KWALIFIKACJA ELM5 - TEST WIEDZY NR 1

PYTANIE NR 31.
Rozważasz następujące dane techniczne trzech różnych rezystorów:
Rezystor Rezystancja (Ohm) Moc (Watt)
A 100 0.25
B 200 0.5
C 300 0.75
Który rezystor wybierzesz do obwodu, w którym przewidywane jest przepływ prądu o natężeniu 0.05A, jeśli przyjmiesz współczynnik bezpieczeństwa mocy 2× (Pn ≥ 2·P)?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Liczymy moc strat ze wzoru P=I²R. Dla I=0,05 A: 100 Ω daje 0,25 W, 200 Ω daje 0,5 W, 300 Ω daje 0,75 W, czyli w każdym przypadku jest to 100% mocy znamionowej. Przy wymaganym deratingu 2× potrzebne są odpowiednio 0,5 W / 1 W / 1,5 W, więc żadna opcja nie spełnia warunku.

Pełne wyjaśnienie:

Dobór rezystora pod kątem mocy polega na porównaniu mocy wydzielanej w elemencie z jego mocą znamionową. Dla znanego prądu najwygodniej użyć zależności:

P = I2 · R

Dane: I = 0,05 A, a z tabeli mamy trzy wartości R i mocy znamionowej Pn. Najpierw obliczamy I2:

0,052 = 0,0025

Następnie:

  • Dla 100 Ω: P = 0,0025 · 100 = 0,25 W
  • Dla 200 Ω: P = 0,0025 · 200 = 0,5 W
  • Dla 300 Ω: P = 0,0025 · 300 = 0,75 W

Widzimy, że w każdym przypadku moc obliczeniowa jest równa mocy znamionowej z tabeli (wykorzystanie 100%). Taka praca "na granicy" jest technicznie możliwa w idealnych warunkach, ale w praktyce projektowej stosuje się derating, czyli zapas mocy, aby uwzględnić m.in. temperaturę otoczenia, gorsze chłodzenie na PCB, tolerancje oraz krótkotrwałe przeciążenia.

Jeżeli wymagany jest współczynnik bezpieczeństwa 2×, to rezystor powinien mieć:

  • dla 0,25 W co najmniej 0,5 W,
  • dla 0,5 W co najmniej 1 W,
  • dla 0,75 W co najmniej 1,5 W.

Żaden z podanych rezystorów nie ma takiej mocy znamionowej, więc poprawna jest odpowiedź "Żaden z powyższych".

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? "Rezystor A", "Rezystor B" i "Rezystor C" spełniają jedynie warunek P ≤ Pn na styk, bez zapasu. To typowa pułapka: mylenie granicy dopuszczalnej z doborem zalecanym do niezawodnej pracy. W realnym montażu/instalowaniu układów lepiej dobrać element o wyższej mocy (np. wyższy typ rezystora lub większą obudowę) albo zmienić parametry obwodu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Gdy znasz prąd płynący przez rezystor, użyj wzoru P = I2·R. Najpierw podnieś prąd do kwadratu, potem pomnóż przez rezystancję. Wynik w watach porównujesz z mocą znamionową rezystora z karty katalogowej.
Praca na 100% Pn zwiększa temperaturę elementu i przyspiesza starzenie. W realnym układzie dochodzą wahania prądu, tolerancje, wyższa temperatura otoczenia i słabsze chłodzenie na PCB. Zapas mocy (derating) poprawia niezawodność i stabilność parametrów.
Derating to celowe "niedociążanie" elementu, np. dobór rezystora o mocy znamionowej wyższej niż moc obliczeniowa. Stosuje się go, by ograniczyć nagrzewanie, zwiększyć żywotność oraz uwzględnić wpływ temperatury i warunków montażu.
Najpierw oblicz moc strat P (np. z P=I2R). Potem zastosuj zapas: wymagana moc znamionowa to Pn ≥ 2·P. Jeśli żaden z podanych rezystorów nie ma takiej mocy znamionowej, poprawna będzie odpowiedź "Żaden z powyższych".
Wzór P=U2/R jest wygodny, gdy znasz napięcie na rezystorze (spadek napięcia). Jeśli znasz prąd, prościej liczyć z P=I2R. Oba wzory są równoważne i wynikają z prawa Ohma.
Tak, jeśli prąd jest taki sam, to z P=I2R wynika, że moc rośnie liniowo z R. Uwaga: w wielu obwodach prąd zależy od R, więc wtedy nie wolno zakładać stałego I bez analizy układu.
Typowe objawy to przebarwienia obudowy, pęknięcia lakieru, przypalenia PCB wokół elementu, zmiana wartości rezystancji (dryft), a czasem przerwa w obwodzie. W układach zasilania może pojawić się niestabilność pracy i okresowe zaniki.
Częste błędy to: użycie złego wzoru (np. P=IR zamiast P=I2R), pomylenie jednostek (mA z A), nieuwzględnienie deratingu oraz założenie, że praca przy P=Pn jest "zawsze poprawna". Warto zawsze policzyć procent obciążenia.
Moc znamionowa podawana jest dla określonych warunków (m.in. temperatury). Przy wyższej temperaturze otoczenia rezystor gorzej oddaje ciepło, więc jego dopuszczalna moc maleje (krzywe deratingu w datasheetach). To zwiększa ryzyko przekroczenia limitu termicznego.
Możesz wybrać rezystor w większej obudowie (np. przewlekany zamiast SMD lub większy rozmiar SMD), użyć elementu o wyższej mocy znamionowej w tej samej wartości R albo rozdzielić straty na dwa rezystory. Pomaga też poprawa chłodzenia i odstępów na PCB.
info

Statystycznie 62% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że liczymy moc strat ze wzoru P=I²R.

Źródła:

  • NASA, "EEE-INST-002: Instructions for EEE Parts Selection, Screening, Qualification, and Derating" (sekcje dotyczące deratingu rezystorów) – https://standards.nasa.gov/standard/nasa/nasa-eee-inst-002 (dostęp: 2026-03-01)
  • Vishay, "Resistor Power Rating and Derating" (nota aplikacyjna/wyjaśnienie krzywych deratingu w kartach katalogowych) – https://www.vishay.com/docs/ (wyszukanie dokumentu: dział Resistors, temat power rating/derating; dostęp: 2026-03-01)
  • All About Circuits, "Resistors" / "Power in Resistors" (zależność P=I^2R oraz interpretacja mocy) – https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/resistors/ (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Karty katalogowe rezystorów (sekcje: power rating, derating curve)
  • Poradniki projektowania niezawodności (derating komponentów)
  • Podręczniki z podstaw elektroniki dotyczące mocy w obwodach DC

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego