Warum zeigt ein Voltmeter über einer Last einen niedrigeren Wert an als über einer Versorgung?

Aus dem Wikipedia-Artikel über Reihen- und Parallelschaltungen:

Betrachten Sie als Beispiel eine sehr einfache Schaltung, die aus vier Glühbirnen und einer 6-V-Batterie besteht. Wenn ein Draht die Batterie mit einer Glühbirne, der nächsten Glühbirne, der nächsten Glühbirne, der nächsten Glühbirne und dann zurück zur Batterie in einer Endlosschleife verbindet, werden die Glühbirnen als in Reihe geschaltet bezeichnet. Wenn jede Glühbirne in einer separaten Schleife mit der Batterie verdrahtet ist, werden die Glühbirnen als parallel bezeichnet. Wenn die vier Glühbirnen in Reihe geschaltet sind, fließt durch alle der gleiche Strom, und der Spannungsabfall beträgt 1,5 V an jeder Glühbirne, was möglicherweise nicht ausreicht, um sie zum Leuchten zu bringen. Wenn die Glühbirnen parallel geschaltet sind, werden die Ströme durch die Glühbirnen kombiniert, um den Strom in der Batterie zu bilden, während der Spannungsabfall an jeder Glühbirne 6,0 V beträgt und sie alle leuchten.

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Warum also zeigt das klassische Widerstandsbeispiel, wenn das Voltmeter über den Widerstand gelegt wird, eine niedrigere Spannung an? Sollte es nicht die gleiche Spannung wie die Versorgung anzeigen?

Wenn der Widerstand über der Versorgung liegt, ist die Spannung über dem Widerstand die Versorgungsspannung.
Welches klassische Widerstandsbeispiel?
Ein einfacher Widerstand in einer Schaltung wie dieser: sub.allaboutcircuits.com/images/00444.png
Wenn Sie an der Last eine niedrigere Spannung messen als an der Versorgung, liegt dies am Widerstand Ihrer Drähte. Alle Drähte haben einen gewissen Widerstand. Wenn der Spannungsunterschied erheblich ist, benötigen Sie dickere Drähte.

Antworten (5)

Eine Sache wurde bei Ihrem „klassischen Widerstandsbeispiel“ übersehen – der Innenwiderstand der Batterie.

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Wenn Sie einfach die Batteriespannung mit einem Voltmeter messen, erhalten Sie einen höheren Messwert, da am internen Batteriewiderstand keine (oder nur sehr geringe) Spannung abfällt.

Die Spannung, die über einem Lastwiderstand (oder einer Glühlampe) ODER den Anschlüssen der Batterie gemessen wird, ist um einen Betrag kleiner, der I * R(int) entspricht.

Der Verbindungsdraht hat einen sehr geringen Widerstand und trägt daher nicht zu einem signifikanten Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen der Batterie und dem Widerstand bei, sodass die Spannungen an diesen beiden Stellen in der Praxis gleich sind.

Verdammt, +1 für bessere psychische Intuitionskräfte.
Was ich wirklich nicht verstehe, ist, wie das Voltmeter den Spannungsabfall über dem Widerstand anzeigen kann. Schauen Sie sich diese Schaltung an: imgur.com/xw9PtM7 Wenn ich über R1 messe, lese ich einen Wert von weniger als 12 V, richtig? Aber was messe ich über LAMP1, das sollte 12 V anzeigen (glaube ich), aber es ist genauso an die Versorgung angeschlossen wie das Voltmeter. Warum läuft er nicht unter 12 V?
@CameronBall - Falsch. Der Spannungsabfall über dem Widerstand und der Glühlampe ist gleich und entspricht der Versorgungsspannung . Aufgrund der „Last“ des Widerstands und der Glühbirne parallel fällt die Batteriespannung leicht von ihrem „Leerlauf“-Wert ab. Die Anschlussdrähte haben keinen nennenswerten Einfluss, es sei denn, der Laststrom ist extrem hoch (z. B. wenn die Batterie kurzgeschlossen wurde - der Draht wird zum Lastwiderstand). Wenn die Spannungen unterschiedlich wären, würde dies dem Gesetz von Kirchhoff und Ohm widersprechen.

In diesen Schaltungen ist das Ergebnis des Voltmeters die Batteriespannung. Beide 9V.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In dieser Schaltung ist es weniger. 3 V.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Verwechseln Sie die beiden Situationen nicht

+1 für eine nette Erklärung des seriellen und parallelen Ladens
OK, was ist mit dieser Schaltung: imgur.com/xw9PtM7 Wenn ich über R1 messe, erhalte ich einen Wert von weniger als 12 V, also mit welcher Spannung läuft LAMP1? Ist es 12V oder ist es das gleiche wie R1?
@Cameron, In Ihrem Diagramm sind die Spannungen an V1, R1 und Lamp1 alle gleich. (Wir ignorieren winzige Unterschiede aufgrund des Widerstands von Kupferdraht ungleich Null)
Nur dass Glühbirnen ziemlich viel Innenwiderstand haben, was alle Glühbirnenbeispiele aus Schulbüchern ziemlich unrealistisch macht ...

Beim Messen der Versorgungsspannung über der Stromquelle fanden wir 9 V

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aber wenn wir die Spannung über der Last messen, fanden wir sagen wir 8,03 V, dh eine niedrigere Spannung als die QuellenspannungGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn wir uns vorstellen, dass der obere Draht 6 Ohm und der untere Draht 6 Ohm hat, sind es insgesamt 12 Ohm

der Gesamtstrom ist i(t)=V/R= 9/112 =0,0803 A

VLampe (Last) = i(t) XR = 0,0803 x 100 = 8,03 V

Der Spannungsabfall ist im Draht = 9-8,3 = 0,97 V

Das liegt am Widerstand der Drähte. Alle Drähte haben einen gewissen Widerstand. Um den Spannungsabfall zu verringern, benötigen Sie dickere Drähte

Der Grund, warum in einem Stromkreis immer ein Spannungsabfall auftritt, ohne den Innenwiderstand der Batterie oder der Spannungsquelle zu berücksichtigen, ist der Widerstand in den Drähten, die in der Stromkreisverbindung verwendet werden. Denken Sie daran, dass der Widerstand in jedem Draht, der kein Supraleiter ist, als R = PL / A angegeben ist

Was ist „PL/A“? Meinst du ρ L / A Wo ρ ist der Widerstand, L ist die Länge und A ist die Querschnittsfläche? Es ist nicht offensichtlich in Ihrer Antwort. Denken Sie daran, dass Sie Ihre Antwort jederzeit bearbeiten können, um sie zu verbessern.

Ein Volt/Multimeter nimmt 2 Werte auf und gibt Ihnen den Wert zwischen ihnen. Ja, dieses Verhalten ist programmiert oder hartcodiert. Sie können sich auch beide Werte auf dem empfangenden Display anzeigen lassen und den Abfall selbst berechnen. was überraschend ist, dass es Ihnen nicht die beiden Referenzwerte für zusätzliche Informationen gibt, Sie könnten auf diese Weise so viel mehr über unbekannte Systeme erfahren.

Eh. Nein. So geht das nicht. Ein Voltmeter kann nur eine Differenz zwischen zwei Punkten ablesen.
Um zwei Werte aufzunehmen, müsste ein dritter Punkt referenziert werden.
Dieses Verhalten ist nicht „programmiert“ oder „fest codiert“; Dies ist eine Folge einer grundlegenden Eigenschaft der Physik, insbesondere der Eichsymmetrie des elektromagnetischen Potentials, die es physikalisch buchstäblich unmöglich macht, absolute Spannungen zu messen. Oder anders gesagt, es gibt keine absoluten Spannungen, sondern nur Spannungsdifferenzen.
Warum zeigt ein Voltmeter über einer Last einen niedrigeren Wert an als über einer Versorgung?
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