Teach レッスン
3つの灯り、独立した枝
他の枝が同じ電源を使うとき、LEDの枝で何が起こるか調べます。
教員アカウントでログインして授業セッションを準備します。生徒はクラスコードで参加します。
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学習目標
並列の枝が1本、2本、3本のときの緑色の枝電流を比べる。
枝の独立性を説明し、枝電流と全電流を区別する。
生徒用アクティビティのプレビュー
アクティビティの内容
プレビューのみです。 授業セッションでは、生徒が回答を入力し、教員に提出できます。
灯りを増やすと他の分が減る?
5 min
操作パネルに表示灯を追加する場面を想像してください。「分け合う」ため、最初の灯りの電流は減るでしょうか。Hiveでは緑だけ、緑と赤、3色すべてを比べられます。各枝に専用の1 kΩ抵抗があり、すべての枝が同じ電源とグラウンドの間につながります。
5 Vに固定したまま赤と黄の枝を追加すると、緑の枝電流はどう変わると予想しますか。考え方を説明してください。
枝を増やし、同じ場所を測る
22 min
回路を理解する
実験室ボタンで、実物の装置に配線済みの回路が開きます。枝とは、抵抗とLEDを含む電流の通り道です。LEDにはアノード(A)とカソード(K)があり、向きは設定済みです。正側電源の値を確認・変更するには直流電源、測定電圧を読むにはマルチメーターを選びます。変更のたびに測定を実行を押し、結果と装置の写真が更新されるまで待ってください。設定を変えるだけでは新しい結果は得られません。キーボードで電圧を調整する場合は、ノブにフォーカスを移します。左右キーで変更幅、上下キーで値を変えます。測定前に表示電圧を確認してください。
メーターは抵抗の両端の電圧 $V_R$ を読みます。VDCの値をボルトで記録し、mV表示なら1 000で割ります。例えば240 mV = 0.240 Vです。uV(マイクロボルト、µV)表示なら1 000 000で割ります。300 uV = 0.000300 Vです。抵抗が1 kΩなら $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$ です。このように、測定電圧と指定された抵抗値から電流を計算します。
実際の光はカメラの写真で観察します。図の推定発光は直近の結果を表すもので、光の測定ではありません。カメラ画像を比べるときはオフにしてください。反射で光が判別できなければ、消灯と決めつけずに判別できないを選びます。装置には状態表示灯もあります。回路のLEDがはっきり見えない場合は、回路と電圧を変えずに測定を実行をもう一度押してください。結果と写真の更新後、再びLEDを観察します。最初と再測定の値、見え方の変化を記述回答に短く残し、表には再測定の結果を使います。まだ判別しにくければ判別できないを選んでください。別の灯りから結論を出したり、期待した結果になるまで繰り返したりしないでください。
各結果の下にある装置名を確認してください。連続する測定でも異なるHive実機が使われることがあります。そのため、小さな差は部品の違いによる可能性があります。過去の記録と表示された結果は、新しい独立した測定ではありません。
回路の保護を保つ
用意された配線と抵抗をそのまま使います。0~5 Vの正側電源だけを使い、この活動では1~5 Vに設定してください。LEDを電源に直接つないではいけません。他の電源やファンクションジェネレーターは変更しません。メーターは抵抗の両端に接続済みです。直流電圧モードを保ち、電流や抵抗のモードに変えないでください。
抵抗の両端の電圧から、その枝の電流を求めます。AとKはLEDの端子を示します。
電源からグラウンドまで1本の枝をたどってください。電圧計は緑の枝の抵抗だけに接続されています。
回路を切り替える
1つの回路を使い終えたらHiveのセッションを退出し、この活動に戻ってから次の実験室ボタンを開きます。各ボタンは別の回路を読み込みます。前の回路を使い回したり、メーターを配線し直したりしないでください。
緑のみ
緑のみ
5 Vを確認し、メーターを緑の枝の1 kΩ抵抗の両端につないだままにします。測定して緑のみの行を埋め、Hiveを退出します。
授業セッションで利用できます
緑 + 赤
緑 + 赤
5 Vを確認し、メーターを緑の枝の1 kΩ抵抗の両端につないだままにします。測定して緑 + 赤の行を埋め、Hiveを退出します。
授業セッションで利用できます
緑 + 赤 + 黄
緑 + 赤 + 黄
5 Vを確認し、メーターを緑の枝の1 kΩ抵抗の両端につないだままにします。測定して緑 + 赤 + 黄の行を埋め、Hiveを退出します。
授業セッションで利用できます
緑のみを再測定
緑のみを再測定
この最後の回路を5 Vで開き、緑の枝の抵抗を再び測定し、緑のみ・再測定を埋めます。装置名を確認してください。別のHive実機かもしれません。
授業セッションで利用できます
結果
4行とも5 Vを使います。どの回路でもメーターは緑の枝の抵抗だけを測ります。V_RをV、I_greenをmAで入力します(1 kΩなので数値は同じです)。装置全体の明るさではなく緑色LEDを観察します。最後の行には最後の再測定ボタンを使い、余分な行は空欄にしてください。
| 回路 | 緑の枝の抵抗電圧 V | 緑の枝電流 mA | カメラの緑色LED |
|---|---|---|---|
枝電流と全電流を区別する
13 min
3色の回路での緑の枝電流から、緑だけで最初に測った電流を引いてください。符号付きの差をmAで示し、使った2つの値も示しましょう。
枝を増やすと緑の枝電流は大きく変わりましたか。3つの構成と再測定を使い、結果が支持する結論を説明してください。
回路を変えずに文章で答えてください。このメーターの値から、3つの枝に供給される全電流がわかりますか。求められる電流と、全電流のために追加で必要な測定を説明しましょう。
小さな測定差を追加した枝の影響と判断する前に、何を確認しますか。
提出
すべて測定したらHiveを退出してここに戻ります。実習を完了済みにし、必須の行と回答をすべて確認して提出してください。
このプレビューを実際の授業セッションに
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