Teach Lezioni con laboratori remoti

Lezione Teach

Tre luci, rami indipendenti

Scopri cosa succede a un ramo con LED quando altri rami condividono la sua alimentazione.

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

Accedi con un account docente per preparare una sessione. Gli studenti entrano con un codice classe.

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 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.

1

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.

2

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.

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.

Tre percorsi paralleli condividono l’alimentazione positiva e zero volt. Ogni percorso ha un proprio resistore da 1 kiloohm e un LED etichettato verde, rosso o giallo. Il voltmetro misura solo sul resistore del ramo verde.

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

  1. Solo verde

  2. 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

  1. Verde + rosso

  2. 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

  1. Verde + rosso + giallo

  2. 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

  1. Ripeti solo verde

  2. 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
3

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.

Trasforma questa anteprima in una sessione di classe

Continua su LabsLand Teach per usare questa lezione con gli studenti e verificare l’accesso dell’account.