KWALIFIKACJA ELM6 - TEST WIEDZY NR 2

PYTANIE NR 19.
Rozważ poniższą tabelę, która przedstawia wyniki pomiarów napięcia i natężenia prądu w obwodzie zasilanym prądem przemiennym:
Czas (s) Napięcie (V) Natężenie (A)
0 0 0
0.005 10 2
0.01 0 0

Jakie jest prawdopodobne zachowanie napięcia i natężenia prądu w kolejnych sekundach?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Z tabeli wynika, że po 0,01 s napięcie i prąd wracają do zera, a w połowie tego czasu osiągają wartości dodatnie. Taki układ punktów czasowych sugeruje przebieg okresowy, w którym wartości powtarzają się co 0,01 s (okres T=0,01 s). Odpowiedzi o stałym wzroście lub spadku nie pasują do powrotu do zera.

Pełne wyjaśnienie:

W prądzie przemiennym wielkości elektryczne (napięcie U i natężenie I) zwykle zmieniają się w czasie w sposób okresowy. Oznacza to, że po pewnym czasie T (okresie) przebieg zaczyna się "od nowa", czyli wartości w kolejnych chwilach są takie same jak wcześniej.

W tabeli widać trzy próbki:

  • t = 0 s: U = 0 V, I = 0 A
  • t = 0,005 s: U = 10 V, I = 2 A
  • t = 0,01 s: U = 0 V, I = 0 A

Kluczowa jest obserwacja, że po 0,01 s obie wielkości wracają do wartości początkowych (0 i 0). To typowy sygnał, że 0,01 s jest długością jednego pełnego cyklu albo co najmniej bardzo prawdopodobnym okresem powtarzania się zjawiska w takich samych punktach fazy.

Dlatego poprawna jest odpowiedź: napięcie i natężenie będą oscylowały i powtarzały wartości co 0,01 s.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "Będą stale rosły" – temu przeczy fakt, że w chwili 0,01 s wartości znów wynoszą 0. Monotoniczny wzrost nie wraca sam do zera w tak krótkim czasie bez dodatkowych informacji.
  • "Będą stale malały" – podobnie, mamy wzrost od 0 do wartości dodatnich (10 V i 2 A), więc nie jest to stałe zmniejszanie.
  • "Będą oscylowały, ale wartości będą stale rosły" – nie ma podstaw do wniosku o narastaniu amplitudy. Z dostępnych próbek wynika raczej powtarzalność, a nie trend wzrostowy amplitudy.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w danych pomiarowych widzisz powrót do tej samej wartości w stałym odstępie czasu, najpierw sprawdź hipotezę o okresowości i porównaj ją z odpowiedziami o trendach monotonicznych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Okres (T) to czas jednego pełnego powtórzenia przebiegu w czasie. Jeśli po czasie T napięcie i prąd wracają do tych samych wartości (w tej samej "fazie" cyklu), mówimy, że przebieg jest okresowy o okresie T.
Szukaj momentów, w których wartości U i I są takie same jak na początku obserwacji. Gdy w równych odstępach czasu pojawia się ten sam stan (np. U=0 i I=0), to silna wskazówka, że sygnał powtarza się cyklicznie.
Częstotliwość liczy się ze wzoru f = 1/T. Dla T=0,01 s otrzymasz f=100 Hz. Na egzaminie pamiętaj o jednostkach: sekundy dla T i herce dla f.
W tabeli wartości wracają do zera w chwili 0,01 s. Monotoniczny wzrost lub spadek nie daje takiego powrotu do wartości początkowej bez dodatkowych założeń. Dane bardziej pasują do cyklu niż do trendu.
Nie zawsze. Wiele źródeł daje sinusoidę, ale w praktyce (np. falowniki, prostowniki, sterowanie PWM) przebiegi mogą być odkształcone. Kluczowe jest to, czy są okresowe, a nie czy są idealnie sinusoidalne.
Punkt w połowie obserwowanego cyklu pokazuje, że między zerami pojawia się wartość dodatnia. To wspiera interpretację "oscylacji" (zmian w czasie), ale sam jeden punkt nie opisuje całego kształtu przebiegu.
Można jedynie podejrzewać, że wartości 10 V i 2 A są bliskie maksimum w tym fragmencie, ale to nie jest pewne. Do pewnego wyznaczenia amplitudy potrzebujesz gęstszych próbek albo pomiaru oscyloskopem.
Zbyt rzadkie próbkowanie, zła synchronizacja czasu, błąd odczytu lub filtracja mogą sprawić, że trafisz akurat w zera lub w wartości pośrednie. Dlatego w praktyce wykonuje się więcej pomiarów na okres i porównuje kilka cykli.
W diagnostyce napędów (silniki AC/BLDC), zasilaczy, falowników i układów sterowania. Analiza czasowa pomaga wykrywać przeciążenia, przerwy w obwodzie, nieprawidłowe sterowanie oraz zaburzenia okresowości.
Jeśli dane pokazują powrót do tego samego stanu po określonym czasie, szukaj odpowiedzi z frazami: "oscyluje", "powtarza się", "okres". Odpowiedzi o stałym wzroście/spadku wybieraj tylko, gdy dane nie wracają do wcześniejszych wartości.
info

Około 66% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że z tabeli wynika, że po 0,01 s napięcie i prąd wracają do zera, a w połowie tego czasu osiągają wartości dodatnie.

Źródła:

  • Halliday, Resnick, Walker, "Podstawy fizyki" (tom: Elektryczność i magnetyzm), rozdziały o prądzie przemiennym i wielkościach okresowych, wydania akademickie (źródło podręcznikowe).
  • Robert L. Boylestad, "Wprowadzenie do analizy obwodów" (Introductory Circuit Analysis – wydania polskie/międzynarodowe), rozdziały o przebiegach okresowych i prądzie przemiennym (AC).

Materiały:

  • Podstawy elektrotechniki: prąd przemienny, wielkości okresowe (rozdziały o przebiegach w czasie)
  • Materiały dydaktyczne z miernictwa elektrycznego: interpretacja próbek i wykresów U(t), I(t)
  • Ćwiczenia z oscyloskopem: obserwacja okresu i częstotliwości sygnału

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego