Lezione Teach
Quando si accende un LED?
Varia la tensione, osserva un LED verde reale e usa le misure sul resistore per studiare la corrente.
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Obiettivi di apprendimento
Collegare le variazioni della tensione di alimentazione alla corrente calcolata nel LED usando sei misure.
Distinguere un’osservazione della fotocamera da una misura elettrica e da una stima.
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.
Una luce con una storia nascosta
5 min
La piccola spia di un caricabatterie sembra semplice: è accesa oppure spenta. Ma cosa succede mentre aumenta la tensione di alimentazione? Studierai un LED verde, lasciando al suo posto il resistore da 1 kΩ, e confronterai ciò che mostra la fotocamera con una misura elettrica.
Prima di aprire Hive, prevedi come cambieranno la corrente e la luce visibile tra 1 e 5 V. Motiva la previsione; non deve necessariamente risultare corretta.
Studia la luce
18 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.
Prima di misurare
Prima di misurare. Il multimetro è collegato ai capi del resistore. Spiega con parole tue cosa misura e come puoi usare quella lettura per calcolare la corrente nel LED. Controlla il tuo ragionamento con la spiegazione qui sopra prima di aprire il laboratorio.
Apri il LED verde
Apri il LED verde
Apri il circuito con il LED verde qui sotto. Parte da 1 V, con il multimetro ai capi del resistore da 1 kΩ.
Segui le sei impostazioni di tensione nella tabella dei risultati, cambiando solo l’alimentazione positiva. Premi Esegui misura per ogni impostazione.
Per l’ultima lettura, riporta l’alimentazione positiva a 3 V e lascia invariate tutte le altre impostazioni. Registra il nuovo risultato senza aspettarti una corrispondenza esatta.
Termina la sessione Hive quando la tabella è completa.
Disponibile in una sessione di classe
Risultati
Compila sei righe in ordine: 1, 2, 3, 4, 5 V, poi torna a 3 V. Dopo ogni misura inserisci V_R in volt, calcola I in mA e scegli un’osservazione della fotocamera. L’ultima riga ripete 3 V; lascia vuote le eventuali righe aggiuntive.
| Passaggio | Tensione impostata V | Tensione sul resistore V | Corrente calcolata mA | Osservazione della fotocamera |
|---|---|---|---|---|
Spiega i risultati
12 min
Usa la prima riga a 3 V. Indica la corrente in mA e mostra come l’hai calcolata da V_R e 1 kΩ.
Come è cambiata la corrente al crescere dell’alimentazione? Sostieni la spiegazione con due righe e indica se incrementi uguali di 1 V hanno prodotto variazioni uguali della corrente.
Confronta le due righe a 3 V. Cosa permettono di controllare? Perché né un’immagine scura della fotocamera né il solo disegno possono dimostrare che la corrente è esattamente zero?
Una spia è difficile da vedere in una fotografia. Quale grandezza elettrica controlleresti prima di decidere che non conduce? Come la ricaveresti qui?
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.
Trasforma questa anteprima in una sessione di classe
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