu, błędne mostkowanie, uszkodzone ogniwo lub gdy warunki pracy (np. obciążenie, oświetlenie w PV) wpływają na napięcie źródła.
To kluczowy element zadania: woltomierz pokaże napięcie dokładnie między wskazanymi punktami. Jeśli zaciski są na jednej gałęzi, wynik odpowiada tej gałęzi; jeśli są na skrajnych węzłach całego układu, wynik jest napięciem wypadkowym. Zawsze identyfikuj węzły przed liczeniem.
Ćwicz trzy kroki: (1) zaznacz węzły, (2) rozbij układ na odcinki szeregowe i równoległe, (3) dopiero wtedy wyznacz napięcie między punktami pomiaru. Pomaga też rysowanie uproszczonego schematu równoważnego przed wyborem odpowiedzi.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 49% zdających egzamin. trudne

Eksperci podkreślają: "Woltomierz mierzy różnicę potencjałów między punktami, do których jest dołączony (zawsze równolegle)."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Połączenie szeregowe" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Po%C5%82%C4%85czenie_szeregowe (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (PL): "Połączenie równoległe" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Po%C5%82%C4%85czenie_r%C3%B3wnoleg%C5%82e (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (EN): "Voltmeter" – https://en.wikipedia.org/wiki/Voltmeter (accessed 2026-02-27)

Materiały:

  • Podstawy elektrotechniki: obwody prądu stałego (łączenie źródeł i odbiorników)
  • Instrukcje pomiarowe dotyczące użycia multimetru/woltomierza
  • Materiały dydaktyczne o konfiguracjach łańcuchów PV (stringi, gałęzie równoległe)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego