Teach-lektion
Fungerar lysdioder med olika färger likadant?
Jämför lysdioder med tre färger vid samma motståndsvärde och två matningsspänningar.
Logga in med ett lärarkonto för att förbereda ett klasspass. Eleverna går med via en klasskod.
Ny på LabsLand? Skapa ett lärarkonto
Lärandemål
Jämföra elektriska mätvärden för tre lysdiodfärger under lika nominella förhållanden.
Uppskatta lysdiodspänningen från matningsinställning och uppmätt motståndsspänning samt ange begränsningen.
Förhandsvisning av elevaktiviteten
Aktivitetens innehåll
Endast förhandsvisning. Under ett klasspass kan eleverna fylla i svar och lämna in sitt arbete till läraren.
Samma matning, olika färger
5 min
En panel kan ha röda, gula och gröna indikatorlampor anslutna till samma spänningskälla. Betyder gemensam matning att samma ström går genom lysdioderna? Undersök varje färg med ett motstånd på 1 kΩ vid 3 V och 5 V. Låt mätaren, inte ljusstyrkan på ett fotografi, avgöra den elektriska jämförelsen.
Förutsäg om samma ström går genom alla tre färgerna vid 3 V. Motivera utan att anta någon rangordning mellan färgerna.
Gör en rättvis jämförelse
25 min
Förstå kretsen
Laboratorieknappen öppnar en färdigkopplad krets på verklig utrustning. En gren är en strömväg med ett motstånd och en lysdiod. Lysdioden har en anod (A) och katod (K); deras riktning är redan inställd. Välj DC Power (likspänningskälla) för att läsa av eller ändra den positiva matningsspänningen och Multimeter för att läsa av den uppmätta spänningen. Klicka på Perform Measurement (utför mätning) efter varje ändring och vänta tills resultatet och bilderna av utrustningen har uppdaterats. En ändrad inställning ger inte ensam ett nytt resultat. För att justera spänningen med tangentbordet sätter du fokus på spänningsratten: Vänster/Höger ändrar steglängden; Upp/Ner ändrar värdet. Kontrollera den visade spänningen innan du mäter.
Multimetern mäter spänningen över motståndet, som kallas $V_R$. Anteckna VDC i volt; dividera ett värde i mV med 1 000. Till exempel är 240 mV = 0,240 V. Om displayen visar uV (mikrovolt, µV), dividera med 1 000 000: 300 uV = 0,000300 V. För ett motstånd på 1 kΩ gäller $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$. På så sätt beräknar du strömmen från den uppmätta spänningen och den angivna resistansen.
Använd kamerabilderna för att observera de verkliga lysdioderna. Estimated glow (uppskattat sken) i ritningen illustrerar det senaste resultatet och är ingen ljusmätning; stäng av det när du jämför kamerabilder. Om reflexer gör ljuset svårt att urskilja väljer du Oklart, i stället för att anta att lysdioden är släckt. Utrustningen har också statuslampor. Om kretsens lysdiod är otydlig, behåll samma krets och spänning och klicka på Perform Measurement igen. Vänta tills resultatet och kamerabilderna har uppdaterats och titta på lysdioden på nytt. Anteckna kort i dina skriftliga svar det första och det upprepade mätvärdet samt eventuell ändring i synlighet; använd det upprepade resultatet i tabellen. Om lysdioden fortfarande är svår att urskilja, välj Oklart. Bedöm inte utifrån en annan lampa och upprepa inte tills du får det svar du väntade dig.
Läs utrustningens namn under varje resultat: på varandra följande mätningar kan använda olika fysiska Hive-enheter. Små skillnader kan därför bero på olika komponenter. Ett resultat märkt som en tidigare inspelning är ingen ny, oberoende mätning.
Behåll kretsens skydd
Behåll de färdiga ledningarna och motstånden. Använd bara den positiva matningen 0–5 V, mellan 1 och 5 V i denna aktivitet. Koppla inte en lysdiod direkt till matningen. Ändra inte de andra spänningskällorna eller funktionsgeneratorn. Mätaren är redan kopplad över ett motstånd: behåll läget likspänning, aldrig ström- eller resistansläge.
Läs av spänningen över motståndet för att beräkna strömmen genom grenen. A och K anger lysdiodens anslutningar.
Byt krets
När du är klar med en krets, lämna Hive-sessionen och återvänd till aktiviteten innan du öppnar nästa laboratorieknapp. Varje knapp laddar en egen krets; återanvänd inte den föregående och koppla inte om mätaren.
Röd
Röd
Öppna kretsen och ändra den positiva matningen från de ursprungliga 5 V till 3 V. Mät och fyll i raden Röd, 3 V. Ändra till 5 V, mät och fyll i Röd, 5 V. Behåll motståndet på 1 kΩ och mätarens anslutningar oförändrade.
Tillgängligt under ett klasspass
Grön
Grön
Öppna kretsen och ändra den positiva matningen från de ursprungliga 5 V till 3 V. Mät och fyll i raden Grön, 3 V. Ändra till 5 V, mät och fyll i Grön, 5 V. Behåll motståndet på 1 kΩ och mätarens anslutningar oförändrade.
Tillgängligt under ett klasspass
Gul
Gul
Öppna kretsen och ändra den positiva matningen från de ursprungliga 5 V till 3 V. Mät och fyll i raden Gul, 3 V. Ändra till 5 V, mät och fyll i Gul, 5 V. Behåll motståndet på 1 kΩ och mätarens anslutningar oförändrade.
Tillgängligt under ett klasspass
Resultat
Fyll i sex rader: först 3 V och sedan 5 V för varje färg. Anteckna uppmätt V_R, beräkna I(mA)=V_R(V) och uppskatta sedan V_LED = inställd matningsspänning − V_R. Lysdiodspänningen är en uppskattning eftersom matningsinställningen inte är en separat spänningsmätning. Välj en kameraobservation och lämna extra rader tomma.
| Lysdiodens färg | Inställd spänning V | Spänning över motstånd V | Beräknad ström mA | Uppskattad lysdiodspänning V | Kameraobservation |
|---|---|---|---|---|---|
Vad säger färgen?
15 min
Använd den gröna lysdioden vid 5 V. Ange dess uppskattade spänning i V och visa subtraktionen med den uppmätta motståndsspänningen.
Var de tre strömmarna vid 3 V tydligt olika eller för nära varandra för att skiljas åt säkert? Ange dina värden. Kontrollera sedan om mätningarna vid 5 V stöder samma slutsats.
Varför bör dina uppskattade lysdiodspänningar inte anges som exakta konstanter för alla röda, gula eller gröna lysdioder?
En konstruktör vill ha lika strömmar genom tre indikatorlampor med olika färger. Räcker identiska motstånd för att garantera det? Svara med stöd av dina resultat.
Lämna in
Lämna Hive efter alla mätningar och återvänd hit. Markera laborationen som klar, kontrollera varje resultatrad och obligatoriskt svar och lämna sedan in aktiviteten.
Gör förhandsvisningen till ett klasspass
Fortsätt till LabsLand Teach för att använda lektionen med eleverna och granska kontots åtkomst.
Ny på LabsLand? Skapa ett lärarkonto