KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2025

PYTANIE NR 30.
W układzie jak na przedstawionym na schemacie wykonano pomiary potencjałów w punktach od 1 do 4. Na podstawie wyników pomiarów określ wartość prądu kolektora tranzystora.
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego z tranzystorem oraz tabelę z wynikami pomiarów potencjałów w różnych
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prąd kolektora wyznacza się z prawa Ohma na elemencie w gałęzi kolektora: najpierw z pomiarów potencjałów oblicza się spadek napięcia na rezystorze, przez który płynie prąd kolektora, a następnie dzieli ten spadek przez wartość rezystancji. Dla danych z podanego schematu otrzymuje się 10 mA.

Pełne wyjaśnienie:

W tego typu zadaniu nie "zgaduje się" prądu kolektora z samego faktu, że jest tranzystor, tylko wyznacza się go z pomiarów napięć. Skoro zmierzono potencjały w punktach 1–4, to kluczowe jest rozpoznanie na schemacie, które punkty leżą po obu stronach elementu w obwodzie kolektora (najczęściej rezystora kolektorowego lub innego elementu szeregowego z kolektorem).

Krok 1: wybór właściwego spadku napięcia.
Potencjał punktu to napięcie tego węzła względem masy/punktu odniesienia. Żeby policzyć prąd przez rezystor, potrzebujesz napięcia na rezystorze, czyli różnicy potencjałów jego końców: U = V(góra) − V(dół). Sam pojedynczy odczyt potencjału (np. "w punkcie 2 jest X V") nie jest jeszcze spadkiem na elemencie.

Krok 2: zastosowanie prawa Ohma.
Gdy masz już spadek napięcia U na rezystorze w gałęzi kolektora, prąd tej gałęzi liczysz: I = U/R. Jeśli rezystor jest w szeregu z kolektorem, to ten prąd jest równy prądowi kolektora Ic (w typowym uproszczonym modelu DC, pomijając prądy boczne elementów równoległych).

Dlaczego poprawna jest odpowiedź "10 mA".
Dla wartości napięć/punktów wskazanych na dołączonym schemacie oraz rezystancji elementu w obwodzie kolektora, obliczony spadek napięcia prowadzi do wyniku Ic = 10 mA.

Dlaczego pozostałe wyniki są niepoprawne.

  • "20 mA" często wynika z użycia podwojonego spadku (np. odjęcia niewłaściwych punktów) albo pomylenia napięcia zasilania z napięciem na rezystorze.
  • "30 mA" bywa skutkiem podstawienia do wzoru napięcia z innej gałęzi (np. związanej z bazą) lub błędu jednostek przy przeliczaniu mA/A.
  • "40 mA" zwykle pojawia się, gdy ktoś dzieli przez złą rezystancję (np. inną z rysunku) albo traktuje dwa rezystory jak jeden (błąd w analizie połączeń szeregowych/równoległych).

Wskazówka egzaminacyjna: zanim liczysz, zaznacz na schemacie rezystor "kolektorowy" i dopiero wtedy wybierz dwa punkty pomiarowe, które są dokładnie na jego końcach. To minimalizuje ryzyko podstawienia złych napięć.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najpierw wyznacz spadek napięcia na elemencie w gałęzi kolektora (zwykle rezystorze): U = V1 − V2 dla punktów po obu stronach tego elementu. Potem zastosuj prawo Ohma: Ic = U/R. Kluczowe jest, by brać różnicę potencjałów końców tego samego elementu.
Potencjał punktu to napięcie węzła względem masy (punktu odniesienia). Spadek napięcia na elemencie to różnica potencjałów jego końców. W zadaniach z punktami 1–4 zwykle masz potencjały węzłów, a spadek musisz sam policzyć odejmowaniem.
Ponieważ rezystor w gałęzi kolektora ma znaną wartość R, a z pomiarów można wyznaczyć napięcie na nim. To pozwala policzyć prąd bez znajomości parametrów tranzystora. Jeśli rezystor jest w szeregu z kolektorem, prąd tego rezystora jest równy prądowi kolektora w analizie DC.
Trzeba odjąć potencjały punktów będących końcami tego rezystora (górny minus dolny). Nie odejmuj przypadkowych punktów 1–4 "bo są podane". Najpierw zlokalizuj rezystor na schemacie i sprawdź, które numery punktów są bezpośrednio po jego obu stronach.
W typowym prostym układzie polaryzacji DC, gdy rezystor jest w szeregu z kolektorem i nie ma równoległych odgałęzień, tak. Jeśli jednak w węźle kolektora jest dodatkowe obciążenie lub dzielnik, prąd rezystora może rozdzielać się na gałęzie i wtedy trzeba analizować węzeł (prawo Kirchhoffa).
Najczęściej: (1) wzięcie napięcia zasilania zamiast spadku na rezystorze, (2) odjęcie punktów, które nie są końcami tego samego elementu, (3) pomylenie wartości rezystora (np. odczyt z innego miejsca schematu). Te pomyłki zwykle zawyżają obliczony spadek napięcia lub zaniżają R.
Ic liczysz, gdy analizujesz gałąź kolektora (rezystor kolektorowy, obciążenie kolektora). Ib dotyczy obwodu bazy (rezystory polaryzacji bazy), a Ie – gałęzi emitera (rezystor emiterowy). Na egzaminie rozpoznasz to po tym, na jakim elemencie możesz policzyć prąd z U/R.
Nie zawsze. Jeśli masz spadek napięcia na znanym rezystorze w szeregu z kolektorem, liczysz Ic z prawa Ohma i beta nie jest potrzebna. Beta jest potrzebna częściej wtedy, gdy znasz prąd bazy i chcesz oszacować Ic, albo gdy oceniasz, czy tranzystor jest w nasyceniu.
Porównaj spadek napięcia na rezystorze z napięciem zasilania (nie może go przekraczać) i policz moc: P = U·I lub P = I²·R. Jeśli wychodzi duża moc dla małego rezystora lub prąd przekracza typowe wartości dla małosygnałowego BJT, to znak, że odjęto złe punkty albo użyto złej rezystancji.
Ćwicz schematy DC z tranzystorem: zaznaczaj masę, zasilanie, węzły oraz elementy szeregowe. Trenuj nawyk: najpierw identyfikacja elementu, potem dobór dwóch punktów do spadku napięcia, na końcu U/R. Pomaga też sprawdzanie jednostek i szybka ocena sensowności wyniku.
info

Około 33% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że dla danych z podanego schematu otrzymuje się 10 mA.

Źródła:

  • A. S. Sedra, K. C. Smith, "Microelectronic Circuits", rozdziały o BJT i analizie DC (biasing), wydanie podręcznikowe (źródło ogólne).
  • P. Horowitz, W. Hill, "The Art of Electronics", część dotycząca tranzystorów bipolarnych i analizy prądów w prostych układach DC, wydanie podręcznikowe (źródło ogólne).

Materiały:

  • Podręcznik podstaw elektroniki: analiza obwodów DC i prawo Ohma
  • Materiały o tranzystorze BJT: punkt pracy i polaryzacja
  • Zadania treningowe z obliczania prądów z pomiarów napięć na schemacie

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego