Domanda:
Perché misurare la caduta di tensione su un oggetto non misura semplicemente la tensione della batteria?
Boann
2015-06-18 01:47:40 UTC
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Immagina un circuito banale con batteria e un resistore. Per misurare la "caduta di tensione" attraverso il resistore, mettiamo un voltmetro in parallelo con esso. Tuttavia, questo significa che il voltmetro è anche collegato elettricamente direttamente ai terminali della batteria. Quindi, perché non misura semplicemente la tensione della batteria, indipendentemente dal resistore?

schematic

Ho ipotizzato che la risposta sia perché parte della tensione / pressione / forza / potenza / energia / magia / qualunque cosa sia dalla batteria viene scaricata attraverso il resistore, non passerà attraverso il voltmetro e quindi non sarà misurata da esso, ma questo ancora non va bene, perché quello significa che il voltmetro non misura la caduta di tensione; sta misurando la tensione che non è stata caduta. Se la batteria fornisce 5 V e il voltmetro legge 4 V, com'è possibile che 4 V sia la caduta di tensione del resistore, quando la tensione disponibile è effettivamente diminuita di 1 V e mi sembra di avere ancora un 4 V non caduto con cui giocare?

Penso di non capire davvero cosa dovrebbe significare la caduta di tensione. Non so perché il resistore stia abbassando la tensione, quando dovrebbe resistere alla corrente. Sono così perso.

Considera KVL per un momento.Deve essere il caso, nel circuito fornito, che la caduta di tensione attraverso il resistore sia la stessa della tensione fornita dalla batteria.Effettivamente il voltmetro sta misurando * entrambe * queste tensioni perché sono identiche.Si noti inoltre che il voltmetro ideale non consente il passaggio di * nessuna * corrente.
@PaulStiverson "Deve essere vero - nel circuito che hai fornito - che la caduta di tensione attraverso il resistore sia la stessa della tensione fornita dalla batteria."Ah-ah!Questa è una novità per me.Questo potrebbe rispondere.Ma allora come fa il voltmetro a misurare qualcosa quando R1 non è presente?
La batteria ha ancora una differenza potenziale (questo è ciò che chiamiamo tensione) anche quando non c'è carico.Gli effetti del carico sono meglio spiegati dalle altre risposte.
Credo che Kirchoff potrebbe rispondere bene ...
Sei risposte:
Adam Haun
2015-06-18 02:52:22 UTC
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[Sto ignorando il comportamento non ideale poiché non sembra essere quello che ti interessa.]

La tua supposizione è sbagliata. La misurazione della caduta di tensione attraverso il resistore misura la tensione della batteria. La tensione della batteria e la tensione del resistore sono le stesse nel circuito. Le regole generali sono:

I componenti in parallelo condividono la stessa tensione

I componenti in serie condividono la stessa corrente

Idealmente, l'aggiunta o la rimozione del resistore non cambia affatto la misura del voltmetro. La batteria, il resistore e lo strumento sono tutti in parallelo, quindi condividono tutti la stessa tensione. Se la tensione della batteria è 5 V, anche la tensione della resistenza e la tensione del misuratore devono essere 5 V.

La tensione è fondamentalmente una misura dell'energia potenziale dovuta a un campo di forza elettrico. Se percorri il circuito in un loop, finisci di nuovo allo stesso potenziale, il che significa che perdi tutta l'energia che hai guadagnato lungo il percorso. (Anche la gravità funziona in questo modo.) Quando si passa da negativo a positivo attraverso una batteria, si guadagna energia. Quando ti muovi attraverso un resistore, perdi energia. Se una batteria e un resistore sono in parallelo e ti muovi attorno a quel circuito, l'energia guadagnata nella batteria sarà uguale all'energia persa nel resistore. In altre parole, le loro tensioni sono le stesse! Questo principio è chiamato Legge di Kirchhoff sulla tensione . Più formalmente, si dice che la somma delle tensioni attorno a un circuito chiuso deve essere uguale a zero .

La resistenza descrive una relazione tra la tensione ai capi del resistore e la corrente che lo attraversa. Quindi i resistori "resistono" al flusso di corrente, ma il modo in cui lo fanno è dissipando energia. È simile al modo in cui l'attrito resiste al movimento di un oggetto.

Ora, come altri hanno sottolineato, nella vita reale una batteria non è una fonte di tensione ideale. La tensione di una batteria reale cambia a seconda della quantità di corrente assorbita e della carica residua. Quindi nella vita reale, l'aggiunta di una resistenza può modificare la tensione della batteria. Ma la tensione della batteria e la tensione del resistore saranno ancora (quasi) uguali. (La resistenza parassita dei fili è normalmente molto piccola.)

Si spera che questo abbia chiarito le cose. Non esitare a pubblicare domande di follow-up se sei ancora confuso.

Ero confuso perché avevo perso il fatto che la caduta di tensione e la tensione di alimentazione devono bilanciarsi a vicenda.Quindi, poiché hanno lo stesso valore, non c'è conflitto!E i 4 V che ho misurato erano apparentemente solo dovuti alla debolezza della batteria quando sotto carico.Adesso ha senso per me, grazie.
Eugene Sh.
2015-06-18 01:55:46 UTC
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Perché viviamo in un mondo non ideale, in cui batterie e fili hanno una resistenza diversa da zero e il circuito effettivo è il seguente:

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

La tensione misurata in tale circuito sarebbe \ $ V = 5 \ frac { R_1} {R_ {wire} + R_ {battery} + R_1} \ $ che è inferiore a 5V. La non idealità del voltmetro non viene qui presa in considerazione.

Mi dispiace, non capisco ... La mia lamentela non è che la misurazione del voltmetro sia leggermente imprecisa.Il mio problema è che sembra misurare * completamente * la cosa sbagliata, perché è collegata alla batteria altrettanto fortemente, indipendentemente dal fatto che R1 sia presente o meno.
Se "R1" non è presente, non ci sarà corrente nel circuito.E poiché non c'è corrente, non ci sarà alcuna caduta di tensione su "R_wire" e "R_battery", quindi misurerai tutti i 5V.Ma se "R1" è presente, la corrente fluirà e produrrà una caduta di tensione su questi, quindi misurerai una tensione inferiore a 5V.Vedi l'aggiornamento sul calcolo.
Quindi il voltmetro non misura affatto la caduta di tensione di R1, ma l'aggiunta di R1 fa sì che misuri improvvisamente una tensione ridotta dalla batteria a causa di una caduta di tensione attraverso R_battery e R_wire, ma per qualche motivo questo è indicato come misurazionela caduta di tensione di R1, anche se in realtà sta misurando la tensione rimanente e non la caduta di tensione, e sta realmente misurando il resto del circuito e non R1 ??
Sta misurando la tensione attraverso "R1" se collegato abbastanza vicino ad esso.O una caduta di tensione su di esso.O una potenziale differenza tra i suoi lead.Chiamalo come vuoi.Sì, puoi dire che sta misurando la tensione attraverso l'intero circuito meno "R1".
Inoltre, non ignorare l'impedenza di ingresso del voltmetro.Sostituire VM con un'impedenza uguale all'impedenza di ingresso del voltmetro.(IOW, l'impedenza di ingresso del voltmetro è in parallelo con il resistore R1.) Ad esempio, l'impedenza di ingresso (predefinita) di un multimetro digitale Agilent 34401A è di 10 megaohm quando si effettuano misurazioni di volt CC.Un Simpson 260-6XLP ha un'impedenza di ingresso di 20.000 ohm / volt in modalità di misurazione Volt CC.Vedi anche: http://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-8/voltmeter-impact-measured-circuit/
bob
2015-12-15 01:07:26 UTC
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Semplifichiamo, il resistore o il carico nel circuito consuma tensione. Se dovessi rimuovere (R1) creando un circuito aperto, essenzialmente dovresti misurare la tensione della batteria. la chiusura del circuito mette in funzione il carico. nel primo esempio r1 lo strumento dovrebbe leggere 5v, mostrando che la resistenza sta usando la piena tensione della batteria. La caduta di tensione (KVL) è un ottimo modo per identificare perdite indesiderate in un circuito. se nell'esempio 1, lo strumento legge 2,5 volt e una batteria buona nota è 5v indica una resistenza indesiderata nel circuito. (cattive connessioni, lunga distanza, ecc.) Questo è noto a causa di KVL e potrebbe essere verificato eseguendo una caduta di tensione dalla sorgente della batteria al carico e dopo il carico alla massa della batteria. le letture totali equipareranno 5v e identificheranno la resistenza indesiderata. nei circuiti multi carico può identificare i carichi malfunzionanti e l'utilizzo della tensione dai singoli carichi.

+1 per una bella risposta, tuttavia, cerca di evitare acronimi come KVL (legge della tensione di Kirchhoff).Rende le cose più difficili per i neofiti.
m salim
2016-06-22 14:52:13 UTC
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Se hai una batteria ideale hai 5 V quando misuri la tensione attraverso la batteria anche se metti una resistenza da 100 Ω

Perché è una batteria ideale, cioè nessuna resistenza interna

enter image description here

Ma nel tuo caso hai misurato 4 V invece di 5 V, il che significa che la tua batteria ha una resistenza interna E applicando una legge di Kirchouve trovi 4 V trascurando la resistenza del filoche è in mili ohm

VR = (V * R) / (R interno + R)

VR = (5 * 100) / (25 + 100)

VR=4v

enter image description here

Magneticitist
2015-08-12 11:53:09 UTC
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nel tuo esempio, la misurazione della caduta di tensione attraverso il resistore potrebbe non corrispondere esattamente ai risultati della misurazione della tensione dei terminali della batteria. pensa a cavi molto lunghi tra i terminali della batteria e il carico resistivo che stanno aggiungendo anche resistenza nel mix. in quello scenario diventa pratico scegliere dove misurare esattamente. Supponendo che un resistore sia semplicemente collegato direttamente in parallelo con la batteria, non ci sarà praticamente alcuna caduta di tensione poiché la resistenza sarà estremamente bassa. quello scenario fornisce anche alcune complicazioni extra. la batteria non è una fonte di alimentazione "ideale" e stai essenzialmente misurando la tensione di una batteria poiché un resistore la scarica.

Toolmaker
2016-07-13 21:43:15 UTC
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Vecchio post, ma i miei due centesimi.Per misurare la caduta di tensione su QUALSIASI carico, sia esso resistore, qualunque sia, è necessario disporre di un SECONDO carico.Nel circuito dell'OP, qualsiasi differenza di tensione misurata con e senza il resistore (nessun circuito aperto ovviamente!) È la caduta di tensione di tutti gli altri "carichi" nel circuito, tranne il resistore!Che è ciò che dicono molti dei post, in modo indiretto.Metti un secondo resistore in serie con il primo!Quindi stai misurando la caduta di tensione attraverso il resistore.

Questa risposta sembra molto confusa su come eseguire una misurazione della tensione."_Per misurare la caduta di tensione su QUALSIASI carico, sia esso resistore, qualunque cosa, devi avere un SECONDO carico._" Questo non è vero.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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