Szakadáson is esik feszültség, vagy ennél a hálózatnál miért kellett vele számolni?

A betűjelzésekből ítélve - U(-0) - ez egy átmeneti jelenséges feladat lenne? És a változás előtti stabil állapotot nézzük?

Érdekes ez az IL és UC jelölés is, se tekrenc, se kondér... Na mindegy.

Állandósult állapotban a jobb oldalt nézve, nem folyik áram, az ellenálláson nem esik feszültség, ha fogyasztásmentes műszerrel nézzük, a feszültség a forrásból "átjön" - és kész.

A kapcsoló nyitott helyzetében a kapcsolótól balra és jobbra levő hálózatrésznek csak egyetlen közös pontja van, ezért a két rész külön számítható.

IL=10/(20+20)=0,25 A

A jobboldali hálózatrészben nem folyik áram, ezért a 20 Ω-os ellenálláson nem esik feszültség, vagyis a UC feszültség megegyezik a jobboldali generátor feszültségével:

UC=20 V

Erről a gyakorlatban is meggyőződhetsz. Egy elemre kapcsolj rá egy 20 Ω-os ellenállást. Multiméterrel mérd meg közvetlenül az elem kapcsain és az ellenállás után a feszültséget. A multiméter belső ellenállása igen nagy (10…20 MΩ), ezért a 20 Ω-hoz képest gyakorlatilag szakadásnak tekinthető. Emiatt az elem kapcsain és az ellenállás után mért feszültség megegyezik.

A kapcsoló zárása után a helyzet megváltozik. Például úgy lehet kiszámolni, hogy a két – ellenállással sorosan kapcsolt ideális feszültséggenerátort átalakítod valóságos áramgenerátorrá. Az áramgenerátorok belső ellenállása megegyezik az ideális feszültséggenerátorokkal sorosan kapcsolt ellenállással, mindkettőnél 20 Ω. Az áramgenerátorok forrásárama pedig U/Rb alapján számítható.

A baloldali valóságos áramgenerátor forrásárama: 10/20=0,5 A

A jobboldali valóságos áramgenerátor forrásárama: 20/20=1 A

Így kapsz két párhuzamosan kapcsolt valóságos áramgenerátort, amelyekre még egy, a középső 20 Ω ellenállás, kapcsolódik párhuzamosan. Így végeredményben lesz két párhuzamosan kapcsolt ideális áramgenerátor és ezekre párhuzamosan csatlakozik 3 db párhuzamosan kapcsolt 20 Ω-os ellenállás. A két ideális áramgenerátor árama összegződik: 0,5+1=1,5 A. Ez az áram folyik a három párhuzamosan kapcsolt 20 Ω-os ellenálláson.

A rajtuk eső feszültség, az UC feszültség: UC=1,5·20/3=10 V.

Ebből az látszik, hogy a kapcsoló zárása után mivel a baloldali 20 Ω-os ellenállás mindkét végén 10 V van, ezért az IL áram nulla. Ennek következtében, a kapcsoló zárása után, a megadott értékek esetén, ha kiveszed a hálózatból a baloldali generátort és ellenállást, az UC feszültség akkor sem változik. Ugyanerre az eredményre jutsz, ha a középső ellenállás felől felrajzolod az áramkör Thevenin helyettesítő kapcsolását és abból kiszámítod UC feszültséget.

„Akkor az lehetett a probléma, hogy én amikor egy hálózatban megláttam egy szakadást, akkor mindig úgy vettem, hogy azaz ág amin a szakadás van, az olyan mintha ott sem lenne és a hálózat azon részét nem is kell figyelembe venni.”

Igen, de ez nem minden esetben van így. Például egy kiegyenlített hídkapcsolás áthidaló ágában levő ellenállást kiveheted, vagy rövidzárat tehetsz a helyére, ettől a híd ágaiban folyó áramok és az ott levő ellenállásokon eső feszültségek nem változnak. Ebben a feladatban a kapcsoló nyitott állásában a jobboldali ellenálláson nem folyik áram, de nem veheted ki az áramkörből, mert akkor az UC feszültség nulla lenne, ami nem igaz. Rövidzárat tehetsz a helyére, attól UC feszültség nem változik. Ebből is látszik, hogy erre nem adható általános szabály. Mindig a hálózat kapcsolása és adatai döntik el, hogy melyik részletet hagyhatod ki belőle, vagy tehetsz a helyére rövidzárat.