KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 30.
W układzie jak na przedstawionym na schemacie wykonano pomiary potencjałów w punktach od 1 do 4.
Na podstawie wyników pomiarów określ wartość prądu kolektora tranzystora.
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego z tranzystorem, który jest częścią egzaminu zawodowego dla technika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prąd kolektora wyznacza się pośrednio z pomiarów potencjałów w punktach układu.
Najpierw oblicza się spadek napięcia na rezystorze w gałęzi kolektora jako różnicę potencjałów odpowiednich punktów, a następnie stosuje prawo Ohma I=U/R. Dla danych ze schematu otrzymuje się 10 mA.

Pełne wyjaśnienie:

W takich zadaniach nie mierzy się prądu kolektora bezpośrednio, tylko wylicza go z napięć (potencjałów) zmierzonych w węzłach układu. Kluczowa idea jest stała: jeśli w gałęzi kolektora znajduje się rezystor (lub inny element o znanej rezystancji), to prąd płynący przez tę gałąź można policzyć z prawa Ohma.

Krok 1: identyfikacja gałęzi kolektora. Na schemacie należy rozpoznać, który punkt pomiarowy odpowiada węzłowi "przed" rezystorem kolektorowym (np. bliżej zasilania) oraz który punkt jest "za" nim (np. bliżej kolektora tranzystora). Nie chodzi o wartości bezwzględne potencjałów, tylko o różnicę między nimi, czyli spadek napięcia na konkretnym elemencie.

Krok 2: wyznaczenie spadku napięcia. Spadek napięcia na rezystorze kolektorowym oblicza się jako U = V(punkt wyższy) − V(punkt niższy). To napięcie jest tym, które "napędza" prąd przez rezystor w tej gałęzi.

Krok 3: obliczenie prądu. Gdy znasz spadek napięcia U oraz wartość rezystancji R, liczysz I = U/R. W typowym układzie prąd rezystora w gałęzi kolektora jest (w analizie DC) równy prądowi kolektora, więc otrzymana wartość jest prądem kolektora.

Odpowiedź "10 mA" jest zgodna z takim sposobem obliczeń dla danych z przedstawionego schematu. Pozostałe propozycje (20 mA, 30 mA, 40 mA) odpowiadałyby większemu spadkowi napięcia na tym samym rezystorze albo mniejszemu rezystorowi; jeśli nie wynika to z pomiarów i wartości elementów na schemacie, są błędne.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw wskaż element, na którym liczysz prąd, i dopiero potem dobieraj właściwe punkty pomiarowe do różnicy potencjałów. To ogranicza ryzyko pomylenia prądu kolektora z innym prądem w układzie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
"Potencjał w punkcie" to napięcie tego węzła względem punktu odniesienia (najczęściej masy/0 V). Mierzy się je woltomierzem. Do obliczeń prądu zwykle wykorzystuje się różnicę potencjałów między dwoma punktami, czyli spadek napięcia na elemencie.
Najpierw znajdź rezystor w gałęzi kolektora (o znanej wartości). Oblicz spadek napięcia na tym rezystorze jako różnicę potencjałów dwóch punktów pomiarowych po jego stronach. Następnie zastosuj prawo Ohma: I=U/R. Otrzymany prąd odpowiada prądowi kolektora w analizie DC.
Jedno napięcie w węźle nie mówi, jaki jest spadek na konkretnym elemencie. Prąd przez rezystor zależy od różnicy napięć na jego końcach (U) oraz od rezystancji (R). Dlatego potrzebujesz dwóch potencjałów (lub bezpośredniego pomiaru spadku) i wartości elementu, aby wyznaczyć prąd.
Typowe błędy to: wybór niewłaściwych punktów do różnicy napięć, podstawienie napięcia zasilania zamiast spadku na rezystorze, pomylenie rezystora w kolektorze z rezystorem w emiterze oraz nieuwzględnienie, że liczymy prąd przez konkretny element. Pomaga podpisanie węzłów i zapis U=V1−V2.
W typowej analizie prądu stałego i w prostych układach polaryzacji przyjmuje się, że prąd w gałęzi kolektora jest prądem kolektora. W bardziej złożonych układach (np. dodatkowe odgałęzienia, obciążenia równoległe) trzeba sprawdzić, czy węzeł kolektora nie zasila innych gałęzi, bo wtedy prądy mogą się rozdzielać.
Rezistor ma dwa wyprowadzenia – każdy koniec jest połączony z innym węzłem. Punkty pomiarowe po obu stronach rezystora to te, które leżą na przewodach bezpośrednio połączonych z jego końcami. Jeśli na schemacie są numerowane punkty (np. 1–4), znajdź, które numery są węzłami na końcach tego samego rezystora.
Prąd podaje się w amperach (A), często w miliamperach (mA) lub mikroamperach (µA). Przeliczenia: 1 A = 1000 mA, a 1 mA = 1000 µA. W obliczeniach uważaj na zgodność jednostek: jeśli U jest w woltach, a R w omach, wynik I otrzymasz w amperach.
Prąd bazy jest istotny, gdy zadanie dotyczy dokładnego punktu pracy i wykorzystuje zależność między prądami (np. wzmocnienie prądowe). Jeżeli jednak prąd kolektora liczysz z prawa Ohma na rezystorze w gałęzi kolektora, to prąd bazy nie jest potrzebny do samego rachunku, o ile układ nie ma rozgałęzień prądowych.
Potencjał kolektora to napięcie w jednym węźle. Rezystor "widzi" napięcie między swoimi końcami, czyli spadek. Dwa układy mogą mieć ten sam potencjał kolektora, ale różny spadek na rezystorze (np. inne napięcie zasilania lub inne połączenie), co daje inny prąd. Dlatego zawsze liczy się U na elemencie.
Ćwicz trzy kroki: (1) wskazanie elementu, przez który liczysz prąd, (2) dobranie dwóch punktów do spadku napięcia, (3) I=U/R z poprawnymi jednostkami. Dodatkowo trenuj czytanie schematów DC (masa, zasilanie, rezystory w kolektorze/emiterze), bo większość błędów wynika z identyfikacji węzłów.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 33% zdających egzamin. bardzo trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics) – rozdziały o tranzystorach bipolarnych i analizie DC (prawo Ohma w obwodach rezystancyjnych), wydania polskie/angielskie (odwołanie ogólne).
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Mikroelektronika" (Microelectronic Circuits) – część dotycząca BJT, prądów i napięć w punktach pracy oraz metod obliczeń w obwodach DC (odwołanie ogólne).

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektroniki analogowej (rozdziały o tranzystorach BJT i punktach pracy)
  • Zbiory zadań z analizy obwodów DC (prawo Ohma, dzielniki napięcia, prądy gałęziowe)
  • Notatki/arkusze ćwiczeniowe z interpretacji schematów i pomiarów napięć

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego