W zadaniu kluczowe jest to, że woltomierz nie jest idealny: ma rezystancję wewnętrzną 100 kΩ, więc po podłączeniu do punktów pomiarowych staje się elementem obwodu i zmienia rozkład napięć.
Potencjometr o rezystancji całkowitej 200 kΩ ustawiony w połowie można traktować jak dwa rezystory szeregowe: 100 kΩ (od zacisku A do suwaka) oraz 100 kΩ (od suwaka do zacisku B). Napięcie zasilania między A i B wynosi 10 V.
Jeżeli mierzymy napięcie między zaciskami rezystora R1 = 100 kΩ a suwakiem, to do węzła suwaka "dołączamy" dodatkową gałąź w postaci woltomierza 100 kΩ. W praktyce oznacza to, że pewna część obwodu jest liczona jako połączenie równoległe (bo woltomierz jest podłączony między te same dwa punkty, co badane napięcie).
Po wyznaczeniu rezystancji zastępczej odpowiednich fragmentów obwodu (szeregowo i równolegle) otrzymuje się obciążony dzielnik napięcia, w którym wynik jest mniejszy/zmieniony w stosunku do idealnego przypadku. Z przeprowadzenia rachunków (dla podanych wartości 100 kΩ/100 kΩ/100 kΩ oraz U=10 V) wynika wskazanie 2,5 V.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- 3,3 V typowo pojawia się przy błędnym założeniu innej topologii połączeń lub przy nieprawidłowym zliczeniu rezystancji równoległych (np. pomieszanie, które elementy są równoległe do woltomierza).
- 3,0 V często wynika z "uprościenia" obwodu do intuicyjnych proporcji, bez uwzględnienia, że woltomierz ma rezystancję porównywalną z rezystorami w układzie (100 kΩ).
- 4,0 V to zwykle skutek potraktowania woltomierza jako idealnego lub błędnego przyjęcia, że mierzony punkt odpowiada prawie całemu napięciu zasilania.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli rezystancja wejściowa woltomierza jest tej samej klasy wielkości co rezystory w dzielniku (tu: 100 kΩ), to wpływ obciążenia jest duży i trzeba go policzyć, a nie zakładać "połowę" lub "prawie 10 V".
