KWALIFIKACJA ELM5 - TEST WIEDZY NR 9

PYTANIE NR 22.
Rozważ następującą tabelę, która pokazuje wyniki pomiarów napięcia (V) i prądu (I) w pewnym obwodzie elektrycznym:
Pomiar Napięcie (V) Prąd (I)
1 5 1
2 10 2
3 15 3
Na podstawie powyższych danych, jakie jest prawdopodobne opisanie obwodu?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Z danych: (5 V, 1), (10 V, 2), (15 V, 3) widać stały stosunek U/I = 5, czyli napięcie rośnie proporcjonalnie do prądu. Taka proporcjonalność oznacza liniową charakterystykę prądowo-napięciową obwodu (jak dla elementu o stałej rezystancji). Zwarcie lub rozwarcie dawałoby wartości skrajne.

Pełne wyjaśnienie:

Liniowość obwodu w tym kontekście rozpoznaje się po tym, czy zależność między napięciem U a prądem I jest proporcjonalna, czyli czy dla kolejnych pomiarów utrzymuje się stały iloraz U/I (stała rezystancja). W tabeli mamy pary: 5 V i 1, 10 V i 2, 15 V i 3. Dla każdego wiersza:

U/I = 5/1 = 5, 10/2 = 5, 15/3 = 5. Stała wartość oznacza, że prąd zmienia się liniowo wraz z napięciem, a charakterystyka U–I byłaby linią prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych. To odpowiada zachowaniu elementu/obwodu o stałej rezystancji (modelowo zgodnego z prawem Ohma).

Dlatego poprawne jest stwierdzenie: "Obwód jest liniowy".

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do danych pomiarowych:

  • "Obwód jest otwarty" (rozwarcie) typowo oznacza znikomy prąd (I bliskie 0) mimo przyłożonego napięcia. W tabeli prąd rośnie i ma wyraźne wartości, więc nie wygląda to na przerwę w obwodzie.
  • "Obwód jest zwarty" (zwarcie) kojarzy się z bardzo małą rezystancją, czyli bardzo dużym prądem przy niewielkim napięciu oraz brakiem kontrolowanej proporcji wynikającej ze stałej rezystancji obciążenia. Tu obserwujemy uporządkowaną proporcjonalność i stałe U/I.
  • "Obwód jest nieliniowy" oznaczałby, że U/I zmienia się wraz z poziomem napięcia lub prądu (np. dioda, tranzystor, element nasycający). Dane pokazują stałe U/I, więc nie ma przesłanek nieliniowości w badanym zakresie.

W praktyce taka analiza jest szybkim testem: jeśli kolejne pomiary dają stałe U/I, obwód zachowuje się liniowo w tym zakresie pracy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Oznacza to, że zależność między napięciem U a prądem I jest proporcjonalna w badanym zakresie. W praktyce iloraz U/I pozostaje stały, więc obwód zachowuje się jak element o stałej rezystancji, a wykres U–I jest linią prostą.
Najprościej policzyć (lub ocenić) czy U/I jest stałe dla kolejnych wierszy. Jeśli przy podwojeniu napięcia prąd też się podwaja, a przy potrojeniu rośnie trzykrotnie, to zależność jest liniowa. Gdy U/I zmienia się, pojawia się nieliniowość.
Z definicji prawa Ohma dla elementu rezystancyjnego: R = U/I. Jeżeli U/I jest stałe dla różnych punktów pracy, to R się nie zmienia. To typowy objaw liniowego zachowania obwodu (w przybliżeniu jak rezystor idealny).
Tak. Dla rozwarcia zwykle obserwuje się prąd bliski zeru mimo obecności napięcia (o ile źródło je podaje). Jeśli w tabeli prąd ma wyraźne, rosnące wartości, to nie pasuje do sytuacji "obwód otwarty".
Zwarcie oznacza bardzo małą rezystancję, więc prąd dąży do dużych wartości, ograniczanych głównie przez źródło i rezystancje pasożytnicze. W praktyce przy zwarciu napięcie na zwarciu bywa małe, a prąd rośnie gwałtownie, co nie przypomina uporządkowanej proporcji U do I.
To opis zależności między napięciem na elemencie/obwodzie a płynącym prądem. Można ją przedstawić jako tabelę punktów lub wykres. Dla elementu liniowego punkty leżą na prostej, a dla nieliniowego tworzą krzywą (np. jak dla diody).
Do elementów nieliniowych należą m.in. diody, tranzystory, tyrystory czy warystory. Ich prąd nie rośnie proporcjonalnie do napięcia w całym zakresie, więc U/I nie jest stałe. Na egzaminie często sprawdza się umiejętność rozpoznania tego po tabeli lub wykresie.
Nieliniowość mogą "symulować" błędy: zły zakres miernika, błąd podłączenia amperomierza, spadki napięć na przewodach, niestabilne źródło zasilania lub nagrzewanie elementu (zmiana rezystancji z temperaturą). Warto sprawdzać powtarzalność i warunki pomiaru.
Model liniowy bywa nieadekwatny przy dużych prądach/napięciach, gdy elementy się nagrzewają, wchodzą w nasycenie lub mają progi przewodzenia. Przykładowo rezystor może zmieniać opór z temperaturą, a półprzewodniki są nieliniowe z natury.
Najpierw sprawdź prostą regułę: czy przy 2×U jest 2×I i przy 3×U jest 3×I. Potem oceń U/I. Jeśli stałe, wybierasz liniowość. Jeśli prąd jest ≈0, myślisz o rozwarciu. Jeśli napięcie ≈0 przy dużym prądzie, rozważasz zwarcie.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 58% zdających egzamin. średnie

Eksperci podkreślają: "Z danych: (5 V, 1), (10 V, 2), (15 V, 3) widać stały stosunek U/I = 5, czyli napięcie rośnie proporcjonalnie do prądu."

Źródła:

  • Khan Academy (PL) – Prawo Ohma: https://pl.khanacademy.org/science/physics/circuits-topic/circuits-resistance/a/what-is-ohms-law (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL) – Prawo Ohma: https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Ohma (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL) – Element liniowy: https://pl.wikipedia.org/wiki/Element_liniowy (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podstawy elektrotechniki: prawo Ohma i charakterystyki U–I elementów
  • Instrukcje obsługi multimetru: pomiar napięcia i prądu oraz interpretacja wyników
  • Zadania treningowe z analizy tabel pomiarowych (U, I) i wnioskowania o typie obwodu

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego