Test ELM.05 — zestaw 35

Dlaczego tak

Jakość uciśnięć, zwłaszcza ich głębokość, spada już po 1–2 minutach z powodu zmęczenia ratującego, dlatego wytyczne zalecają zmianę osoby uciskającej co około 2 minuty, z jak najkrótszą przerwą. Czekanie na całkowite wyczerpanie oznacza, że przez dłuższy czas uciśnięcia są nieskuteczne. Częste zmiany z długimi przerwami zatrzymują krążenie krwi w organizmie poszkodowanego.

Dlaczego tak

Odgromnik gazowy (iskiernik gazowy, GDT) ma elektrody w obudowie z gazem szlachetnym; po przekroczeniu napięcia zapłonu gaz ulega jonizacji i powstaje wyładowanie, które odprowadza prąd udarowy do ziemi. Warystor tlenkowy jest elementem półprzewodnikowym z tlenku cynku, a dioda transil – złączem krzemowym, oba bez gazu. Bezpiecznik polimerowy reaguje na nadmierny prąd, a nie na przepięcie.

Dlaczego tak

Zdolność wyłączania określa największy prąd zwarciowy, jaki bezpiecznik może przerwać w sposób bezpieczny; dlatego w obwodach sieciowych stosuje się bezpieczniki ceramiczne z wypełnieniem, a nie szklane o małej zdolności wyłączania. Prąd znamionowy to prąd, który bezpiecznik przewodzi długotrwale bez zadziałania. Charakterystyka czasowo-prądowa (np. szybka F lub zwłoczna T) mówi, jak szybko zadziała przy przeciążeniu, a napięcie znamionowe – w jakim obwodzie może pracować.

Dlaczego tak

W kodzie trzycyfrowym dwie pierwsze cyfry są cyframi znaczącymi, a trzecia określa liczbę zer, więc „101” oznacza 10 · 10¹ = 100 µH. Odczytanie 101 µH wynika z potraktowania kodu jak zwykłej liczby. Wartość 10 µH pomija mnożnik, a 100 nH powstaje po przyjęciu niewłaściwej jednostki bazowej, jaką dla dławików jest mikrohenr.

Dlaczego tak

Napięcie samoindukcji to u = L · di/dt, więc L = u · dt / di, a jednostką indukcyjności jest 1 V·s/A = 1 H (henr). Farad to 1 A·s/V, czyli jednostka odwrotna w układzie wielkości. Weber to 1 V·s, bez dzielenia przez amper, a simens to 1 A/V, czyli odwrotność oma.

Dlaczego tak

Jeden megaherc to 1000 kiloherców, więc 433,92 MHz = 433,92 · 1000 kHz = 433 920 kHz. Wynik 433,92 kHz pomija przeliczenie jednostek, a 4 339,2 kHz to mnożenie przez 10 zamiast przez 1000. Wartość 0,43392 kHz powstaje, gdy zamiast mnożyć, podzieli się przez 1000, co odpowiada przeliczeniu na gigaherce, a nie kiloherce.

Dlaczego tak

Rezystor łączący wejście z zasilaniem to rezystor podciągający (pull-up): gdy przycisk jest rozwarty, przez wejście o dużej rezystancji płynie znikomy prąd, więc na wejściu panuje prawie 3,3 V, czyli stan wysoki. Naciśnięcie przycisku zwiera wejście do masy i daje stan niski. Stan nieokreślony wystąpiłby bez rezystora, a zwarcie nie powstaje, bo przy wciśniętym przycisku prąd ogranicza rezystor 10 kΩ do 0,33 mA.

Dlaczego tak

Bezpiecznik i wyłącznik włącza się szeregowo w obwód pierwotny, w przewód fazowy L, aby po wyłączeniu lub przepaleniu bezpiecznika całe urządzenie, łącznie z transformatorem, było odcięte od fazy. Umieszczenie ich w przewodzie N pozostawia uzwojenie pod potencjałem fazy. Połączenie równoległe do uzwojenia spowodowałoby zwarcie sieci, a umieszczenie po stronie wtórnej nie chroni uzwojenia pierwotnego i przewodu sieciowego.

Dlaczego tak

Filtr przepuszczający częstotliwości poniżej określonej granicy (694 MHz) i tłumiący wyższe to filtr dolnoprzepustowy; tak działają popularne filtry LTE/5G montowane przed wzmacniaczem antenowym. Filtr górnoprzepustowy działałby odwrotnie i tłumiłby kanały telewizyjne. Filtr pasmowozaporowy dla 470–694 MHz wyciąłby właśnie telewizję, a filtr wszechprzepustowy nie tłumi żadnego pasma, zmieniając jedynie fazę.

Dlaczego tak

Rezystancja wyjściowa i rezystancja obciążenia tworzą dzielnik o równych gałęziach, więc na obciążeniu jest połowa napięcia jałowego, czyli 5 V, a moc wynosi P = U² / R = 25 / 50 = 0,5 W – jest to największa moc, jaką czwórnik może oddać. Wyniki z napięciem 10 V pomijają spadek na rezystancji wyjściowej. Wartość 0,25 W powstaje, gdy podzieli się kwadrat napięcia przez sumę obu rezystancji.

Dlaczego tak

W połączeniu kaskadowym wzmocnienia w decybelach się sumują: 20 dB + (−6 dB) = 14 dB, co odpowiada 10^(14/20) ≈ 5 V/V; można też pomnożyć wzmocnienia liniowe: 10 V/V · 0,5 V/V = 5 V/V. Wynik 14 V/V powstaje po pomyleniu decybeli z krotnością. Wartość 9,5 V/V to odjęcie krotności zamiast ich mnożenia, a 20 V/V – pomnożenie przez 2 zamiast przez 0,5.

Dlaczego tak

Zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa SEM akumulatora działa przeciwnie do napięcia ładowarki, więc prąd wymusza różnica napięć: I = (14 V − 12 V) / 0,5 Ω = 4 A. Wynik 28 A otrzymuje się, pomijając SEM akumulatora, a 24 A – dzieląc przez rezystancję samą SEM. Wartość 52 A powstaje po zsumowaniu napięć, jakby źródła działały zgodnie.

Dlaczego tak

Prąd płynie do kamery jedną żyłą i wraca drugą, więc długość przewodnika w pętli wynosi 100 m, a rezystancja R = ρ · l / S = 0,0175 · 100 / 0,5 = 3,5 Ω. Wynik 1,75 Ω dotyczy tylko jednej żyły. Wartość 0,875 Ω powstaje po pomnożeniu przez przekrój zamiast dzielenia, a 35 Ω to błąd o rząd wielkości.

Dlaczego tak

Całkowita rezystancja dzielnika wynosi 12 kΩ, więc prąd to 1 mA; w skrajnym dolnym położeniu suwak ma względem masy napięcie na dolnym rezystorze 1 kΩ, czyli 1 V, a w górnym – na 11 kΩ, czyli 11 V. Zakres od 0 V do 12 V uzyskano by bez rezystorów skrajnych. Wartości 1,2 V i 10,8 V wynikają z błędnego liczenia stosunku do rezystancji potencjometru, a 10 V to napięcie na samym potencjometrze pomylone z górną granicą regulacji.

Dlaczego tak

Spadek napięcia na przewodzie to 1,5 A · 2 Ω = 3 V, więc na kamerze jest 12 V − 3 V = 9 V, a moc tracona w przewodzie P = I² · R = 1,5² · 2 = 4,5 W. Wynik 3 W powstaje, gdy pomnoży się prąd przez rezystancję i potraktuje wynik jako moc. Wartości 10,5 V i 2,25 W odpowiadają uwzględnieniu tylko jednej żyły, a 12 V pomija spadek napięcia.

Dlaczego tak

Prąd w gałęzi z rezystorem 20 Ω wynosi 12 V / 20 Ω = 0,6 A, a z pierwszego prawa Kirchhoffa prąd trzeciej gałęzi to 2,4 A − 0,9 A − 0,6 A = 0,9 A. Wynik 1,5 A pomija prąd gałęzi z rezystorem, a 1,2 A to połowa prądu całkowitego. Wartość 0,6 A to prąd gałęzi drugiej, a nie trzeciej.

Dlaczego tak

Energia pola magnetycznego cewki to W = L · I² / 2 = 0,01 H · 4 A² / 2 = 0,02 J = 20 mJ. Wynik 40 mJ powstaje po pominięciu dzielenia przez 2, a 10 mJ – po pominięciu kwadratu prądu. Wartość 20 J to pomyłka przy przeliczaniu milihenrów na henry.

Dlaczego tak

Pojemności połączone równolegle się sumują: 3 · 47 µF = 141 µF, a ładunek Q = C · U = 141 µF · 12 V ≈ 1692 µC ≈ 1,7 mC. Wynik 15,7 µF odpowiada połączeniu szeregowemu. Ładunek 0,56 mC to ładunek jednego kondensatora 47 µF, a para „47 µF i 1,7 mC” jest wewnętrznie sprzeczna.

Dlaczego tak

Wartość chwilowa to u = Um · sin(2π · f · t) = 10 V · sin(2π · 50 · 0,0025) = 10 V · sin(45°) ≈ 7,1 V, bo 2,5 ms to jedna ósma okresu 20 ms. Wynik 5,0 V odpowiada kątowi 30° lub liniowemu narastaniu napięcia. Wartość 10 V przypada dopiero po 5 ms, czyli przy kącie 90°, a 2,5 V to pomylenie milisekund z woltami.

Dlaczego tak

Napięcie na cewce wyprzedza prąd o 90°, a napięcie na rezystorze jest z nim w fazie, więc napięcia te dodaje się geometrycznie: U = √(60² + 80²) = √10 000 = 100 V. Suma arytmetyczna 140 V byłaby słuszna tylko dla napięć zgodnych w fazie. Wynik 20 V to różnica napięć, a 70 V – ich średnia arytmetyczna.

Dlaczego tak

Impedancja obwodu Z = √(6² + 8²) = 10 Ω, prąd I = 20 V / 10 Ω = 2 A, współczynnik mocy cos φ = R / Z = 0,6, a moc czynna P = I² · R = 4 · 6 = 24 W. Wynik 0,8 i 32 W powstaje po użyciu reaktancji zamiast rezystancji. Wartość 40 W to moc pozorna S = U · I, a 0,75 to błędny iloraz R / X.

Dlaczego tak

Zakres zwiększa się 10-krotnie, więc przez bocznik ma płynąć 900 mA, gdy przez miernik płynie 100 mA; napięcie na obu wynosi 0,1 A · 1 Ω = 0,1 V, a Rb = 0,1 V / 0,9 A ≈ 0,111 Ω, czyli Rb = Ra / (n − 1). Wynik 0,1 Ω otrzymuje się, dzieląc przez n zamiast n − 1. Wartości 9 Ω i 10 Ω to rezystory dodatkowe rozszerzające zakres woltomierza, włączane szeregowo, a nie bocznik.

Dlaczego tak

Z pomiaru stałoprądowego R = 12 V / 0,6 A = 20 Ω, a z przemiennoprądowego impedancja Z = 12 V / 0,24 A = 50 Ω; reaktancja X = √(50² − 20²) ≈ 45,8 Ω, więc L = X / (2π · 50 Hz) ≈ 0,15 H. Wynik 0,16 H powstaje po pominięciu rezystancji uzwojenia i podzieleniu całej impedancji przez ω. Wartość 0,064 H to rezystancja podzielona przez ω, a 0,46 H – podzielenie reaktancji przez 100 zamiast przez 2π · 50.

Dlaczego tak

Prąd podtrzymania I_H (holding current) to najmniejszy prąd anodowy, przy którym tyrystor, raz załączony, pozostaje w stanie przewodzenia; gdy prąd spadnie poniżej tej wartości, np. przy przejściu napięcia sieci przez zero, tyrystor się wyłącza. Prąd przełączający bramki I_GT to prąd bramki potrzebny do załączenia. Prąd udarowy I_TSM określa krótkotrwałe przeciążenie, a średni prąd przewodzenia – obciążalność długotrwałą.

Dlaczego tak

Czujnik Halla wytwarza napięcie proporcjonalne do indukcji magnetycznej, dlatego mierzy pole wokół przewodu z prądem stałym (cęgi DC) oraz wykrywa zbliżenie magnesu, np. w czujnikach obrotów i położenia. Do prostowania prądu służą diody, a nie czujniki pola. Częstotliwość generatora ustala rezonator kwarcowy, a światło w podświetleniu wytwarzają diody LED.

Dlaczego tak

Na rezystorze odkłada się różnica napięcia zasilania i napięcia przewodzenia diody: dla czerwonej (5 − 2) V / 0,02 A = 150 Ω, a dla białej (5 − 3) V / 0,02 A = 100 Ω. Odwrócenie wartości wynika z pomylenia, na którym elemencie odkłada się odczytane napięcie. Wynik 250 Ω otrzymuje się, pomijając napięcie przewodzenia diody i dzieląc całe 5 V przez prąd.

Dlaczego tak

Dioda Zenera ustala stałe napięcie bazy, a tranzystor pracujący jako wtórnik emiterowy powtarza je na emiterze pomniejszone o około 0,7 V, przy czym duży prąd obciążenia płynie przez tranzystor, a nie przez diodę – jest to stabilizator z tranzystorem szeregowym. Prostownik zawiera diody prostownicze, a generator LC – obwód rezonansowy ze sprzężeniem zwrotnym. We wzmacniaczu wspólnego emitera obciążenie jest w obwodzie kolektora.

Dlaczego tak

Wyjście typu otwarty kolektor potrafi jedynie zwierać linię do masy; stan wysoki pojawia się tylko wtedy, gdy zewnętrzny rezystor podciągający łączy wyjście z zasilaniem. Kondensator do masy spowalniałby zbocza, a dioda Zenera w szereg nie zapewni stanu wysokiego. Ujemne sprzężenie zwrotne zmieniłoby komparator we wzmacniacz, czego się w nim nie stosuje.

Dlaczego tak

Największa stromość sinusoidy wynosi 2π · f · Um, więc f_max = SR / (2π · Um) = 500 000 V/s / (6,28 · 10 V) ≈ 7 960 Hz, czyli około 8 kHz. Wynik 50 kHz powstaje po podzieleniu SR przez amplitudę bez czynnika 2π. Wartości 80 kHz i 0,8 kHz to pomyłki o rząd wielkości przy przeliczaniu V/µs na V/s.

Dlaczego tak

Wzmacniacz pomiarowy ma duży współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (CMRR), więc wzmacnia tylko różnicę napięć między wyjściami mostka, a pomija dużą składową wspólną równą połowie zasilania. Wtórnik napięciowy ma wzmocnienie 1 i dołączony do jednego wyjścia nie wydzieli różnicy napięć. Przerzutnik Schmitta i generator 555 nie wzmacniają liniowo sygnału, lecz dają przebiegi dwustanowe.

Dlaczego tak

Prąd kolektora I_C = β · I_B = 100 · 40 µA = 4 mA, spadek na rezystorze kolektorowym 4 mA · 1 kΩ = 4 V, więc U_CE = 12 V − 4 V = 8 V, a tranzystor pracuje w obszarze aktywnym. Wynik U_CE = 4 V to pomylenie spadku na rezystorze z napięciem kolektor-emiter. Prąd 0,4 mA wynika z błędu przy przeliczaniu mikroamperów, a 12 mA to prąd nasycenia, którego przy tym prądzie bazy tranzystor nie osiąga.

Dlaczego tak

Minimalny prąd bazy to 100 mA / 100 = 1 mA, a z pięciokrotnym zapasem 5 mA, więc R = (5 V − 0,7 V) / 5 mA = 860 Ω; najbliższa mniejsza wartość z szeregu E12, dająca nieco większy prąd bazy, to 820 Ω. Rezystor 4,3 kΩ zapewnia tylko minimalny prąd bez zapasu, więc przy rozrzucie β tranzystor może nie wejść w nasycenie. Wartości 43 kΩ i 82 Ω to błędy o rząd wielkości.

Dlaczego tak

Po przekształceniu wzoru R = 1 / (2π · f · C) = 1 / (6,28 · 1000 Hz · 10 · 10⁻⁹ F) ≈ 15 900 Ω, czyli około 16 kΩ. Wyniki 1,6 kΩ i 160 kΩ to pomyłki o rząd wielkości przy przeliczaniu nanofaradów. Wartość 100 kΩ powstaje po pominięciu czynnika 2π, czyli użyciu wzoru f = 1 / (RC).

Dlaczego tak

Napięcie wyjściowe zmieniło się o 0,02 V przy zmianie wejściowego o 5 V, więc 20 mV / 5 V = 4 mV/V; im mniejsza ta wartość, tym lepiej stabilizator tłumi wahania napięcia wejściowego. Wynik 20 mV/V to sama zmiana napięcia wyjściowego bez podzielenia przez zmianę wejściowego. Wartość 250 mV/V to odwrotność ilorazu, a 1 mV/V powstaje po podzieleniu przez 20 V zamiast przez przyrost 5 V.

Dlaczego tak

W sprawnym prostowniku mostkowym kondensator jest doładowywany w każdej połówce okresu, więc tętnienia mają 100 Hz; gdy jedna dioda ma przerwę, przewodzi tylko jedna gałąź, doładowanie następuje raz na okres (50 Hz), a tętnienia rosną. Większa pojemność kondensatora zmniejszyłaby tętnienia, a nie zmieniła ich częstotliwość. Wzrost napięcia sieci podnosi poziom napięcia, ale nie zmienia częstotliwości tętnień.

Dlaczego tak

Kondensator filtrujący gromadzi energię w szczytach napięcia i oddaje ją między nimi, dlatego włącza się go równolegle do wyjścia prostownika (i obciążenia), z zachowaniem biegunowości: plus do „+”. Kondensator w szeregu nie przepuściłby prądu stałego do obciążenia. Elektrolit dołączony do napięcia przemiennego przed mostkiem lub odwrotnie spolaryzowany ulegnie uszkodzeniu, a nawet może eksplodować.

Dlaczego tak

100 = 6 · 16 + 4, więc w systemie szesnastkowym zapisuje się ją jako 64 (64h, 0x64). Zapis 46 to odwrócona kolejność cyfr, a A0 odpowiada liczbie 160 (10 · 16). Pozostawienie zapisu 100 oznacza brak konwersji, a 100h to w rzeczywistości 256 w systemie dziesiętnym.

Dlaczego tak

Przy zwartych wejściach bramka NAND oblicza ¬(A · A) = ¬A, czyli działa jak inwerter NOT; dlatego z samych bramek NAND można zbudować dowolną funkcję logiczną. Przepisanie sygnału uzyskałoby się z bramki AND o zwartych wejściach. Stała wartość wyjścia nie wystąpi, bo stan wyjścia zmienia się wraz z sygnałem A.

Dlaczego tak

Czasy propagacji bramek połączonych szeregowo sumują się, więc opóźnienie wynosi 4 · 9 ns = 36 ns; ten parametr dynamiczny ogranicza największą częstotliwość pracy układu. Wynik 9 ns to opóźnienie jednej bramki, jakby sygnał przechodził przez wszystkie równocześnie. Wartość 2,25 ns powstaje po podzieleniu zamiast mnożenia, a 13 ns – po dodaniu liczby bramek do czasu propagacji.

Dlaczego tak

Rejestr przesuwny SIPO (np. 74HC595) przy każdym impulsie zegara przesuwa zawartość o jedną pozycję i przyjmuje kolejny bit, a po ośmiu impulsach na jego równoległych wyjściach dostępny jest cały bajt – służy to m.in. do rozszerzania liczby wyjść mikrokontrolera. Multiplekser wybiera jedno z wielu wejść, a dekoder aktywuje jedno wyjście zależnie od adresu. Licznik zlicza impulsy, a nie przyjmuje danych z wejścia szeregowego.