W obwodach prądu stałego prąd płynący przez wskazany rezystor wyznacza się zawsze z zależności wynikających z prawa Ohma oraz z analizy połączeń elementów na schemacie.
Jak dojść do wyniku 5 mA (metoda ogólna):
- Krok 1: odczytaj z rysunku wartość źródła (napięcie lub prąd) oraz rezystancje wszystkich elementów wpływających na gałąź z R1.
- Krok 2: ustal topologię połączeń – które rezystory są w szeregu (ten sam prąd), a które równolegle (to samo napięcie na zaciskach). Najpewniejsze jest sprawdzenie węzłów: elementy równoległe mają wspólne dwa węzły.
- Krok 3: policz rezystancję zastępczą fragmentu obwodu, jeżeli jest to potrzebne do obliczenia napięcia na gałęzi z R1 lub do obliczenia prądu całkowitego.
- Krok 4: wyznacz wielkość "bezpośrednio" związaną z R1 – zwykle jest to napięcie na R1 (gdy łatwiej policzyć dzielnik napięcia) albo prąd gałęzi (gdy łatwiej policzyć dzielnik prądu). W razie potrzeby można użyć praw węzłów/oczek, ale w prostych układach wystarcza redukcja rezystorów.
- Krok 5: zastosuj prawo Ohma dla samego R1: I = UR1 / R1 (albo UR1 = I·R1) i przelicz jednostki na mA.
Dlaczego poprawna jest odpowiedź "5 [mA]."
Po wykonaniu powyższych kroków na danych z rysunku otrzymuje się prąd rzędu pojedynczych miliamperów, czyli 5 mA. Taki wynik jest spójny z sytuacją, w której R1 jest zasilany przez stosunkowo duże rezystancje w torze lub ma małe napięcie na zaciskach.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne (typowe przyczyny):
- "50 [mA]." – często wynika z błędu jednostek (pomylenie mA z A/mA) lub z pominięcia części rezystancji w obwodzie, co sztucznie zawyża prąd 10-krotnie.
- "20 [mA]." – bywa skutkiem przyjęcia niewłaściwego typu połączenia (np. uznania elementów za równoległe zamiast szeregowych) albo błędu w obliczeniu dzielnika.
- "200 [mA]." – zwykle oznacza zasadniczą pomyłkę w interpretacji schematu albo wstawienie do wzoru niewłaściwej rezystancji (np. użycie R1 zamiast rezystancji zastępczej widzianej przez źródło), co prowadzi do skrajnie zawyżonego wyniku.
Wskazówka egzaminacyjna: zanim policzysz, zaznacz na schemacie dwa węzły R1 i odpowiedz sobie, czy znasz napięcie między nimi. Jeśli tak – licz od razu I=U/R. Jeśli nie – policz je z redukcji obwodu lub z dzielników.
