Lezione Teach
I LED di colori diversi si comportano allo stesso modo?
Confronta LED di tre colori usando lo stesso valore di resistenza e due tensioni di alimentazione.
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Obiettivi di apprendimento
Confrontare le letture elettriche di LED di tre colori in condizioni nominali uguali.
Stimare la tensione del LED dalla tensione impostata e dalla tensione misurata sul resistore, dichiarandone il limite.
Anteprima dell’attività per studenti
Contenuto dell’attività
Solo anteprima. In una sessione di classe, gli studenti possono inserire le risposte e consegnare il lavoro al docente.
Stessa alimentazione, colori diversi
5 min
Un pannello può avere spie rosse, gialle e verdi collegate allo stesso alimentatore. Condividere l’alimentazione significa che nei LED scorre la stessa corrente? Studia ogni colore con un resistore da 1 kΩ a 3 V e a 5 V. Basa il confronto elettrico sul multimetro, non sulla luminosità di una fotografia.
Prevedi se a 3 V nei LED dei tre colori scorrerà la stessa corrente. Motiva la risposta senza dare per scontata una graduatoria tra i colori.
Confronta a parità di condizioni
25 min
Leggi il circuito
Il pulsante del laboratorio apre un circuito già cablato su apparecchiature reali. Un ramo è un percorso che contiene un resistore e un LED. Il LED ha un anodo (A) e un catodo (K); il loro orientamento è già impostato. Seleziona la scheda Alimentazione DC per leggere o modificare la tensione positiva e Multimetro per leggere la tensione misurata. Premi Esegui misura dopo ogni modifica e attendi che il risultato e le fotografie dell’apparecchiatura si aggiornino. Cambiare un’impostazione, da solo, non produce un nuovo risultato. Per regolare la tensione con la tastiera, porta il focus sulla manopola: Sinistra/Destra cambia il passo; Su/Giù cambia il valore. Controlla la tensione visualizzata prima di misurare.
Il multimetro legge la tensione ai capi del resistore, indicata con $V_R$. Registra VDC in volt; dividi per 1 000 un valore in mV. Per esempio, 240 mV = 0,240 V. Se il display mostra uV (microvolt, µV), dividi per 1 000 000: 300 uV = 0,000300 V. Con un resistore da 1 kΩ, $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$. In questo modo calcoli la corrente dalla tensione misurata e dalla resistenza indicata.
Usa le fotografie della fotocamera per osservare le luci reali. La Luminosità stimata nel disegno illustra l’ultimo risultato e non è una misura della luce; disattivala quando confronti le immagini della fotocamera. Una luce nascosta dai riflessi va indicata come Non chiaro: non è necessariamente spenta. Nell’apparecchiatura ci sono anche spie di stato. Se il LED del circuito non è ben distinguibile, mantieni lo stesso circuito e la stessa tensione e premi di nuovo Esegui misura. Attendi l’aggiornamento del risultato e delle fotografie, poi osserva nuovamente il LED. Nelle risposte scritte annota brevemente la prima lettura, quella ripetuta e le eventuali variazioni di visibilità; usa il risultato della ripetizione nella tabella. Se il LED rimane poco distinguibile, scegli Non chiaro. Non basarti su un’altra luce e non continuare a ripetere fino a ottenere il risultato che ti aspettavi.
Leggi il nome dell’apparecchiatura sotto ogni risultato: misure successive possono usare Hive fisici diversi. Piccole differenze possono quindi dipendere da componenti diversi. Un risultato indicato come registrazione precedente non è una nuova misura indipendente.
Mantieni protetto il circuito
Lascia invariati i collegamenti e i resistori predisposti. Usa solo l’alimentazione positiva 0–5 V, tra 1 e 5 V in questa attività. Non collegare un LED direttamente all’alimentazione. Non modificare gli altri alimentatori né il generatore di funzioni. Il multimetro è già collegato ai capi di un resistore: lascialo in modalità tensione continua, mai in modalità corrente o resistenza.
Leggi la tensione ai capi del resistore per calcolare la corrente in quel ramo. A e K identificano i terminali del LED.
Cambia circuito
Quando hai terminato con un circuito, esci dalla sessione Hive e torna a questa attività prima di aprire il pulsante del laboratorio successivo. Ogni pulsante carica un circuito diverso; non riutilizzare quello precedente e non modificare i collegamenti del multimetro.
Rosso
Rosso
Apri il circuito e porta l’alimentazione positiva dai 5 V iniziali a 3 V. Misura e compila la riga Rosso, 3 V. Passa a 5 V, misura e compila la riga Rosso, 5 V. Lascia invariati il resistore da 1 kΩ e i collegamenti del multimetro.
Disponibile in una sessione di classe
Verde
Verde
Apri il circuito e porta l’alimentazione positiva dai 5 V iniziali a 3 V. Misura e compila la riga Verde, 3 V. Passa a 5 V, misura e compila la riga Verde, 5 V. Lascia invariati il resistore da 1 kΩ e i collegamenti del multimetro.
Disponibile in una sessione di classe
Giallo
Giallo
Apri il circuito e porta l’alimentazione positiva dai 5 V iniziali a 3 V. Misura e compila la riga Giallo, 3 V. Passa a 5 V, misura e compila la riga Giallo, 5 V. Lascia invariati il resistore da 1 kΩ e i collegamenti del multimetro.
Disponibile in una sessione di classe
Risultati
Compila sei righe: prima 3 V e poi 5 V per ogni colore. Registra V_R misurata, calcola I(mA)=V_R(V), poi stima V_LED = tensione impostata − V_R. Questa tensione del LED è una stima perché l’impostazione dell’alimentatore non è una misura di tensione separata. Scegli un’osservazione della fotocamera e lascia vuote le righe aggiuntive.
| Colore del LED | Tensione impostata V | Tensione sul resistore V | Corrente calcolata mA | Tensione stimata del LED V | Osservazione della fotocamera |
|---|---|---|---|---|---|
Che cosa ci dice il colore?
15 min
Usa il LED verde a 5 V. Indica la sua tensione stimata in V e mostra la sottrazione usando la tensione misurata sul resistore.
A 3 V le tre correnti erano chiaramente diverse o troppo vicine per distinguerle con sicurezza? Cita le tue letture. Controlla poi se le letture a 5 V sostengono la stessa conclusione.
Perché le tensioni dei LED che hai stimato non dovrebbero essere presentate come costanti esatte per ogni LED rosso, giallo o verde?
Un progettista vuole correnti uguali in tre spie di colori diversi. Usare resistori identici basta a garantirlo? Rispondi usando i tuoi risultati.
Consegna
Dopo tutte le misure, esci da Hive e torna qui. Segna la pratica di laboratorio come completata, controlla ogni riga dei risultati e ogni risposta obbligatoria, poi consegna l’attività.
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