Spänning och potential

Visa hur du har tänkt på a- & b-uppgiften så kan vi säga om du har tänkt rätt eller inte. 

Vilken resistans är 5 $\Omega$ och hur kom du fram till det?

Kretsen har två parallella grenar,

Gren 1: 5+10 ohm i serie

Gren 2: 12+18 ohm i serie

Bägge dessa grenar har samma spänning över sig nämligen 12 V och har därför olika ström genom sig.

Strömmen genom gren 1 beräknar du med ohms lag, U = R*I => I₁ = 12/(5+10)

Potentialen i P beräknar man sedan enklast genom att använda ohms lag igen, utgå från den jordade punkten där är potentialen 0, i punkten P är potentialen lika med spänningen över 10 ohms motståndet, dvs U = R*I = 10*I₁

På samma sätt beräknar du potentialen i Q 

Jag skrev hur jag tänkte ovan 

”

I a fick jag att U=I*R 

12=I*5 

I=2,4A

Den här strömmen kommer att fördelas lika mycket mellan de två ”grenar” så att det blir 1,2A i vardera gren. Alltså Blir spänningen vid punkt P 

U=1.2A*5ohm=6V

punkt p : 12v-6v=6c 

Spänningen vid punkt Q blir 

U=1.2A*12ohm=14.4V

B frågan blir 

12-14.4=-2.4 

-2.4+6=3.6V”

Okej. Nu har tänkt till lite och gjort ett nytt försök. 
U=R*I 

R=15ohm

U=12V 

ger en spänning på 12V/15ohm=0.8A

U= R*I

U= (5*0.8)=4V 

12V-4V=8V vid punkten P.

=
Sen vid punkten Q. 

U=R*I

(30)*I=12

I=0.4A

U=12ohm*0.4A=4.8V

12V-4.8V=7.2V vid punkten Q

i b borde det bli 

8V-7,2V=0.8V

i C vet jag inte hur jag ska göra

Ja det ser ut stt vara rätt.!

Dock, du måste skilja på ström och spänning. Enhet för ström är Ampere, för spänning Volt. Du har skrivit fel på några ställen. 

Jaha oj. Volt (v) anger spänning och Ampere (A) anger ström . Hur ska jag göra i c?

Ett sätt är att killgissa att strömmen går från hög potential till låg, men om man vill övertyga sig eller sin lärare får man räkna.

Rita dit en tråd mellan punkterna, räkna ut hur strömmarna går i den nya situationen. 

Jag har ritat en horisontell linje som går igenom punkten Q och P. Men hur räknar ska jag tänka i C uppgiften?

Den nya situatiomen kan förenklas, de två vänstra motstånden är parallella, vad blir etsättningsresistansen?

På samma sätt med de två högra.

Sen kan du räkna ut totala strömmen och därefter potentialen i mitten.

När du gjort detta kan du räkna ut strömmen i varje motstånd och därmed även den efterfrågade strömmen.

Men de frågar efter ”riktning”. Hur kan jag veta riktningen?

Strömmens riktning är från hög potential till låg potential.

Spänningen vid punkten Q är högre än spänningen vid punkten P. 

Alltså borde strömmen gå ifrån P till Q

Ebbask skrev:

Spänningen vid punkten Q är högre än spänningen vid punkten P. 

I det här svaret kom du fram till att potentialen vid punkt P är 8 V och att potentialen vid punkt Q är 7,2 V.

Har du alltså ändrat dig nu eller skrev du bara fel här?

Alltså borde strömmen gå ifrån P till Q

Ja det stämmer.

Det ska vara att spänningen vid punkten P är större än spänningen vid punkten Q. 

Potentialen vid punkten P är större än potentialen vid punkten Q.

Vad är skillnaden mellan att skriva potentialen eller spänningen?

Spänning är skillnad i potential.

========

Potentialen i punkt P är 8 V.

Potentialen i punkt Q är 7,2 V.

Spänningen mellan punkt P och punkt Q är lika med skillnaden i potential, dvs 8 - 7,2 = 0,8 V.

=====

Jämför med längd och längdskillnad.

Eriks längd är 170 cm och Hannas längd är 180 cm.

Längdskillnaden mellan dem är lika med skillnaden i längd, dvs 180 - 170 = 10 cm.

Potentialen är alltid skillnaden mellan två stycken spänningar. Är ett så du menar?

Nej tvärtom. Spänningen mellan två punkter är skillnaden i potential mellan dessa punkter.

Det känns inte som att jag förstår 

En liknelse som fungerar hyfsat bra är att se kretsen som ett vattendrag där ledningstrådarna är breda horisontella kanaler och motstånden är vertikala rör av olika dimensioner

Strömmen som flyter genom kretsen från spänningskällans pluspol till spänningskällans minuspol motsvarar då vatten som flyter genom kanalerna och rören. 

Eftersom vattendraget består av nerförsbackar (motstånden) så ligger slutet av vattendraget, (dvs spänningskällans minuspol) lägre än början av vattendraget (dvs spänningskällans pluspol).

Spänningskällan i sig kan då ses som en pump som pumpar upp vattnet från minuspolen till pluspolen.

På det sättet så kommer vattnet hela tiden att flyta runt runt genom systemet.

Se nu på höjdskillnaderna.

Eftersom vi har en jordning till höger om spänningskällans ninuspol så har vi där potentialen 0 V.

För vårt vattendrag motsvarar det att kanalen där har en höjd som är 0 meter.

Spänningskällan ökar potentialen till 12 V, vilket motsvarar att vår pump pumpar upp vattnet till höjden 12 meter. Kanalen vid spänningskällans pluspol har alltså en höjd som är 12 meter.

Från denna höjd flyter nu vattnet moturs genom kanalsystemet.

Vattnet delar upp sig vid varje förgrening så att en större del vatten flyter genom den del av kanalen där de vertikala rören har störst diameter (minst motstånd). Detta motsvarar strömdelning i den elektriska kretsen.

Hänger du med så långt?

• Du kan nu se potentialen vid en viss punkt i den elektriska kretsen som kanalens höjd vid motsvarande punkt i vårt vattendrag.
• Du kan nu se spänningen mellan två punkter i den elektriska kretsen som höjdskillnaden mellan motsvarande punkter i vårt vattendrag 

Blev det klarare då?

Är det något i liknelsen du inte förstår?

Det känns inte som att jag förstår din liknelse. Kan du förklara det på ett enklare sätt?

Men kan du se ett sådant vattendrag framför dig, med vågräta kanaler, lodräta rör och en pump som pumpar upp vattnet igen?

Ja som ett vattenflöde som cirkulerar 

OK, bra.

Är du med på att vattenflödet har höjdskillnader?

Ja men vad ska skillnaden på vattenflödet symbolisera?

Höjden symboliserar potentialen.

Att pumpen pumpar upp vattnet från höjden 0 meter till höjden 12 meter symboliserar att spänningskällan höjer potentialen från 0 V till 12 V.

Att vattnet faller ner genom de vertikala rören och därmed förlorar höjd motsvarar att strömmen flyter genom motstånd och att potentialen därmed minskar. 

Det vertikala röret som motsvarar motståndet på 5 $\Omega$ har en fallhöjd som är 4 meter, vilket betyder att kanalen vid punkten P har höjden 12-4 = 8 meter. Det motsvarar att potentialen vid P är 8 V.

Det vertikala röret som motsvarar motståndet på 12 $\Omega$ har en fallhöjd som är 4,8 meter, vilket betyder att kanalen vid punkten P har höjden 12-4,8 = 7,2 meter. Det motsvarar att potentialen vid Q är 7,2 V.

Kanalernas höjdskillnad mellan P och Q är 8-7,2 = 0,8 meter. Det motsvarar att potentialskillnaden mellan P och Q är 0,8 V.

Blev det lite klarare då?