Potential /spänning (Fysik/Fysik 1)

Vad är uppgiften?

Räkna temperaturen, men det är inte relevant nu, det jag vill veta är det jag frågade om.

Om det handlar om att u är potentialskillnaden mellan v_A och v_B så är det ju helt enkelt det.

Var jord finns spelar ingen roll.

Detta är en Wheatstonebrygga, en mätkoppling.

https://sv.wikipedia.org/wiki/Wheatstones_brygga

har en liknande uppgift men där R(T) resistorn har bytt plats till att vara där nere på höger sida. Rätt svar fick jag genom att ta V_b-V_a, det är därför jag frågar. Förstår inte varför??

itter skrev:
Hej, undrade hur man tänker med spänningen i följande uppgift, varför blir det V_a-V_b? Hur ska man tänka med potentialdifferensen? Och vad skulle hända om jord var där uppe?

Tecken är definierat i schemat.

Är din _egentliga_ fråga, varför man mäter en positiv potentialskillnad Va-Vb i ovanstående brygga (om pt100-elementet har högre resistans än R0), medan du i en liknande uppgift skulle mäta Vb-Va då enda skillnaden var att pt100-elementet satt i positionen nere till höger istället?

JohanF skrev:
Är din _egentliga_ fråga, varför man mäter en positiv potentialskillnad Va-Vb i ovanstående brygga (om pt100-elementet har högre resistans än R0), medan du i en liknande uppgift skulle mäta Vb-Va då enda skillnaden var att pt100-elementet satt i positionen nere till höger istället?

Ja

Man måste veta lite mer om bakgrunden till din frågeställning för att kunna svara riktigt på din fråga.

Ett pt100-element är en temperaturkänslig resistor, vars resistans _ökar_ med ökad temperaturen, på ett väldefinierat sätt. Antag att frågeställaren vill veta hur man ska mäta spänningen mellan Va och Vb, så att den uppmätta spänningen också ska _öka_ med ökad temperatur (eventuellt i syfte att kanske ge en mätsignal till en temperaturregleringsmekanism för att kunna ställa in temperaturen där pt100-elementet har resistansen R0, dvs mätsignalen har värdet 0V. Nu gissar jag vilt vad signalen ska användas till).

Dvs det är i högsta grad relevant för din frågeställning hur _hela_ uppgiften är formulerad, som Laguna frågade efter i kommentar #2.

För att lista ut om man ska mäta Va-Vb eller Vb-Va för att få en stigande spänning med högre temperatur, så måste man ställa upp ett uttryck för Va-Vb, och se ifall uttrycket för potentialskillnaden ger det önskade beteendet. Annars får man mäta Vb-Va istället. Vilket som blir rätt sätt att mäta bestäms av positionen på pt100-elementet i bryggan, vilket uttrycket kommer att visa.

Hänger du med?

Här är uppgiften

Ok. Men då är det bara en definitionsfråga. Figuren definierar hur man mäter. Man har i uppgift 3.30 vid något tillfälle uppmätt en spänningsskillnad mellan punkten A (vänstra) och punkten B (högra), där punkten A hade den högre potentialen av de två (vilket indikeras med +- tecknen i figuren). I figuren i uppgift 3.30 så är alltså Va-Vb=9.45mV.

Om du säger att du var tvungen att istället anta att Vb-Va=9.45mV i uppgift 3.30, för att få rätt svar, så tror jag att du helt enkelt bara har gjort ett slarvfel när du räknade uppgiften.

Ska vi börja med att räkna uppgiften 3.30 för att reda ut vad som blivit fel? Hur ser ditt uttryck för potentialskillnaden ut i uppgift 3.30, som innehåller R0 och RT?

Jag har räknat på följande sätt:

V_a-V_b=u. V_a=100/200 * 0.5 = 0.25.

V_b=(100/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5

u = 9.45 * 10^-3 = 0.25 - (100/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5 => T= 20.41 grader

Det där blir uttrycket för figuren i trådstarten. I uppgift 3.30 har du RT på nedre benet. Då blir Vb= RT/(R0+RT).

Ser du var du har gjort fel?

Tillägg: 14 sep 2024 10:44

Eller inte trådstartens uttryck heller...

Jaha, men varför blir det så, varför räknar man utifrån den nedre denna gången?

För att räkna ut potentialskillnaden kan du antingen sätta ut en referenspunkt ("jord") där det är enkelt (normalt batteriets minuspunkt). Eller så potentialvandrar du helt enkelt från punkt A till punkt B.

Hänger du med?

hur gör man detta?

Jag kan visa om en stund, ok?

Förstår du nedanstående?

Potentialvandra motsols från Va till Vb, för att få ett uttryck innehållande RT:

Va-Ia*R0+Ib*RT=Vb

Räkna ut strömmarna:

Ia=e/(2*R0)

Ib=e/(R0+RT)

Hänger du med?

Ja jag hänger med!

Kan du utifrån de där ekvationerna, teckna ett uttryck för Va - Vb?

Det kommer att likna ditt ursprungliga försök, men inte riktigt lika.

V_a-V_b=u. V_a=100/200 * 0.5 = 0.25.

V_b=(100/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5

u = 9.45 * 10^-3 = 0.25 - ((100*(1+3.85*10^-3 * T)/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5 => T= -18.9 grader

V_a=100/200 * 0.5 = 0.25.

V_b=(100/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5

Ovanstående är från din gamla uträkning, eller hur? Så det kan vi bortse ifrån.

Du kan inte skriva vilken potential Va eller Vb har om du inte först sätter ut en referenspotential i figuren, som Va och Vb kan referera till. Det handlar om din fråga om det spelar någon roll var jordpunkten sitter. Vi tar den frågan efteråt, så vi inte blandar ihop olika problem. Om det inte finns någon referenspotential utsatt i figuren kan man bara räkna ut potentialskillnader mellan olika punkter, och det räcker för att lösa den här uppgiften.

u = 9.45 * 10^-3 = 0.25 - ((100*(1+3.85*10^-3 * T)/(100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5 => T= -18.9 grader

Jag tror inte att det här svaret stämmer, eller hur?

Svaret är rätt men hur sätter man ut en referenspotential?

OK, siffrorna i svaret kanske stämmer (och du har förmodligen räknat rätt), men din redovisning ser inte ut att stämma...

Jag tycker att det borde bli såhär (många parenteser som rör ihop det)

u = 9.45 * 10^-3 = 0.25 - ((100*(1+3.85*10^-3 * T)/(100+100*(1+3.85*10^-3 * T))*0.5 => T= -18.9 grader

Jag tror du bara gjorde ett klipp-och-klistra-fel här ovan. Uttrycket du egentligen ville skriva var

$9.45 \cdot 10^{- 3} = 0.25 - 0.5 \cdot \frac{R_{T}}{R_{0} + R_{T}} = 0.25 - 0.5 \cdot \frac{100 (1 + 3.85 \cdot 10^{- 3} \cdot T)}{100 + 100 (1 + 3.85 \cdot 10^{- 3} \cdot T)} \Rightarrow T = 18.9$

Eller hur?

I en krets utan referenspotential (till exempel jord, dvs 0V) så kan du inte tala om vilken potential en viss punkt i kretsen har. Du kan bara tala om vilken potential en viss punkt har i jämförelse med en annan punkt. I uppgift 3.30 utan jordreferens så går det alltså jättebra att räkna ut $V_{a} - V_{b}$ (genom att potentialvandra från punkten a till punkten b), men det går inte att säga vilken potential punkten a eller punkten b har.

Men så snart du har bestämt att punkten c har potentialen "jord" (0V) så kan du plötsligt också säga vilken potential alla andra punkter i kretsen har. Men oavsett var du sätter din jordpunkt i uppgift 3.30, så kommer $V_{a} - V_{b}$ att bli detsamma. Du kan till exempel prova om du sätter jordpunkten i punkten a, vilket gör $V_{a}$ =0, och sedan räkna ut $V_{B}$ med potential vandring.Visst får du samma värde på $V_{a} - V_{b}$ som när du inte använder dig av referenspotentialen?