Teach Lektioner med fjärrlaboratorier

Teach-lektion

Tre lampor, oberoende grenar

Undersök vad som händer i en lysdiodgren när andra grenar delar dess matning.

  • Elektronik - Hive
  • 40 min
  • Högstadiet och gymnasiets början, 14–16 år
  • sv
  • Electronics · Physics · Technology

Logga in med ett lärarkonto för att förbereda ett klasspass. Eleverna går med via en klasskod.

Kretsschema: den positiva matningen går via ett motstånd till lysdiodens anod; katoden går tillbaka till noll volt. En voltmeter är parallellkopplad över motståndet, inte seriekopplad.
Elektronik - Hive

Lärandemål

  • Jämföra strömmen i den gröna grenen med en, två och tre parallella grenar.

  • Förklara grenarnas oberoende och skilja grenström från totalström.

Förhandsvisning av elevaktiviteten

Aktivitetens innehåll

Endast förhandsvisning. Under ett klasspass kan eleverna fylla i svar och lämna in sitt arbete till läraren.

1

Tar en extra lampa något från de andra?

5 min

Tänk dig att du lägger till en indikatorlampa på en kontrollpanel. Får den första mindre ström eftersom den nu måste «dela»? Med Hive kan du jämföra en grön lysdiod ensam, grön tillsammans med röd och alla tre färgerna. Varje gren har ett eget motstånd på 1 kΩ; alla grenar ligger mellan samma matning och jord.

Förutsäg vid fasta 5 V hur tillägg av röda och gula grenar påverkar strömmen i den gröna grenen. Förklara ditt resonemang.

2

Lägg till grenar, behåll samma mätning

22 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.

Kretsschema: den positiva matningen går via ett motstånd till lysdiodens anod; katoden går tillbaka till noll volt. En voltmeter är parallellkopplad över motståndet, inte seriekopplad.

Läs av spänningen över motståndet för att beräkna strömmen genom grenen. A och K anger lysdiodens anslutningar.

Tre parallella vägar delar positiv matning och noll volt. Varje väg har ett eget motstånd på 1 kiloohm och en märkt grön, röd eller gul lysdiod. Voltmetern mäter bara över den gröna grenens motstånd.

Följ en hel gren från matning till jord. Voltmetern är bara ansluten över den gröna grenens motstånd.

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.

Bara grön

  1. Bara grön

  2. Kontrollera 5 V och behåll mätaren över den gröna grenens motstånd på 1 kΩ. Mät, fyll i raden Bara grön och lämna Hive.

Tillgängligt under ett klasspass

Grön + röd

  1. Grön + röd

  2. Kontrollera 5 V och behåll mätaren över den gröna grenens motstånd på 1 kΩ. Mät, fyll i raden Grön + röd och lämna Hive.

Tillgängligt under ett klasspass

Grön + röd + gul

  1. Grön + röd + gul

  2. Kontrollera 5 V och behåll mätaren över den gröna grenens motstånd på 1 kΩ. Mät, fyll i raden Grön + röd + gul och lämna Hive.

Tillgängligt under ett klasspass

Upprepa bara grön

  1. Upprepa bara grön

  2. Öppna den sista kretsen vid 5 V, mät över den gröna grenens motstånd igen och fyll i Bara grön, upprepning. Kontrollera utrustningens namn: det kan vara en annan fysisk Hive.

Tillgängligt under ett klasspass

Resultat

Använd fyra rader, alltid vid 5 V. Mätaren mäter bara över den gröna grenens motstånd i varje krets. Ange V_R i V och I_green i mA (samma talvärde med 1 kΩ). Observera den gröna lysdioden, inte utrustningens sammanlagda ljusstyrka. Använd den sista upprepningsknappen för sista raden och lämna extra rader tomma.

Krets Spänning över gröna grenens motstånd V Ström i gröna grenen mA Grön lysdiod i kameran
3

Skilj grenström från totalström

13 min

Subtrahera den första strömmen med bara grön från strömmen i den gröna grenen med tre färger. Ange skillnaden med tecken i mA och visa de två använda värdena.

Ändrades strömmen i den gröna grenen mycket när fler grenar lades till? Använd de tre konfigurationerna och upprepningen för att förklara vad dina resultat stöder.

Svara skriftligt utan att ändra kretsen: ger detta mätvärde den totala strömmen till alla tre grenarna? Förklara vilken ström det ger och vilka ytterligare mätningar som behövs för totalen.

Vad skulle du kontrollera innan du förklarar en liten skillnad mellan mätningar med en extra gren?

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.