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Lezione Teach

Perché un LED ha bisogno di un resistore?

Confronta due circuiti protetti con LED rosso alla stessa tensione e spiega la limitazione della corrente.

  • Elettronica - Hive
  • 30 min
  • Scuola secondaria, 14–16 anni
  • it
  • Electronics · Physics · Technology

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Schema del circuito: l’alimentazione positiva raggiunge prima un resistore e poi l’anodo del LED; il catodo torna a zero volt. Un voltmetro è collegato ai capi del resistore, non in serie.
Elettronica - Hive

Obiettivi di apprendimento

  • Confrontare le correnti calcolate dalle tensioni misurate sui resistori da 1 kΩ e 10 kΩ.

  • Spiegare con i risultati perché un LED ha bisogno di limitare la corrente.

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.

1

Il componente che non si accende

5 min

Una piccola spia ha bisogno di un resistore anche se questo non produce luce utile. Il componente sta soltanto sprecando energia elettrica oppure svolge un compito essenziale? Confronta due circuiti con LED rosso a 5 V. Cambia solo il valore indicato del resistore: 1 kΩ oppure 10 kΩ.

In quale circuito prevedi una corrente maggiore? Spiega la tua previsione prima di misurare.

2

Confronta due circuiti protetti

13 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, $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$; con 10 kΩ, dividi la tensione in volt per 10 per ottenere mA. 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.

Schema del circuito: l’alimentazione positiva raggiunge prima un resistore e poi l’anodo del LED; il catodo torna a zero volt. Un voltmetro è collegato ai capi del resistore, non in serie.

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.

LED rosso con 1 kΩ

  1. LED rosso con 1 kΩ

  2. Apri questo circuito e verifica 5 V, 1 kΩ e la modalità tensione continua. Esegui una misura e compila la relativa riga prima di uscire da Hive.

Disponibile in una sessione di classe

LED rosso con 10 kΩ

  1. LED rosso con 10 kΩ

  2. Apri questo circuito e verifica 5 V, 10 kΩ e la modalità tensione continua. Esegui una misura e compila la relativa riga prima di uscire da Hive.

Disponibile in una sessione di classe

Risultati

Compila due righe: una con 1 kΩ e una con 10 kΩ, entrambe a 5 V. Inserisci V_R in volt. Con 1 kΩ, I(mA)=V_R; con 10 kΩ, I(mA)=V_R/10. Scegli un’osservazione della fotocamera e lascia vuote le righe aggiuntive.

Resistore Tensione sul resistore V Corrente calcolata mA Osservazione della fotocamera
3

Spiega il compito del resistore

12 min

Usa la lettura di ciascun resistore. Dividi la corrente con 1 kΩ per la corrente con 10 kΩ. Inserisci il rapporto e mostra le due correnti utilizzate.

Quale resistore ha limitato maggiormente la corrente? Usa i risultati per spiegare perché togliere il resistore non sarebbe un modo sensato per rendere più luminosa questa spia.

La fotocamera ha reso facile vedere la differenza elettrica? Spiega perché le correnti ricavate dalle misure sono evidenze più solide del solo confronto delle fotografie.

Quale dei due circuiti provati sceglieresti per una spia a basso consumo di corrente? Giustifica la scelta usando la corrente e la distinguibilità della luce.

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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