Test ELE.02 — zestaw 2

Dlaczego tak

Zanim zaplanuje się kolejność i czas trwania czynności, trzeba wiedzieć, CO dokładnie jest do zrobienia i CZYM — dlatego planowanie zaczyna się od ustalenia zakresu prac oraz potrzebnych materiałów i narzędzi. Zgłoszenie terminu i protokół odbioru to elementy późniejszych etapów pracy.

Dlaczego tak

Stosowanie środków ochrony, zgłaszanie zagrożeń i przestrzeganie zasad BHP to obowiązek każdego członka zespołu. Wydawanie poleceń dotyczących podziału i wykonania czynności należy tylko do osoby kierującej zespołem — to właśnie ten podział ról chroni przed chaosem decyzyjnym w trakcie pracy.

Dlaczego tak

Powyżej 1 m głównym zagrożeniem staje się upadek z wysokości, więc podstawowym środkiem ochrony jest sprzęt chroniący przed upadkiem — szelki bezpieczeństwa. Rękawice elektroizolacyjne, okulary i ochronniki słuchu chronią przed innymi, niezwiązanymi z wysokością zagrożeniami.

Dlaczego tak

Aktualne wytyczne pierwszej pomocy każą w pierwszej kolejności ocenić przytomność i oddech poszkodowanego — od tego zależy, czy trzeba rozpocząć resuscytację. Badanie tętna nie jest już zalecane jako pierwszy krok dla ratownika niebędącego personelem medycznym, bo bywa zawodne i opóźnia decyzję o RKO.

Dlaczego tak

Dla połączenia szeregowego kondensatorów obowiązuje wzór odwrotny niż dla rezystorów: C = (C1·C2)/(C1+C2) = (20·30)/(20+30) = 12 µF. Pojemność zastępcza połączenia szeregowego jest zawsze mniejsza od najmniejszej pojemności składowej — tak jak rezystancja zastępcza połączenia równoległego rezystorów.

Dlaczego tak

W układzie trójkąta prąd przewodowy jest √3 razy większy od prądu fazowego: 10 A × √3 ≈ 17,3 A. To odwrotność zależności napięć w układzie gwiazdy, gdzie to napięcie międzyprzewodowe jest √3 razy większe od fazowego.

Dlaczego tak

Jako klucz tranzystor ma tylko dwa użyteczne stany: zatkania (przewodzi znikomy prąd — „wyłączony”) i nasycenia (przewodzi maksymalnie — „włączony”). Stan aktywny liniowy, w którym tranzystor wzmacnia sygnał proporcjonalnie, jest właściwy dla wzmacniaczy, a nie kluczy.

Dlaczego tak

Omomierz sam wymusza w mierzonym elemencie niewielki prąd ze swojego wewnętrznego źródła i na tej podstawie wylicza rezystancję — obce napięcie z zasilanego obwodu zafałszuje wynik, a przy wyższych napięciach może uszkodzić miernik. Dlatego pomiar rezystancji wykonuje się zawsze na elemencie odłączonym od zasilania.

Dlaczego tak

Dla dwóch rezystorów połączonych równolegle 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Podstawiając 1/75 = 1/100 + 1/R₂ otrzymujemy 1/R₂ = 1/75 − 1/100 = (4 − 3)/300 = 1/300, czyli R₂ = 300 Ω. Warto sprawdzić wynik zasadą kontrolną: rezystancja zastępcza połączenia równoległego jest zawsze mniejsza od najmniejszej ze składowych, a 75 Ω < 100 Ω, więc wynik jest wiarygodny. Wartość 25 Ω dałaby rezystancję zastępczą 20 Ω, a nie 75 Ω.

Dlaczego tak

Przy zaniku jednej fazy silnik zostaje zasilony dwufazowo: pole wirujące nie powstaje, więc maszyna nie ma momentu rozruchowego — stoi, buczy i pobiera prąd zbliżony do rozruchowego przez pozostałe uzwojenia, co bardzo szybko je nagrzewa. Bezpiecznik może nie zadziałać, bo prąd w każdej z czynnych faz nie musi przekraczać jego prądu wyłączającego. Zamiana dwóch faz zmieniłaby tylko kierunek wirowania, a przewód ochronny nie bierze udziału w pracy silnika.

Dlaczego tak

Rezystor musi przejąć różnicę napięć: U_R = 12 V − 2 V = 10 V. Przy prądzie 20 mA jego rezystancja wynosi R = U_R/I = 10 V / 0,02 A = 500 Ω. Częsty błąd to podstawienie pełnego napięcia zasilania zamiast różnicy — daje wtedy 600 Ω i prąd mniejszy od znamionowego, przez co dioda świeci słabiej. Wartość 100 Ω dopuściłaby prąd 100 mA i zniszczyła diodę.

Dlaczego tak

Amperomierz jest z założenia konstruowany tak, by miał jak najmniejszą rezystancję wewnętrzną — inaczej zmieniałby prąd, który ma zmierzyć. Dołączony równolegle do źródła tworzy dla niego drogę o bliskiej zeru rezystancji, czyli zwarcie: przez przyrząd płynie prąd ograniczony wyłącznie rezystancją źródła i przewodów, co niszczy jego obwód pomiarowy i grozi wypaleniem. Właśnie dlatego amperomierz włącza się wyłącznie szeregowo, a woltomierz — o dużej rezystancji — równolegle.

Dlaczego tak

Druga cyfra w oznaczeniu IP opisuje ochronę przed wodą, a cyfra 4 oznacza odporność na bryzgi padające z dowolnego kierunku — to minimum dla pomieszczeń wilgotnych i zagrożonych zachlapaniem. IP20 chroni wyłącznie przed dotknięciem palcem i nie ma żadnej ochrony przed wodą, a IP00 nie chroni przed niczym. IP65 jest dopuszczalne, ale wymaganie napięcia 12 V nie wynika ze stopnia ochrony — to osobne zagadnienie, dotyczące stref w pomieszczeniach z wanną lub natryskiem.

Dlaczego tak

Poślizg to względna różnica prędkości pola wirującego i wirnika: s = (n_s − n)/n_s = (1500 − 1440)/1500 = 60/1500 = 0,04, czyli 4%. Wynik 96% to prędkość wirnika odniesiona do synchronicznej, a nie poślizg — łatwo je pomylić, bo obie liczby wychodzą z tego samego ilorazu. Dla silników indukcyjnych obciążonych znamionowo poślizg wynosi typowo kilka procent, więc 4% jest wartością spodziewaną.

Dlaczego tak

„Rated” w dokumentacji technicznej znaczy znamionowy — jest to wartość, dla której producent gwarantuje parametry przy pracy ciągłej, i to od niej dobiera się przewody oraz zabezpieczenia. Pozostałe wielkości mają własne nazwy angielskie: prąd zwarciowy to „short-circuit current”, prąd rozruchowy „inrush current” albo „starting current”, a prąd upływu „leakage current”.

Dlaczego tak

Dopóki porażony jest pod napięciem, każdy, kto go dotknie, sam staje się częścią obwodu. Pierwszym krokiem jest więc przerwanie przepływu prądu — najpewniej przez wyłączenie obwodu, a gdy wyłącznik jest daleko, przez odsunięcie przewodu suchym drewnem lub tworzywem, stojąc na izolującym podłożu. Szarpnięcie gołą ręką jest odruchem, który kończy się dwoma porażonymi. RKO rozpoczyna się dopiero po uwolnieniu i ocenie oddechu.

Dlaczego tak

Przy ok. 0,5 mA prąd jest ledwo odczuwalny, a od ok. 10 mA skurcz mięśni przedramienia zaciska dłoń na przewodzie i porażony nie może jej rozewrzeć — to próg samouwolnienia. Kilkadziesiąt miliamperów płynących przez klatkę piersiową grozi już migotaniem komór. Wartości rzędu amperów kojarzą się z bezpiecznikami, ale dla ciała człowieka oznaczają poważne oparzenia i zatrzymanie serca, a nie próg.

Dlaczego tak

Środek ochrony zbiorowej chroni wszystkich, którzy znajdą się w strefie zagrożenia, niezależnie od tego, co mają na sobie — tak działa osłona na sąsiednich szynach, ogrodzenie czy bariera. Hełm, obuwie i rękawice elektroizolacyjne chronią wyłącznie osobę, która je nosi, więc są środkami ochrony indywidualnej. Przepisy każą najpierw stosować środki zbiorowe, a indywidualne dopiero jako ich uzupełnienie.

Dlaczego tak

Tablica na napędzie łącznika informuje każdego, kto chciałby go użyć, że za nim pracują ludzie i załączenie ich porazi — to element zabezpieczenia przed ponownym załączeniem, obok blokady kłódką. „Tu pracować” oznacza miejsce pracy, a nie łącznik. „Stój! Napięcie elektryczne” ostrzega przed częściami, które pozostają pod napięciem, więc na wyłączonym napędzie wprowadzałaby w błąd.

Dlaczego tak

Kolejność czynności przed pracą przy urządzeniu elektrycznym jest stała: wyłączyć, zabezpieczyć przed załączeniem, sprawdzić brak napięcia, uziemić i zewrzeć, osłonić sąsiednie części pod napięciem. Sprawdzenie brakuje, gdy ktoś ufa, że wyłączył właściwy obwód — a właśnie pomyłka co do obwodu jest najczęstszą przyczyną porażeń przy pracach „na wyłączonym”. Pomiar izolacji nie mówi, czy w obwodzie jest napięcie.

Dlaczego tak

Grupy pożarów oznacza się literami: A — ciała stałe żarzące się, B — ciecze i topiące się ciała stałe (benzyna, oleje, parafina, niektóre tworzywa), C — gazy, D — metale, F — tłuszcze kuchenne. Tłuszcze i oleje z grupy F wydają się pasować do B, bo są cieczami, ale płonący tłuszcz w naczyniu wymaga osobnych środków — gaszony zwykłą gaśnicą gwałtownie się rozpryskuje.

Dlaczego tak

Prąd płynący przez klatkę piersiową może zaburzyć pracę serca, a zaburzenia rytmu i skutki oparzeń wewnętrznych ujawniają się czasem po kilku godzinach. Dobre samopoczucie tuż po porażeniu niczego więc nie przesądza — każdy porażony, który stracił przytomność, powinien trafić do lekarza. Pozycja bezpieczna dotyczy nieprzytomnych, którzy oddychają, a nie osoby przytomnej i rozmawiającej.

Dlaczego tak

Kodeks pracy zobowiązuje pracownika do dbania o należyty stan narzędzi i do niezwłocznego zawiadomienia przełożonego o zauważonym zagrożeniu. Przetarta izolacja to ryzyko porażenia dla każdego kolejnego użytkownika, więc sprzęt trzeba wycofać, a przełożony decyduje o naprawie lub kasacji. Owinięcie taśmą wydaje się rozsądną prowizorką, ale taśma nie przywraca izolacji i nie spełnia wymagań dla przewodów oponowych.

Dlaczego tak

Z prawa Ohma U = R·I = 470 Ω · 0,02 A = 9,4 V. Kluczowe jest zamienienie miliamperów na ampery przed mnożeniem: 20 mA to 0,02 A. Wynik 94 V bierze się z pomnożenia przez 0,2 A, a 0,94 V — przez 0,002 A, czyli z przesunięcia przecinka o jedno miejsce w jedną lub drugą stronę. Wynik 23,5 V to iloraz 470/20, który nie jest żadną wielkością fizyczną.

Dlaczego tak

Najpierw łączy się część równoległą: dwa jednakowe rezystory równolegle dają połowę rezystancji jednego, czyli 10 Ω. Tę wartość dodaje się do rezystora szeregowego: 10 + 10 = 20 Ω. Wynik 50 Ω powstaje, gdy wszystkie trzy rezystory doda się jak szeregowe, a 30 Ω — gdy równoległą parę potraktuje się jak jeden rezystor 20 Ω.

Dlaczego tak

W obwodzie szeregowym płynie jeden prąd: I = 12 V / (3 kΩ + 1 kΩ) = 3 mA, a napięcie rozkłada się proporcjonalnie do rezystancji. Na rezystorze 1 kΩ odkłada się więc 3 mA · 1 kΩ = 3 V, a na rezystorze 3 kΩ — pozostałe 9 V. Wynik 9 V to napięcie na górnym rezystorze: poprawny rachunek, ale dla niewłaściwego elementu. Wynik 4 V powstaje z podzielenia 12 V przez 3.

Dlaczego tak

Moc wydzielana w rezystorze to P = I²·R = 0,2² · 100 = 0,04 · 100 = 4 W. Wynik 20 W powstaje, gdy prąd pomnoży się przez rezystancję bez podniesienia do kwadratu — otrzymuje się wtedy napięcie (20 V), a nie moc. W praktyce z wyniku wynika dobór elementu: rezystor 0,25 W lub 1 W spaliłby się, potrzebny jest rezystor o mocy co najmniej 5 W.

Dlaczego tak

Pierwsze prawo Kirchhoffa mówi, że suma prądów wpływających do węzła równa się sumie prądów z niego wypływających, bo ładunek nie gromadzi się w punkcie. Stąd 3 + 5 = 2 + I, czyli I = 6 A. Wynik 10 A powstaje, gdy doda się wszystkie trzy znane prądy bez rozróżnienia kierunku, a to właśnie kierunek decyduje, po której stronie równania prąd się znajduje.

Dlaczego tak

Dla przebiegu sinusoidalnego amplituda jest √2 razy większa od wartości skutecznej: 230 · 1,414 ≈ 325 V. Wynik 163 V powstaje z podzielenia przez √2 zamiast mnożenia. 400 V to napięcie międzyprzewodowe sieci trójfazowej — też wartość skuteczna, tyle że innej wielkości. Znajomość amplitudy jest potrzebna np. przy doborze napięcia kondensatorów i diod w zasilaczach.

Dlaczego tak

Okres jest odwrotnością częstotliwości: T = 1/f = 1/50 Hz = 0,02 s = 20 ms. W ciągu sekundy mieści się więc 50 pełnych okresów, a napięcie przechodzi przez zero 100 razy — dlatego tętnienia po prostowniku dwupołówkowym mają częstotliwość 100 Hz. Wynik 50 ms wynika z pomylenia liczby herców z liczbą milisekund.

Dlaczego tak

Reaktancja indukcyjna to X_L = 2πfL = 2 · 3,14 · 50 · 0,1 ≈ 31,4 Ω. Wynik 5 Ω to sam iloczyn f·L, bez czynnika 2π, który przelicza częstotliwość na pulsację. Wynik 314 Ω to pulsacja sieci (314 rad/s), z pominięciem mnożenia przez indukcyjność. Reaktancja cewki rośnie z częstotliwością, dlatego dławiki przepuszczają prąd stały, a tłumią zakłócenia wysokiej częstotliwości.

Dlaczego tak

Reaktancja pojemnościowa X_C = 1/(2πfC) jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości, więc przy dwukrotnie większej częstotliwości spada o połowę, a prąd przy tym samym napięciu rośnie dwukrotnie. Dwukrotny wzrost to zachowanie cewki — łatwo przenieść jej zależność na kondensator. Pojemność rzeczywiście się nie zmienia, ale reaktancja zależy od niej i od częstotliwości jednocześnie.

Dlaczego tak

Moc czynna P = U·I·cos φ = 230 · 10 · 0,8 = 1840 W. Iloczyn 2300 VA to moc pozorna S — pominięcie współczynnika mocy daje więc wynik, który jest prawdziwą wielkością, tylko nie tą, o którą pytano. Moc bierna tego odbiornika wynosi Q = U·I·sin φ = 2300 · 0,6 = 1380 var, co tłumaczy trzeci wynik.

Dlaczego tak

Silniki indukcyjne pobierają moc bierną indukcyjną na magnesowanie rdzenia. Kondensatory pobierają moc bierną pojemnościową, o przeciwnym znaku, więc dołączone równolegle dostarczają silnikom tej mocy lokalnie i sieć przestaje ją przesyłać. Dławik jest odbiornikiem mocy biernej indukcyjnej — pogorszyłby sytuację. Silniki bez obciążenia mają najgorszy współczynnik mocy ze wszystkich.

Dlaczego tak

Moc czynna odbiornika trójfazowego symetrycznego to P = √3·U·I·cos φ = 1,732 · 400 · 10 · 0,85 ≈ 5890 W ≈ 5,9 kW, przy czym U i I to wartości przewodowe. Wynik 3,4 kW powstaje po pominięciu √3, czyli potraktowaniu silnika jak odbiornika jednofazowego. Czynnik √3 wynika z przesunięcia faz o 120° i nie zależy od tego, czy uzwojenia połączono w gwiazdę, czy w trójkąt.

Dlaczego tak

Indukcję magnetyczną B mierzy się w teslach; 1 T = 1 Wb/m², czyli strumień przypadający na metr kwadratowy. Weber jest jednostką strumienia magnetycznego Φ — stąd łatwe pomylenie obu wielkości, które różnią się właśnie o pole powierzchni. Henr to jednostka indukcyjności, a amper na metr — natężenia pola magnetycznego H, które zależy od prądu, a nie od materiału rdzenia.

Dlaczego tak

Prawo indukcji elektromagnetycznej wiąże napięcie indukowane ze zmianą strumienia w czasie, e = −N·ΔΦ/Δt. Stały prąd wytwarza stały strumień, więc — poza chwilą załączania i wyłączania — nie indukuje żadnego napięcia, niezależnie od swojej wartości. Dlatego transformator działa tylko przy prądzie przemiennym. Rdzeń zwiększa strumień, ale sam go nie zmienia.

Dlaczego tak

Napięcie znamionowe kondensatora to granica, której nie wolno przekroczyć — powyżej niej dielektryk ulega przebiciu, a kondensator elektrolityczny może się rozgrzać i rozerwać. Kondensator ładuje się do napięcia źródła, a nie do napisanej wartości, dlatego dobiera się go z zapasem, np. 25 V przy pracy na 12 V. Elektrolit trzeba też włączać zgodnie z oznaczoną biegunowością.

Dlaczego tak

Rezystancja przewodu R = ρ·l/S = 0,0175 · 100 / 1,5 ≈ 1,17 Ω. Rezystywność podana w Ω·mm²/m pozwala wstawić przekrój wprost w milimetrach kwadratowych, a długość w metrach. Wynik 2,63 Ω powstaje, gdy przekrój pomnoży się zamiast przez niego podzielić. W obwodzie zasilającym trzeba pamiętać, że prąd płynie tam i z powrotem, więc pętla ma dwa razy dłuższy przewód.

Dlaczego tak

W metalach wzrost temperatury nasila drgania sieci krystalicznej, które rozpraszają elektrony, więc rezystancja rośnie — dla miedzi o ok. 0,4% na każdy stopień. Dlatego włókno żarówki na zimno ma kilkukrotnie mniejszą rezystancję niż rozżarzone. Spadek rezystancji z temperaturą to cecha półprzewodników, m.in. termistorów NTC — stąd pokusa drugiej odpowiedzi.