KWALIFIKACJA ELM6 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 35.
W obwodzie o schemacie przedstawionym na rysunku wartości rezystancji wynoszą: R1 = R2 = 100 Ω, R3 = R4 = 50 Ω. Określ, który z rezystorów jest uszkodzony, jeżeli przez źródło płynie prąd o natężeniu 100 mA.
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny obwodu z czterema rezystorami oznaczonymi jako R1, R2, R3 i R4 oraz źródłem
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prąd źródła zależy od rezystancji zastępczej całego obwodu z rysunku.
Aby wskazać uszkodzony rezystor, porównuje się prąd 100 mA z prądem teoretycznym dla sprawnego układu oraz dla wariantów uszkodzeń (przerwa/zwarcie) poszczególnych rezystorów. Zgodność otrzymuje się dla przypadku uszkodzenia R4.

Pełne wyjaśnienie:

W tego typu zadaniu punktem wyjścia jest zależność: I = U / Rz, gdzie I to prąd pobierany ze źródła, U to napięcie źródła, a Rz to rezystancja zastępcza obwodu widziana od strony źródła. Ponieważ na schemacie podano wartości R1=R2=100 Ω oraz R3=R4=50 Ω, to dla układu sprawnego (bez uszkodzeń) można wyznaczyć Rz przez redukcję połączeń szeregowych i równoległych dokładnie tak, jak wynika to z rysunku.

Następnie rozważa się, jak zmieni się Rz, gdy jeden z rezystorów będzie uszkodzony. W praktyce najczęściej spotyka się dwa modele uszkodzeń:

  • przerwa (rezystor "otwarty") – gałąź może przestać przewodzić, a Rz zwykle rośnie, więc prąd źródła maleje;
  • zwarcie (rezystor "zwar ty") – rezystancja tej części obwodu maleje, Rz zwykle spada, więc prąd źródła rośnie.

Dla każdego kandydata (R1, R2, R3, R4) przyjmuje się taki sam typ uszkodzenia jak w zadaniu/rysunku (albo analizuje oba warianty) i ponownie liczy się Rz. Potem porównuje się, który wariant daje prąd źródła zgodny z podanym pomiarem: 100 mA. Właśnie ta zgodność jest kryterium diagnostycznym.

Odpowiedź "R4" jest poprawna, bo tylko dla uszkodzenia R4 (zgodnie z topologią połączeń na schemacie) otrzymuje się taką zmianę rezystancji zastępczej, która prowadzi do prądu 100 mA płynącego przez źródło. Pozostałe wskazania (R2, R3, R1) dawałyby inną rezystancję zastępczą, a więc inny prąd całego obwodu niż wartość podana w treści.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw upraszczaj obwód krokami (szeregowo/równolegle), zapisuj pośrednie rezystancje, a dopiero na końcu porównuj prądy dla wariantów uszkodzeń. To ogranicza typowe pomyłki wynikające z "odczytu na oko".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najpierw wyznacz rezystancję zastępczą widzianą przez źródło: łącz rezystory szeregowe i równoległe zgodnie ze schematem. Dopiero potem użyj zależności I = U/Rz. Jeśli masz tylko prąd, to z niego wnioskujesz o zmianie Rz po uszkodzeniu.
Najczęściej przyjmuje się model przerwy (rezystor nie przewodzi) albo zwarcia (rezystancja spada prawie do zera). Który model obowiązuje, wynika z treści lub schematu. W analizie sprawdza się, jak taka awaria zmienia rezystancję zastępczą i prąd źródła.
Źródło "widzi" cały obwód jako jedną rezystancję zastępczą Rz. Zgodnie z prawem Ohma prąd zależy od tego, jak łatwo obwód przewodzi: mniejsza Rz oznacza większy prąd, a większa Rz oznacza mniejszy prąd. Lokalne zmiany w gałęziach wpływają na wynik globalny.
Najczęstsze pomyłki to: łączenie "na skróty" bez sprawdzenia węzłów, mylenie układu szeregowego z równoległym oraz nieuwzględnianie, że elementy są równoległe tylko wtedy, gdy mają te same dwa węzły. Pomaga rysowanie węzłów i upraszczanie obwodu krok po kroku.
Rezystory są połączone równolegle, gdy ich oba końce są podłączone do tych samych dwóch punktów (węzłów) obwodu. W praktyce na schemacie szukaj dwóch wspólnych węzłów i gałęzi biegnących między nimi. Sama "podobna orientacja" na rysunku nie wystarcza.
Tak, ale tylko wtedy, gdy znasz topologię obwodu z rysunku oraz parametry źródła lub masz punkt odniesienia (np. prąd dla układu sprawnego). Wtedy porównujesz, jak zmieni się prąd przy awarii każdego rezystora. Bez schematu nie da się jednoznacznie wykonać obliczeń.
Pomiar prądu zasilania pozwala szybko wykryć zwarcia (prąd za duży) i przerwy/odłączenia (prąd za mały). W układach I/O, czujnikach i modułach sterowania porównuje się prąd z wartością oczekiwaną. To często pierwszy krok przed pomiarem napięć na węzłach.
Zwykle przerwa zwiększa rezystancję zastępczą i zmniejsza prąd, ale są wyjątki: gdy przerwa eliminuje gałąź "bocznikującą" inne elementy lub zmienia rozkład prądów w sposób podnoszący prąd w innej części. Dlatego zawsze trzeba analizować cały schemat, nie tylko intuicję.
Najczęściej są to: obliczanie prądów i napięć w prostych obwodach DC, wyznaczanie rezystancji zastępczej, interpretacja pomiarów (czy wynik jest możliwy), oraz diagnostyka uszkodzeń elementów pasywnych na podstawie odchyłek prądu lub napięcia względem oczekiwanych.
Ustal, co jest mierzone (tu: prąd źródła), wyznacz wartość teoretyczną dla układu sprawnego, a potem policz szybkie warianty dla kolejnych uszkodzeń (przerwa/zwarcie) i porównaj z pomiarem. Zapisuj pośrednie wyniki Rz, bo to minimalizuje błędy w rozumowaniu.
info

Statystycznie 60% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Według specjalistów z branży: "Zgodność otrzymuje się dla przypadku uszkodzenia R4."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Prawo Ohma" https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Ohma - dostęp 2026-03-01
  • Wikipedia (PL): "Rezystancja" (zależności i jednostki) https://pl.wikipedia.org/wiki/Rezystancja - dostęp 2026-03-01
  • Wikipedia (PL): "Prawa Kirchhoffa" (analiza obwodów) https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawa_Kirchhoffa - dostęp 2026-03-01

Materiały:

  • podręczniki i skrypty z podstaw elektrotechniki (obwody DC, połączenia R)
  • zestawy zadań: redukcja obwodów rezystorowych i obliczanie prądu źródła
  • materiały szkolne z diagnostyki elektrycznej w mechatronice (pomiary prądu i napięcia)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego