Frage:
Warum misst das Messen des Spannungsabfalls an einem Objekt nicht einfach die Batteriespannung?
Boann
2015-06-18 01:47:40 UTC
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Stellen Sie sich eine triviale Schaltung mit Batterie und einem Widerstand vor. Um den "Spannungsabfall" über dem Widerstand zu messen, stecken wir ein Voltmeter parallel dazu. Dies bedeutet jedoch, dass das Voltmeter auch direkt elektrisch mit den Anschlüssen der Batterie verbunden ist. Warum misst es nicht einfach die Batteriespannung, unabhängig vom Widerstand?

schematic

Ich nahm an, dass die Antwort darin besteht, dass ein Teil der verfügbaren Spannung / des verfügbaren Drucks / Kraft / Kraft / Energie / Magie / was auch immer es ist - die Batterie wird durch den Widerstand entladen, sie wird nicht durch das Voltmeter geleitet und wird daher nicht daran gemessen, aber das passt immer noch nicht, weil das so ist bedeutet, dass das Voltmeter den Spannungsabfall nicht misst; Es misst die Spannung, die nicht abgefallen ist. Wenn die Batterie 5 V liefert und das Voltmeter 4 V anzeigt, wie ist 4 V möglicherweise der Spannungsabfall des Widerstands, wenn die verfügbare Spannung tatsächlich um 1 V gefallen ist und ich immer noch 4 V zu haben scheint, mit denen ich nicht abfallen kann?

Ich glaube, ich verstehe wirklich nicht, was der Spannungsabfall bedeuten soll. Ich weiß nicht, warum der Widerstand überhaupt die Spannung abfällt, wenn er dem Strom widerstehen soll. Ich bin so verloren.

Betrachten Sie KVL für einen Moment.In dem von Ihnen bereitgestellten Stromkreis muss der Spannungsabfall am Widerstand mit der von der Batterie bereitgestellten Spannung übereinstimmen.Tatsächlich misst das Voltmeter * beide * dieser Spannungen, weil sie identisch sind.Beachten Sie auch, dass das ideale Voltmeter keinen * Strom * durchlässt.
@PaulStiverson "In der von Ihnen bereitgestellten Schaltung muss der Spannungsabfall am Widerstand mit der von der Batterie bereitgestellten Spannung übereinstimmen."Ah-ha!Das sind Neuigkeiten für mich.Das könnte es beantworten.Aber wie misst das Voltmeter dann etwas, wenn R1 nicht vorhanden ist?
Die Batterie weist auch dann keine Potentialdifferenz auf (dies wird als Spannung bezeichnet), auch wenn keine Last vorhanden ist.Die Auswirkungen der Belastung werden durch die anderen Antworten besser erklärt.
Ich glaube, Kirchoff könnte das gut beantworten ...
Sechs antworten:
#1
+15
Adam Haun
2015-06-18 02:52:22 UTC
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[Ich ignoriere nicht ideales Verhalten, da Sie anscheinend nicht daran interessiert sind.]

Ihre Annahme ist falsch. Durch Messen des Spannungsabfalls am Widerstand wird die Batteriespannung gemessen. Die Batteriespannung und die Widerstandsspannung sind in Ihrer Schaltung gleich. Die allgemeinen Regeln lauten:

Komponenten parallel teilen sich die gleiche Spannung

Komponenten in Reihe teilen sich den gleichen Strom

Im Idealfall ändert das Hinzufügen oder Entfernen des Widerstands die Messung des Voltmeters überhaupt nicht. Die Batterie, der Widerstand und das Messgerät sind alle parallel geschaltet, sodass sie alle die gleiche Spannung teilen. Wenn die Batteriespannung 5 V beträgt, müssen die Widerstandsspannung und die Messspannung ebenfalls 5 V betragen. Die Spannung ist im Grunde eine Messung der potentiellen Energie aufgrund eines elektrischen Kraftfeldes. Wenn Sie die Strecke in einer Schleife umrunden, haben Sie wieder das gleiche Potenzial, was bedeutet, dass Sie die Energie verlieren, die Sie auf dem Weg gewonnen haben. (Die Schwerkraft funktioniert auch so.) Wenn Sie durch eine Batterie von negativ zu positiv wechseln, gewinnen Sie Energie. Wenn Sie sich durch einen Widerstand bewegen, verlieren Sie Energie. Wenn eine Batterie und ein Widerstand parallel sind und Sie sich um diese Schleife bewegen, entspricht die in der Batterie gewonnene Energie der im Widerstand verlorenen Energie. Mit anderen Worten, ihre Spannungen sind gleich! Dieses Prinzip heißt Kirchhoffs Spannungsgesetz . Formal heißt es, dass die Summe der Spannungen um eine geschlossene Schleife gleich Null sein muss .

Widerstand beschreibt eine Beziehung zwischen der Spannung über dem Widerstand und dem Strom durch ihn. Widerstände "widerstehen" also dem Stromfluss, aber die Art und Weise, wie sie dies tun, besteht darin, Energie abzuleiten. Es ähnelt der Art und Weise, wie Reibung der Bewegung eines Objekts widersteht.

Wie andere bereits betont haben, ist eine Batterie im wirklichen Leben keine ideale Spannungsquelle. Die Spannung einer echten Batterie ändert sich abhängig davon, wie viel Strom entnommen wird und wie viel Ladung noch übrig ist. Im wirklichen Leben kann das Hinzufügen eines Widerstands die Batteriespannung ändern. Die Batteriespannung und die Widerstandsspannung sind jedoch immer noch (fast) gleich. (Der parasitäre Widerstand der Drähte ist normalerweise sehr gering.)

Hoffentlich hat dies die Dinge geklärt. Wenn Sie immer noch verwirrt sind, können Sie gerne weitere Fragen stellen.

Ich war verwirrt, weil ich die Tatsache übersehen hatte, dass der Spannungsabfall und die Versorgungsspannung sich ausgleichen müssen.Weil sie den gleichen Wert haben, gibt es keinen Konflikt!Und die 4 V, die ich gemessen habe, waren anscheinend nur auf die Schwäche der Batterie unter Last zurückzuführen.Es macht jetzt Sinn für mich, danke.
#2
+7
Eugene Sh.
2015-06-18 01:55:46 UTC
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Weil wir in einer nicht idealen Welt leben, in der Batterien und Drähte einen Widerstand ungleich Null haben und die tatsächliche Schaltung wie folgt lautet:

schematic

diese Schaltung simulieren - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Die in einer solchen Schaltung gemessene Spannung wäre \ $ V = 5 \ frac { R_1} {R_ {Draht} + R_ {Batterie} + R_1} \ $, was weniger als 5 V ist. Die Nichtidealität des Voltmeters wird hier nicht berücksichtigt.

Es tut mir leid, ich verstehe nicht ... Meine Beschwerde ist nicht, dass die Voltmeter-Messung etwas ungenau ist.Mein Problem ist, dass es * völlig * falsch zu messen scheint, weil es genauso stark mit der Batterie verbunden ist, unabhängig davon, ob R1 da ist oder nicht.
Wenn `R1` nicht vorhanden ist, fließt kein Strom in der Schaltung.Und da kein Strom vorhanden ist, tritt an `R_wire` und` R_battery` kein Spannungsabfall auf, sodass Sie die vollen 5 V messen können.Wenn jedoch "R1" vorhanden ist, fließt der Strom und erzeugt einen Spannungsabfall auf diesen, sodass Sie eine Spannung unter 5 V messen.Siehe das Update zur Berechnung.
Das Voltmeter misst also überhaupt nicht den Spannungsabfall von R1, aber das Hinzufügen von R1 bewirkt, dass es plötzlich eine reduzierte Spannung von der Batterie aufgrund eines Spannungsabfalls durch R_battery und R_wire misst, aber aus irgendeinem Grund wird dies als Messen bezeichnetder Spannungsabfall von R1, obwohl es tatsächlich die verbleibende Spannung und nicht den Spannungsabfall misst, und es misst wirklich den Rest der Schaltung und nicht R1?
Es misst die Spannung über "R1", wenn es nahe genug daran angeschlossen ist.Oder ein Spannungsabfall.Oder ein möglicher Unterschied zwischen den Leads.Nennen Sie es wie Sie wollen.Ja, Sie können sagen, dass es die Spannung über den gesamten Stromkreis abzüglich "R1" misst.
Ignorieren Sie auch nicht die Eingangsimpedanz des Voltmeters.Ersetzen Sie die VM durch eine Impedanz, die der Eingangsimpedanz des Voltmeters entspricht.(IOW, die Eingangsimpedanz des Voltmeters ist parallel zum Widerstand R1.) Beispielsweise beträgt die (Standard-) Eingangsimpedanz eines Agilent 34401A-Digitalmultimeters 10 Megaohm, wenn Gleichspannungsmessungen durchgeführt werden.Ein Simpson 260-6XLP hat im DC-Volt-Messmodus eine Eingangsimpedanz von 20.000 Ohm / Volt.Siehe auch: http://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-8/voltmeter-impact-measured-circuit/
#3
+1
bob
2015-12-15 01:07:26 UTC
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Vereinfacht, der Widerstand oder die Last in der Schaltung verbraucht Spannung. Wenn Sie (R1) entfernen würden, um einen offenen Stromkreis zu erzeugen, würden Sie im Wesentlichen die Batteriespannung messen. Durch Schließen des Stromkreises wird die Last in Betrieb genommen. Im ersten Beispiel r1 sollte das Messgerät 5 V anzeigen, um anzuzeigen, dass der Widerstand die volle Batteriespannung verwendet. Der Spannungsabfall (KVL) ist eine hervorragende Möglichkeit, unerwünschte Verluste in einer Schaltung zu identifizieren. Wenn in Beispiel 1 das Messgerät 2,5 Volt anzeigt und eine bekanntermaßen gute Batterie 5 V beträgt, würde dies einen unerwünschten Widerstand in der Schaltung anzeigen. (schlechte Verbindungen, große Entfernungen usw.) Dies ist aufgrund von KVL bekannt und kann durch einen Spannungsabfall von der Batteriequelle zur Last und nach dem Laden zur Batteriemasse überprüft werden. Die Gesamtwerte entsprechen 5 V und identifizieren den unerwünschten Widerstand. In Mehrfachlastkreisen können fehlerhafte Lasten und der Spannungsverbrauch einzelner Lasten identifiziert werden.

+1 für eine nette Antwort versuchen Sie jedoch bitte, Akronyme wie KVL (Kirchhoffs Spannungsgesetz) zu vermeiden.Es macht die Dinge für Neulinge schwieriger.
#4
+1
m salim
2016-06-22 14:52:13 UTC
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Wenn Sie eine ideale Batterie haben, erhalten Sie 5 V, wenn Sie die Spannung an der Batterie messen, selbst wenn Sie einen Widerstand von 100 Ω verwenden.

Weil es sich um eine ideale Batterie handelt, dh keinen Innenwiderstand

enter image description here

In Ihrem Fall haben Sie jedoch 4 V anstelle von 5 V gemessen, was bedeutet, dass Ihre Batterie einen internen Widerstand hat. Wenn Sie ein Kirchouve-Gesetz anwenden, finden Sie 4 V, wenn Sie den Drahtwiderstand vernachlässigenDies ist in Mili Ohm

VR = (V * R) / (R intern + R)

VR = (5 * 100) / (25 + 100)

VR = 4v

enter image description here

#5
  0
Magneticitist
2015-08-12 11:53:09 UTC
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In Ihrem Beispiel entspricht die Messung des Spannungsabfalls am Widerstand möglicherweise nicht genau den Ergebnissen der Spannungsmessung an den Batterieklemmen. Denken Sie an sehr lange Leitungen zwischen den Batterieklemmen und der ohmschen Last, die ebenfalls den Widerstand in der Mischung erhöhen. In diesem Szenario wird es praktisch, genau zu messen, wo gemessen werden soll. Angenommen, ein Widerstand wird einfach direkt parallel zur Batterie geschaltet, so tritt praktisch kein Spannungsabfall auf, da der Widerstand extrem niedrig ist. Dieses Szenario bietet auch einige zusätzliche Komplikationen. Die Batterie ist keine „ideale“ Stromquelle, und Sie messen nur im Wesentlichen die Spannung einer Batterie, wenn ein Widerstand sie entleert.

#6
-1
Toolmaker
2016-07-13 21:43:15 UTC
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Alter Beitrag, aber meine zwei Cent.Um den Spannungsabfall an JEDER Last zu messen, sei es ein Widerstand, müssen Sie eine ZWEITE Last haben.In der OP-Schaltung ist jede Spannungsdifferenz, die mit und ohne Widerstand gemessen wird (natürlich keine Unterbrechung!), Der Spannungsabfall aller anderen „Lasten“ in der Schaltung mit Ausnahme des Widerstands!Welches ist, was viele der Beiträge auf eine runde Art und Weise sagen.Schalten Sie einen zweiten Widerstand in Reihe mit dem ersten!Dann messen Sie den Spannungsabfall am Widerstand.

Diese Antwort scheint sehr verwirrt darüber zu sein, wie eine Spannungsmessung durchgeführt werden soll."_Um den Spannungsabfall an JEDER Last zu messen, sei es Widerstand, was auch immer, müssen Sie eine ZWEITE Last haben. _" Dies ist nicht wahr.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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