Vad blir potentialen i punkterna A-D?

Hej! Jag håller på med denna uppgift som du kan se nedan. Nedan kan du även se facit. Jag hajar inte varför potentialen för punkt A och B är negativ i uppgift b). I facit står det att det är negativt då potentialen sjunker men jag undrar hur man kan se att potentialen sjunker? Spänningen är ju på samma ställe både i krets a) och krets b), den enda skillnaden är endast var jordningen sitter men jag ser inte riktigt hur dens placering påverkar potentialens riktning. Jag uppskattar all hjälp! Tack på förhand!

Det där är en bra fråga. Jag tycker att läroböckerna missar att förklara (på ett bra sätt) _varför_ man jordar en krets.

Man jordar en krets om man vill att de olika potentialerna runt om i kretsen, också ska referera till vad som finns utanför kretsen. Det finns olika skäl till det, till exempel säkerhetsmässiga, att man vill säkerställa att ingen potential i kretsen blir så hög att det blir farligt för dig som står utanför kretsen (och du är ofta jordad vi dina fötter när du står utanför kretsen).

När ström går genom ett motstånd sjunker potentialen i strömmens riktning.

Ture skrev:
När ström går genom ett motstånd sjunker potentialen i strömmens riktning.

Räknas jordningen som ett motstånd?

Sen förstår jag inte vad facit menar när de i upg a) säger att potentialen stiger i riktning från den negativa polen till den positiva. Strömmer går väll alltid från pluspolen till minuspolen?

JohanF skrev:
Det där är en bra fråga. Jag tycker att läroböckerna missar att förklara (på ett bra sätt) _varför_ man jordar en krets.

Man jordar en krets om man vill att de olika potentialerna runt om i kretsen, också ska referera till vad som finns utanför kretsen. Det finns olika skäl till det, till exempel säkerhetsmässiga, att man vill säkerställa att ingen potential i kretsen blir så hög att det blir farligt för dig som står utanför kretsen (och du är ofta jordad vi dina fötter när du står utanför kretsen).

I uppgiftens fall så ändrar alltså inte jordningspunkten potentialskillnaderna mellan olika punkter i kretsen. Jordningen ändrar bara vilken punkt i kretsen som har potentialen 0V.

Tex

Potentialskillnaden $V_{D} - V_{A}$ blir alltid samma värde, och bestäms av batteriet, oavsett var man sätter jordpunkten. (_potentialskillnaden_ beräknas som Ture skrev). Däremot blir i a-uppgiften _potentialen_ $V_{A} = 0 V$ vilket gör att potentialen $V_{D}$ blir sådan att _potentialskillnaden_ som batteriet skapar mellan de två punkterna, ska stämma. Men i b-uppgiften blir _potentialen_ $V_{D} = 0 V$ på grund av jordningen, vilket gör att potentialen $V_{D}$ ändras så att _potentialskillnaden_ som batteriet skapar mellan de två punkterna, ska stämma.

Så det viktiga i uppgiften är att kunna se skillnad mellan begreppen _potential_ och _potentialskillnad_.

karisma skrev:
Sen förstår jag inte vad facit menar när de i upg a) säger att potentialen stiger i riktning från den negativa polen till den positiva. Strömmer går väll alltid från pluspolen till minuspolen?

Ja, strömmen går från pluspol till minuspol. Eftersom pluspolen har 6V högre potential än minuspolen så drivs strömmen från pluspol till minuspol i kretsen. Det innebär att om du potentialvandrar i riktning från pluspol till minuspol så _sjunker_ potentialen (du vandrar i samma riktning som strömmen flyter).

Om du däremot vandrar åt motsatt håll, i en riktning från minuspol till pluspol, så _stiger_ potentialen.

Ungefär som att vandra i en nedförsbacke. Börjar man vandrai motsatt riktning så har man plötsligt fått uppförsbacke.

Okej, men hur kommer det sig att potentialen V_A i uppgift b) är -6 och inte bara 6? Om nu strömmen går från pluspol till minuspol, varför står det att potentialen stiger i a) uppgiften? Och hur kan potentialen V_B vara 0 i uppgift a) när den inte är kopplad till jordningen?

karisma skrev:
Okej, men hur kommer det sig att potentialen V_A i uppgift b) är -6 och inte bara 6? Om nu strömmen går från pluspol till minuspol, varför står det att potentialen stiger i a) uppgiften? Och hur kan potentialen V_B vara 0 i uppgift a) när den inte är kopplad till jordningen?

Första frågan först. Vi vet att _potentialskillnaden_ över motståndet är $V_{D} - V_{A} = 6 V$ , dvs $V_{D}$ är en högre potential än $V_{A}$ eftersom batteriet skapar en ström från punkten D mot punkten A.Man jordar punkten D vilket gör att $V_{D} = 0 V$ . För att den potentialskillnad som batteriet skapar ska stämma, så måste alltså $V_{A}$ bli-6V. Dvs:

$V_{D} - V_{A} = 6 V (p å g r u n d a v b a t t e r i e t) V_{D} = 0 V (p å g r u n d a v j o r d n i n g e n) \Rightarrow 0 - V_{A} = 6 V \Rightarrow V_{A} = - 6 V$

Andra frågan. Potentialen stiger enligt facit i riktning från minuspol till pluspol, eftersom man går _mot_strömmen om man går i den riktningen.

Tredje frågan. Bra fråga! Det sitter bara en bit ledning mellan jordningspunkten och B. Eftersom vi hela tiden (idealiserat) räknar med att olika punkter av en ledningssträcka har samma potential, så har B samma potential som den punkt där jordningen är satt.

Exempelvis så hade det ju inte varit på det sättet om det hade suttit ett strömförande motstånd (som ger potentialskillnad) mellan jordningspunkten och punkten B. Som i uppgift b.

Okej då förstår jag mycket bättre! Så bara för att se så att jag har förstått det med sista frågan rätt- om vi nu skulle säga att det inte finns något motstånd mellan jordningen och punkt D i uppgift a), hade då punkt D haft potentialen 0?

Och till ditt svar på min andra fråga- jag förstår att potentialen stiger från minuspol till pluspol, men jag bara undrar varför den informationen var relevant i denna uppgift då strömmen i denna uppgift (och i övriga fall) inte går från minuspol till pluspol?

karisma skrev:
Okej då förstår jag mycket bättre! Så bara för att se så att jag har förstått det med sista frågan rätt- om vi nu skulle säga att det inte finns något motstånd mellan jordningen och punkt D i uppgift a), hade då punkt D haft potentialen 0?

Och till ditt svar på min andra fråga- jag förstår att potentialen stiger från minuspol till pluspol, men jag bara undrar varför den informationen var relevant i denna uppgift då strömmen i denna uppgift (och i övriga fall) inte går från minuspol till pluspol?

Första frågan. Ja det stämmer.

(När man designar elektriska kretsar med spänningskällor som tex ett batteri, så måste man inkludera någonting som kan ta upp potentialfallet om det finns an sluten strömkrets från batteriets pluspol till dess minuspol. Annars säger man att batteriet är kortslutet. I värsta fall kan de börja brinna)

Andra frågan. Informationen är relevant eftersom man kan ju välja hur man beskriver lösningen på uppgiften. I vissa fall är det enklare att beskriva med att potentialvandra med strömmen än mot strömmen. Då MÅSTE man hålla reda på vad som ger minskning av potential och vad som ger ökning av potential. Just den är uppgiften är ett tydligt exempel på vad som är enklast, eftersom man vill potentialvandra ifrån den punkten som har känd potential, dvs jordningen, och i frågeställningen ligger ju ibland den efterfrågade punkten "uppströms" och ibland "nedströms".

Svara

Visa senaste svar