[natuurkunde] Elektriciteit: wat doe ik fout?

Xasuntox

Hallo,

IK zit me weer suf te denken op een oefening. Nu de vraag wat doe ik fout.
Naar mijn gedacht zouden alle stromen lopen richting de onderste knoop.
Blijkbaar loopt de stroom langs vo niet naar onder?

Moet opgelost worden met knoopanalyse.

Afbeelding

klazon

Xasuntox schreef: Naar mijn gedacht zouden alle stromen lopen richting de onderste knoop.

Waarom denk je dat?
Aangezien beide bronnen de plus boven hebben, lijkt het me logisch dat de stromen in de eerste twee takken omhoog lopen. De stroom in de derde tak loopt dan naar beneden.
Er is trouwens nog iets bijzonders aan de hand, maar dat mag je eerst zelf proberen te ontdekken.

Anton_v_U

Gek genoeg moet je je niet druk maken over de richting van de stroom. Je kiest gewoon een richting, bijvoorbeeld in de twee linkertakken omhoog (i1 en i2) en in de rechter tak omlaag (i3). Geef in de tekening aan met pijltjes wat de gekozen stroomrichting is. Met deze keuze van de stroomrichtingen krijg je i3 = i1 + i2 als je de knooppuntsvgl. toepast.

Vervolgens pas je de wet van Ohm toe op de weerstanden in de takken. De spanning over de linkerweerstand is 30 - v0 dus i1 = (30-v0/r1). Voor i2 en i3 doe je hetzelfde.

Als je alles bij elkaar veegt zoals in de oplossing die er bij staat, houd je maar één onbekende over: v0 en die kun je dan oplossen.

Als je vervolgens de stromen bepaalt, kun je aan het teken zien hoe ze werkelijk lopen: een negatieve waarde betekent dat het de andere kant uitloopt als in de tekening.

Voor spanningen geldt hetzelfde. Mocht je op een negatieve waarde voor v0 uitkomen, dan is de polariteit andersom als in de tekening (maar in dit probleem zie je meteen dat dat niet het geval is gezien de polariteit van de spanningsbronnen)

Benm

Ik weet niet of het expres zo gekozen is, maar die middelste tak doet dus helemaal niets. 30 volt over 2k en 4k levert een spanning van 20v over 4k op, wat hier precies gelijk is aan de spanning van de andere bron, zodat er geen stroom loopt door de weerstand van 5k.

klazon

Benm, dat was dus precies wat ik bedoelde met: er is iets bijzonders aan de hand.

Anton_v_U

Je kunt aan de oplossing zien dat de middelste tak geen stroom voert (en dus eigenlijk kan worden weggelaten) maar dat weet je van tevoren niet - tenzij je de oplossing uit je hoofd kunt.

Dat er 0 uitkomt zie je door het probleem op te lossen maar ik vind die uitkomst nou niet echt bijzonder. Het is zoals het is, er komt 0 uit, dat is een toegestane waarde voor een stroomsterkte.

Benm

Vandaar dat ik me afvroeg of dit expres zo gedaan is:

Als je het pad 30 volt - 2k - 4k bekijkt zie je vrij snel dat het knooppunt 20 volt voert en daarmee de middelste tak niet meer relevant is. Vraag is of het idee achter de opgave is om -dat- te doorzien, of om het op de formele manier uit te gaan rekenen en tot dezelfde conclusie te komen.

klazon

Een andere vraag is of de topicstarter het nu ook snapt. Hij heeft nog geen reactie gegeven.

Xasuntox

Dag vrienden van de wetenschap !
Zit midden in de examens dus soms reageer ik een dag niet.

Doet me goed om te zien dat iedereen me wilt helpen.
Mijn logica:

Stroom loopt altijd van hogere naar lagere potentiaal (conventionele stroomzin). 2 bronnen, + hogere potentiaal, - lagere potentiaal.
Stroom loopt van hoog naar laag dus stroom loopt naar beneden bij beide bronnen. Ook bij de meest rechtse weerstand staat de polarisatie zoals bij de bronnen. Van hoog naar laag, dus de stroom loopt naar onder. Bijgevolg lopen alle stromen naar onder.

Kan me er toch even helemaal niet in vinden hoe jullie erbij komen dat de stroom naar boven loopt bij die bronnen?
Conventionele stroomzin is toch altijd van hoog naar laag (+ -> - ).

Vermoedelijk had ik hier in gedachten dat er aan de onderste knoop een ground was, aangezien we dit meestal in onze oefeningen zelf zo schrijven.

Dat de middelste tak niets doet begrijp ik denk ik wel. Spanningsdeler over de 2 weerstanden in serie en je komt 20 uit, 20 aan beide kanten maakt dan een potentiaal van 0v, dus ook geen stroom. Maar ook dit vind ik wat vreemd, 2 weerstanden staan in serie als ze een knoop delen (maar die knoop daar hangt ook nog een andere weerstand aan? Mag je dan wel een spanningsdeler gebruiken die enkel geldt voor serieschakelingen?)

Concreet:

Conventionele stroomzin gaat van + naar -, stroom bij de bronnen gaat bij mijn logica dus van boven naar onder. Iemand die jullie logica kan toepassen? (of hanteren jullie de echte stroomzin, wat wij nooit in oefeningen doen). Hetzelfde geld bij die weerstand... (polarisatie staat hetzelfde als de bronnen).
Mijn serieschakeling vraag van hierboven....? Spanningsdeler die je wel mag toepassen?
Welke foute redeneringen zijn er bij mij?

Heel erg bedankt voor deze hulp !

Anton_v_U

Xasuntox schreef: Concreet:

Conventionele stroomzin gaat van + naar -, stroom bij de bronnen gaat bij mijn logica dus van boven naar onder. Iemand die jullie logica kan toepassen? (of hanteren jullie de echte stroomzin, wat wij nooit in oefeningen doen). Hetzelfde geld bij die weerstand... (polarisatie staat hetzelfde als de bronnen).

Mijn serieschakeling vraag van hierboven....? Spanningsdeler die je wel mag toepassen?

Welke foute redeneringen zijn er bij mij?
Heel erg bedankt voor deze hulp !

Ik weet niet wat stroomzin is maar de stroom in een tak met een weerstand loopt altijd van hoge naar lage potentiaal.
Voor een weerstand geldt de wet van Ohm: U = I.R. Als je U van + naar - doorloopt, is dat per definitie ook de richting van I.
Een spanningsbron dwingt de spanning in een tak omhoog, in de richting van - naar +.
Een spanningsbron legt niet automatisch de stroomrichting vast. Misschien zijn er andere bronnen in het circuit die het winnen (hier is het gelijkspel in de middelste tak). Als je de middelste tak weglaat zie je een stroomkring met een spanningsbron en twee weerstanden, de spanning van de bron wordt dus verdeeld over beide weerstanden

Fouten: je laat je misleiden door de spanningsbronnen en je doet ten onrechte bij voorbaat aannamen over de stroomrichting. Als je dat loslaat kun je door de wetten van Kirchhoff en de stroom-spanningsrelatie die wordt vastgelegd door het component in de tak consequent toe te passen dergelijke problemen oplossen.

Dat winnen en verliezen ga je mogelijk beter begrijpen als je superpositie toepast: elke stroom en spanning in het circuit kan worden bepaald door voor alle bronnen apart alle stromen en spanningen te bepalen (alle andere bronnen haal je dan weg, i.e. een spanningsbron wordt een kortsluiting en een stroombron wordt een open circuit). Je telt de stromen en spanningen t.g.v. alle bronnen dan gewoon op. Dat kan vanwege lineariteit: het gevolg van een aantal bronnen samen is de som van het gevolg van alle bronnen afzonderlijk. Het moment dat ik dit werkelijk begreep was voor mij een paradigm shift. Maar goed, dat is hoe ik de dingen begrijp, dat is niet voor iedereen hetzelfde. Het is allemaal niet zo simpel, althans niet voor mij. Gek genoeg ben ik dit type schakelingen pas echt gaan begrijpen toen ik het wezen van superpositie begreep. Om de essentie echt te begrijpen waren twee tamelijk zware vakken op een technische universiteit voor nodig. Superpositie - misschien heb je het gehad - is echt een mooi en diepzinnig principe in netwerkanalyse.

Benm

Wat een aanname is waar je snel vanaf moet is dat dat spanningsbronnen aalleen stroom kunnen sourcen. Stel dat je de linker spanningsbron zou verhogen tot 40 volt, dan zou er wel stroom lopen door de middelste tak, maar 'tegen de richting in' wat de 20 volt spanningsbron betreft. Zou het een accu van 20 volt zijn, dan zou deze worden opgeladen ipv ontladen, zogezegd.

Qua positie in een tekening en wat 'ground' is: Het is een conventie om de massa onderaan te tekenen, tenzij circuitdelen zijn die negatieve spanning voeren ten op zichte van de massa (bijvoorbeeld bij gebalanceerde circuits). Dit is echter puur een gewoonte en is van geen enkele invloed op hoe de schakeling werkt: je kunt hem net zo goed verticaal spiegelen waarbij alles nog precies hetzelfde werkt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Elektriciteit: wat doe ik fout?

Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?

Re: Elektriciteit: wat doe ik fout?