Lição do Teach
Quando um LED acende?
Varie a tensão, observe um LED verde real e use medições no resistor para investigar a corrente.
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Objetivos de aprendizagem
Relacionar mudanças na alimentação à corrente calculada no LED usando seis leituras.
Distinguir uma observação da câmera de uma medição elétrica e de uma estimativa.
Visualização da atividade do estudante
Conteúdo da atividade
Apenas visualização. Em uma sessão de aula, os estudantes podem preencher respostas e entregar o trabalho ao professor.
Uma luz com uma história escondida
5 min
A pequena luz indicadora de um carregador parece simples: está acesa ou apagada. Mas o que acontece enquanto a tensão de alimentação aumenta? Você vai investigar um LED verde, mantendo o resistor de 1 kΩ no lugar, e comparar o que a câmera mostra com uma medição elétrica.
Antes de abrir o Hive, preveja como a corrente e a luz visível vão mudar entre 1 e 5 V. Justifique sua previsão; ela não precisa se confirmar.
Investigue a luz
18 min
Entenda o circuito
O botão do laboratório abre um circuito já montado em equipamentos reais. Um ramo é um caminho que contém um resistor e um LED. O LED tem um anodo (A) e um catodo (K); sua orientação já está definida. Selecione a aba Fonte CC para ler ou alterar a tensão positiva de alimentação e Multímetro para ler a tensão medida. Clique em Realizar Medição após cada alteração e espere a atualização do resultado e das fotos do equipamento. Mudar uma configuração, por si só, não produz um novo resultado. Para ajustar a tensão pelo teclado, coloque o foco no controle giratório: Esquerda/Direita muda o passo; Cima/Baixo muda o valor. Confira a tensão exibida antes de medir.
O multímetro lê a tensão nos terminais do resistor, chamada $V_R$. Registre VDC em volts; divida por 1 000 uma leitura em mV. Por exemplo, 240 mV = 0,240 V. Se o visor mostrar uV (microvolts, µV), divida por 1 000 000: 300 uV = 0,000300 V. Para um resistor de 1 kΩ, $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$. Assim, você calcula a corrente a partir da tensão medida e da resistência indicada.
Use as fotos da câmera para observar as luzes reais. O Brilho estimado do desenho ilustra o último resultado e não é uma medição de luz; desative-o ao comparar as imagens da câmera. Se um reflexo impedir a identificação da luz, registre Não está claro, em vez de concluir que ela está apagada. O equipamento também tem luzes de estado. Se o LED do circuito não estiver claro, mantenha o mesmo circuito e a mesma tensão e clique novamente em Realizar Medição. Espere o resultado e as fotos serem atualizados e observe o LED outra vez. Nas respostas escritas, anote brevemente a primeira leitura, a leitura repetida e qualquer mudança na visibilidade; use o resultado da repetição na tabela. Se ainda não for possível distinguir o LED, escolha Não está claro. Não tire conclusões a partir de outra luz nem continue repetindo até obter a resposta esperada.
Leia o nome do equipamento mostrado abaixo de cada resultado: medições sucessivas podem usar Hives físicos diferentes. Pequenas diferenças podem, portanto, refletir componentes diferentes. Um resultado identificado como registro anterior não é uma nova medição independente.
Mantenha o circuito protegido
Mantenha os fios e resistores da montagem original. Use apenas a alimentação positiva de 0–5 V, entre 1 e 5 V nesta atividade. Não conecte um LED diretamente à alimentação. Não altere as outras fontes nem o gerador de funções. O multímetro já está conectado nos terminais de um resistor: mantenha-o no modo tensão contínua, nunca nos modos corrente ou resistência.
Leia a tensão no resistor para calcular a corrente nesse ramo. A e K identificam os terminais do LED.
Antes de medir
Antes de medir. O multímetro está conectado nos terminais do resistor. Explique com suas palavras o que ele mede e como essa leitura permite calcular a corrente no LED. Use a explicação acima para conferir seu raciocínio antes de abrir o laboratório.
Abra o LED verde
Abra o LED verde
Abra o circuito com o LED verde abaixo. Ele começa em 1 V, com o multímetro nos terminais do resistor de 1 kΩ.
Siga as seis configurações de tensão da tabela de resultados, alterando apenas a alimentação positiva. Clique em Realizar Medição em cada configuração.
Para a última leitura, ajuste novamente a alimentação positiva para 3 V e mantenha todas as outras configurações. Registre o novo resultado sem esperar uma correspondência exata.
Encerre a sessão do Hive quando a tabela estiver completa.
Disponível em uma sessão de aula
Resultados
Preencha seis linhas na ordem: 1, 2, 3, 4, 5 V e depois retorne a 3 V. Após cada medição, insira V_R em volts, calcule I em mA e escolha uma observação da câmera. A última linha repete 3 V; deixe as linhas adicionais em branco.
| Etapa | Tensão ajustada V | Tensão no resistor V | Corrente calculada mA | Observação da câmera |
|---|---|---|---|---|
Explique as evidências
12 min
Use sua primeira linha de 3 V. Informe a corrente em mA e mostre como a calculou a partir de V_R e 1 kΩ.
O que aconteceu com a corrente quando a alimentação aumentou? Sustente a explicação com duas linhas e diga se passos iguais de 1 V produziram mudanças iguais na corrente.
Compare suas duas linhas de 3 V. O que elas permitem verificar? Por que nem uma imagem escura da câmera nem o desenho sozinho provam que a corrente é exatamente zero?
Uma luz indicadora é difícil de ver em uma fotografia. Que grandeza elétrica você verificaria antes de decidir que ela não conduz? Como obteria essa grandeza aqui?
Entregar
Após todas as medições, saia do Hive e volte aqui. Marque a prática de laboratório como concluída, confira todas as linhas e respostas obrigatórias e entregue a atividade.
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