Lezione Teach
Tre luci, rami indipendenti
Scopri cosa succede a un ramo con LED quando altri rami condividono la sua alimentazione.
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Obiettivi di apprendimento
Confrontare la corrente nel ramo verde con uno, due e tre rami in parallelo.
Spiegare l’indipendenza dei rami e distinguere la corrente di ramo dalla corrente totale.
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 in più toglie qualcosa alle altre?
5 min
Immagina di aggiungere una spia a un pannello di controllo. Nella prima scorrerà meno corrente perché ora deve «condividerla»? Hive permette di confrontare un LED verde da solo, verde con rosso e tutti e tre i colori. Ogni ramo ha il proprio resistore da 1 kΩ; tutti i rami sono collegati tra la stessa alimentazione e la massa.
Con una tensione fissa di 5 V, prevedi come l’aggiunta dei rami rosso e giallo cambierà la corrente nel ramo verde. Spiega il ragionamento.
Aggiungi rami, mantieni la stessa misura
22 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.
Segui un ramo completo dall’alimentazione alla massa. Il voltmetro è collegato solo al resistore del ramo verde.
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.
Solo verde
Solo verde
Verifica 5 V e lascia il multimetro ai capi del resistore da 1 kΩ del ramo verde. Misura, compila la riga Solo verde ed esci da Hive.
Disponibile in una sessione di classe
Verde + rosso
Verde + rosso
Verifica 5 V e lascia il multimetro ai capi del resistore da 1 kΩ del ramo verde. Misura, compila la riga Verde + rosso ed esci da Hive.
Disponibile in una sessione di classe
Verde + rosso + giallo
Verde + rosso + giallo
Verifica 5 V e lascia il multimetro ai capi del resistore da 1 kΩ del ramo verde. Misura, compila la riga Verde + rosso + giallo ed esci da Hive.
Disponibile in una sessione di classe
Ripeti solo verde
Ripeti solo verde
Apri quest’ultimo circuito a 5 V, misura di nuovo sul resistore del ramo verde e compila Solo verde, ripetizione. Controlla il nome dell’apparecchiatura: potrebbe essere un Hive fisico diverso.
Disponibile in una sessione di classe
Risultati
Usa quattro righe, sempre a 5 V. In ogni circuito il multimetro misura solo sul resistore del ramo verde. Inserisci V_R in V e I_green in mA (stesso valore numerico con 1 kΩ). Osserva il LED verde, non la luminosità complessiva dell’apparecchiatura. Usa l’ultimo pulsante di ripetizione per l’ultima riga e lascia vuote le righe aggiuntive.
| Circuito | Tensione sul resistore del ramo verde V | Corrente nel ramo verde mA | LED verde in fotocamera |
|---|---|---|---|
Distingui corrente di ramo e corrente totale
13 min
Sottrai la prima corrente con il solo LED verde dalla corrente nel ramo verde del circuito a tre colori. Indica la differenza con segno in mA e mostra i due valori utilizzati.
Aggiungere rami ha cambiato in modo sostanziale la corrente nel ramo verde? Usa le tre configurazioni e la ripetizione per spiegare quali conclusioni sono sostenute dai risultati.
Rispondi per iscritto senza modificare il circuito: questa lettura del multimetro fornisce la corrente totale erogata ai tre rami? Spiega quale corrente permette di ricavare e quali misure aggiuntive servirebbero per trovare il totale.
Che cosa controlleresti prima di attribuire a un ramo aggiuntivo una piccola differenza tra le misure?
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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