Teach-lektion
När börjar en lysdiod lysa?
Ändra spänningen, observera en verklig grön lysdiod och undersök strömmen med spänningsmätningar över motståndet.
Logga in med ett lärarkonto för att förbereda ett klasspass. Eleverna går med via en klasskod.
Ny på LabsLand? Skapa ett lärarkonto
Lärandemål
Använda sex mätningar för att koppla ändringar i matningsspänningen till beräknad ström genom lysdioden.
Skilja en kameraobservation från en elektrisk mätning och en uppskattning.
Förhandsvisning av elevaktiviteten
Aktivitetens innehåll
Endast förhandsvisning. Under ett klasspass kan eleverna fylla i svar och lämna in sitt arbete till läraren.
Mer än bara tänd eller släckt
5 min
Den lilla indikatorlampan på en laddare verkar enkel: den lyser eller är mörk. Men vad händer när matningsspänningen ökar? Du ska undersöka en grön lysdiod, behålla dess motstånd på 1 kΩ och jämföra kamerabilden med en elektrisk mätning.
Förutsäg innan du öppnar Hive hur strömmen och det synliga ljuset förändras mellan 1 och 5 V. Motivera din förutsägelse; den behöver inte visa sig vara rätt.
Undersök ljuset
18 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.
Innan du mäter
Innan du mäter. Mätaren är kopplad över motståndet. Förklara med egna ord vad den mäter och hur du kan använda värdet för att beräkna strömmen genom lysdioden. Kontrollera ditt resonemang med förklaringen ovan innan du öppnar laboratoriet.
Öppna den gröna lysdioden
Öppna den gröna lysdioden
Öppna kretsen med den gröna lysdioden nedan. Den startar vid 1 V, med mätaren över motståndet på 1 kΩ.
Följ de sex spänningsinställningarna i resultattabellen och ändra bara den positiva matningen. Klicka på Perform Measurement vid varje inställning.
För den sista avläsningen ställer du tillbaka matningen på 3 V och behåller alla andra inställningar. Anteckna det nya resultatet utan att vänta dig exakt samma värde.
Avsluta Hive-sessionen när tabellen är komplett.
Tillgängligt under ett klasspass
Resultat
Fyll i sex rader i ordning: 1, 2, 3, 4, 5 V och sedan 3 V igen. Ange efter varje mätning V_R i volt, beräkna I i mA och välj en kameraobservation. Sista raden upprepar 3 V; lämna extra rader tomma.
| Omgång | Inställd spänning V | Spänning över motstånd V | Beräknad ström mA | Kameraobservation |
|---|---|---|---|---|
Förklara resultaten
12 min
Använd din första rad vid 3 V. Ange strömmen i mA och visa hur du beräknade den från V_R och 1 kΩ.
Vad hände med strömmen när matningsspänningen ökade? Stöd förklaringen med två rader och ange om lika stora steg på 1 V gav lika stora strömändringar.
Jämför dina två rader vid 3 V. Vad kan du kontrollera med dem? Varför kan varken en mörk kamerabild eller ritningen ensam bevisa att strömmen är exakt noll?
En indikatorlampa är svår att se på ett fotografi. Vilken elektrisk storhet skulle du kontrollera innan du bestämmer att den inte leder? Hur skulle du ta reda på den här?
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