Fysik

kredsløb med to batterier

09. september 2012 af Mathematica (Slettet) - Niveau: A-niveau

Betragt det vedhæftede kredsløb med to batterier. 

Jeg har prøvet at opstille kirchoffs love for dette kredsløb med henblik på at finde strømmen gennem den midterste modstand, og vil gerne spørge, om jeg er på rette vej,

Jeg har kaldt strømmen fra batteri 1 for I1 og strømmen fra batteri 2 for I2.

Der gælder så om strømmen gennem RB, at:

I3 = I1 + I2

Jeg har så set, at der må gælde for de elektromotoriske krafter U1 og U2:

U1 = RI1 + RbI1
U2 = RI2 + RbI2

Men jeg er ikke sikker på dette. Kan man konkludere, at strømmen fra batteri 1 gennem modstanden seriekoblet til batteri 2 er 0? Det forudsætter ovenstående jo, men jeg er ikke sikker. Jeg synes det virker mest sandsynligt, siden at strømmen ikke kan gå gennem et batteri. Kan I forklare mig mere om dette?

Vedhæftet fil: kredsløb.png

Brugbart svar (0)

Svar #1
09. september 2012 af peter lind

Du roder noget med betegnelserne. Med I1 må du mene strømmen gennem batteri 1 og tilsvarende med batteri 2. Der findes ikke nogen modstand B. Strømmen gennem modstanden C er så I1+I2.

Der gælder så U1 = R*I1+RC*I1 og tilsvarende for den anden strøm. Det er formodentlig også det du mener


Svar #2
09. september 2012 af Mathematica (Slettet)

ups ja, med B mentes C :)
 

Men hvorfor er det, at man kan regne med at ingen fra det ene batteri, går mod det andet batteri?


Brugbart svar (0)

Svar #3
09. september 2012 af hesch (Slettet)

2012 skulle så blive året, hvor Kirchoffs love fik deres gennembrud. Der tegnes kredsløb med 3 endog 4 modstande, men uden angivelse af knudepunkter, masker og fortegn. Hvordan kan man så skrive, at Ic = I1 + I2 ?  Ja, ja, man kan måske konkludere visse fortegn intuitivt her. Men hvad hvis kredsløbet indeholder 15 masker, 6 knudepunkter og 22 modstande ?

Mathematica:  Kan du så se at få tegnet masker med fortegn og evt. knudepunkter på din tegning. Ellers bliver kommunikationen jo det rene vrøvl. Vi ved simpelthen ikke, hvad vi taler om. Og så selvfølgelig: Undskyld herfra.   :)

Hvis din underviser ikke har lært dig det, så klag til rektor.


Svar #4
13. september 2012 af Mathematica (Slettet)

Har haft travlt, men vil nu vende tilbage til dette problem, da jeg ikke tror jeg forstår det gennemgående. 

Jeg tror heller ikke jeg har forstået ovenstående opgave alligevel. Lad I1 betegne strømmen fra batteri 1 og I2 strømmen fra batteri 2 og Ic = I1 + I2 = strømmen gennem Rc.
Min lærer skriver nu følgende kirchoff love for højre og venstre maske:
ξ1 = I1R + IcRc
ξ2 = I2R + IcRc
Jeg tror på at dette er ligningerne, der løses problemet. Jeg forstår bare ikke hvorfor. 

Det der driller mig er hvorfor man skal have IcRc i begge ligninger. Ic er jo summen af både strøm 1 og 2. Og den løber jo IKKE igennem begge batterier. Skal hver maskeligning ikke kun indeholde den strøm der løber tilbage til batteriet?


Brugbart svar (0)

Svar #5
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#4:  Ad:  Det der driller mig er hvorfor man skal have IcRc i begge ligninger. Ic er jo summen af både strøm 1 og 2. Og den løber jo IKKE igennem begge batterier. Skal hver maskeligning ikke kun indeholde den strøm der løber tilbage til batteriet?

Der kan sagtens tegnes masker, således at i hvert fald et batteri gennemløbes af to maskestrømme, og der kan tegnes masker, således at hvert batteri kun gennemløbes af een maskestrøm. Men igen:  Vi ved ikke hvordan du har lagt masker, med fortegn osv., og dit spørgsmål kan derfor ikke besvares.

Se  #3, næstsidste afsnit.  Jeg mener:  Nogen skal jo gøre det.


Svar #6
14. september 2012 af Mathematica (Slettet)

Jeg har lagt en maske i højre og venstre sider og får da: 
ξ1 = I1R + IcRc
ξ2 = I2R + IcRc
Det burde være ret tydeligt ud fra ligningerne hvad min konvention er. Og det ændrer desuden ikke mit spørgsmål, som var hvis man lægger en maske til højre og til venstre, hvorfor skal den samlede strøm af både den højre og venstre strøm så medtages gennem den midterste resistor for hver gren.


Brugbart svar (0)

Svar #7
14. september 2012 af peter lind

Du skal bruge reglerne for hver strøm for sig. Det kan gøres fordi systemet er lineært. Med masker hvor den ene strøm I1 går gennem batteri 1, gennem modstand C og tilbage, og den anden strøm I2 går gennem batteri 2, gennem modstand C og tilbage til batteri 2 vil du få ligningerne

E1 = R1*I1 + RC*I1

E2 = R2*I2+RC*I2

Strømmen gennem RC er så I1+I2


Brugbart svar (0)

Svar #8
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#6:  Generelt:  Maskeligningerne skal opfylde Kirchoffs spændingslov. Spændingsfaldet over en modstand ( U=R*I ) forårsages af den samlede strøm gennem modstanden, der så er summen af maskestrømmene.


Brugbart svar (0)

Svar #9
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#7 kontra #8:   Ha,ha     :)

Men du kan jo prøve at indsætte nogle modstandsværdier, løse ligningerne efter begge metoder, og afstemme resutatet med ohms lov  og Kirchoffs strømlov.


Brugbart svar (0)

Svar #10
14. september 2012 af peter lind

#9 Det er lang tid siden at jeg har haft med det at gøre, og jeg har åbenbart husket forkert. Jeg vil altså meget have mig frabedt det HA ,HA. Lad os holde en ordentlig tone på portalen


Svar #11
14. september 2012 af Mathematica (Slettet)

Jeg er med på at 8# er det rigtige, for sådan har alle eksempelregninger jeg har set været. Men jeg synes bare ikke det er intuitivt. Hvis der kun løber en strøm I1 tilbage til batteriet hvorfor skal man så medtage det faktum, at I2 også oplever et spændingsfald. Intuitivt er det mærkeligt at dette også skal medtages i den spænding som batteri 1 skal opretholde. Omvendt tages den selvfølgelig også med i den anden maske, men jeg synes ikke helt det er intuitivt stadig. I det hele taget er Kirchoffs love jo mildest talt ikke "love" men snarere regler, der er opfyldt når der ikke ophobes ladning nogen steder. Så man må jo kunne argumentere for ovenstående ved at de sikrer netop at ladning ikke ophober sig. 
Jeg er enig i det med at holde en ordentlig tone. 


Brugbart svar (0)

Svar #12
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#10:  Det var ikke sådan ment.  Det er da i sig selv morsomt, at spørgsmålet #6, afstedkommer så to modsatrettede svar.  Godt ord igen.

PS: Så det var ikke et hånligt Ha,ha, men et ha,ha over det komiske.


Brugbart svar (0)

Svar #13
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#11:  Det intuitive ligger i #8, nemlig at det Kirchoffs spændingslov der er gældende, og altså at summen af spændingerne rundt langs en maske = 0. Disse spændinger kan så være emk'er, over modstande osv. Der er her tale om reelle spændinger, i modsætning til maskestrømmene, der er virtuelle, og i pricippet langtfra altid kan måles.

Men tegn nu de masker med fortegn, det vil jeg mene hører med til opgaven. Hvis ikke der er nogen form for retningsangivelser i en opgavebesvarelse ( tegning ), kan man jo vælge svaret +5A eller -5A som man vil.


Svar #14
14. september 2012 af Mathematica (Slettet)

Jeg giver ikke så meget for dit argument. For det siger jo bare at det intuitive ligger i at Kirchoffs lov er gældende. Men hvad skal jeg bruge det til? Det afstedkommer jo bare spørgsmålet:
Hvad er det intuitive så i at Kirchoffs lov er gældende?

Kirchoffs lov er jo ingenlunde nogen dyb lov, der bare må accepteres (som f.eks. tyngdeloven), så det må være muligt at argumentere bedre for hvorfor det er intuitivt. Kirchoffs lov i sig selv er jo, som skrevet tidligere, bare en regel, der netop bygger på at strømmen ikke ophober sig nogen steder i kredsløbet. 


Brugbart svar (0)

Svar #15
14. september 2012 af hesch (Slettet)

At noget er intuitivt, er jo et flydende begreb. Jeg har f.eks. ingen intuiton, som mange andre har, hvad angår radioaktivitet. Men jeg finder det intuitivt, og taler dc-spænding, at hvis vi måler spændingen over en række modstande rundt i et kredsløb:  R1 .. R9, og starter i knudepunktet mellem R1 og R9, adderer spændingsfaldende hele vejen rundt, så summen jo give 0, for R1 og R9 er jo kortsluttede i deres fælles knudepunkt. Man kan altså ikke have en spændingsforskel i et knudepunkt. Kredsløbet er (kort)sluttet, og det har Kirchoff bestemt, at det skal dine masker også være:  lukkede cirkulationsveje.

Derfor er det egentligt ikke retvisende, at man f.eks. skriver:

U = I1*R1 + (I1+I2)*R2

Det er mere retvisende at skrive det ved:

I1*R1 + (I1+I2)*R2 - U = 0

Ellers "forsvinder" pointen.


Svar #16
14. september 2012 af Mathematica (Slettet)

det kan du selvfølgelig have ret i. Det er en god pointe. Men lad os så sige vi fjerner den midterste modstand Rc. Så vil spændingsfaldet over de to R da ikke være det samme? 


Brugbart svar (0)

Svar #17
14. september 2012 af hesch (Slettet)

Nej, for de to R-modstande, vil så blive udsat for en ændret belastningststrøm, hidrørende fra Rc.

Du har mange spekulationer ? Jeg er jo mere praktiker end teoretiker, og som som sådan kan jeg hurtigt løse dine ligninger, hellere numerisk end algebraisk.

 

 


Svar #18
14. september 2012 af Mathematica (Slettet)

Hvad er det værd at kunne noget praktisk, hvis man ikke forstår det underliggende? 
Kan du uddybe det med belastningsstrøm? Jeg er ikke helt sikker på hvad det betyder :)


Brugbart svar (0)

Svar #19
14. september 2012 af hesch (Slettet)

#18:  Rc belaster batterierne med en strøm, der fordelt løber gennem de to R-modstande.

Så ad  #17: Nej, spændingsfaldet over R-modstandene vil ikke være det samme, hvis du fjerner belastningen Rc, og dermed fjerner dennes belastningsstrøm.

 


Brugbart svar (0)

Svar #20
15. september 2012 af hesch (Slettet)

#18:  Jeg glemte at svare på din første linie:

Jeg har lært teorien til hudløshed, og i et sådant omfang, at teorien på et tidspunkt bliver til intuition, som jeg så i praksis gør brug af. Jeg har f.eks. lært at løse "højere ordens differetialligningssytemer" algebraisk, men jeg lærte senere at løse dem ved La Place transformation. Jeg husker dagen, hvor jeg tænkte: jeg har spildt et halvt år på at lære førstnævnte løsningsmetode, hvilken jeg også hurtigt glemte. Sidstnævnte metode var ganske enkelt hurtigere og mere "praktisk", velvidende at førstnævnte metode dannede et teoretisk grundlag.

Men sådan er vores "værdier" forskellige, afhængig af hvad sigtet er med vores uddannelse: Nogen vælger at studere med henblik på undervisning, andre med henblik på praktisk anvendelse indenfor servoteknik, kredsløbsteknik, mv.

Sådan er mennesker så forskellige.


Skriv et svar til: kredsløb med to batterier

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.