Teach-lektion
Varför behöver en lysdiod ett motstånd?
Jämför två skyddade kretsar med röd lysdiod vid samma spänning och förklara strömbegränsning.
Logga in med ett lärarkonto för att förbereda ett klasspass. Eleverna går med via en klasskod.
Ny på LabsLand? Skapa ett lärarkonto
Lärandemål
Jämföra strömmar beräknade från uppmätta motståndsspänningar vid 1 kΩ och 10 kΩ.
Förklara med mätstöd varför en lysdiod behöver strömbegränsning.
Förhandsvisning av elevaktiviteten
Aktivitetens innehåll
Endast förhandsvisning. Under ett klasspass kan eleverna fylla i svar och lämna in sitt arbete till läraren.
Komponenten som inte lyser
5 min
En liten indikatorlampa behöver ett motstånd trots att motståndet inte ger något användbart ljus. Slösar komponenten bara elektrisk energi eller har den en viktig uppgift? Jämför två kretsar med röd lysdiod vid 5 V. Bara det angivna motståndsvärdet ändras: 1 kΩ eller 10 kΩ.
Vilken krets tror du får störst ström? Förklara innan du mäter.
Jämför två skyddade kretsar
13 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 $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$; för 10 kΩ dividerar du spänningen i volt med 10 för att få mA. 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 lysdiod med 1 kΩ
Röd lysdiod med 1 kΩ
Öppna kretsen och kontrollera 5 V, 1 kΩ och läget likspänning. Gör en mätning och fyll i dess rad innan du lämnar Hive.
Tillgängligt under ett klasspass
Röd lysdiod med 10 kΩ
Röd lysdiod med 10 kΩ
Öppna kretsen och kontrollera 5 V, 10 kΩ och läget likspänning. Gör en mätning och fyll i dess rad innan du lämnar Hive.
Tillgängligt under ett klasspass
Resultat
Fyll i två rader: en med 1 kΩ och en med 10 kΩ, båda vid 5 V. Ange V_R i volt. För 1 kΩ gäller I(mA)=V_R; för 10 kΩ gäller I(mA)=V_R/10. Välj en kameraobservation och lämna extra rader tomma.
| Motstånd | Spänning över motstånd V | Beräknad ström mA | Kameraobservation |
|---|---|---|---|
Förklara motståndets uppgift
12 min
Använd mätvärdet för varje motstånd. Dividera strömmen med 1 kΩ med strömmen med 10 kΩ. Ange kvoten och visa de två strömmar du använde.
Vilket motstånd begränsade strömmen mest? Använd resultaten för att förklara varför det inte vore klokt att ta bort motståndet för att få indikatorlampan att lysa starkare.
Gjorde kameran den elektriska skillnaden lätt att se? Förklara varför strömmarna som bestämts från mätningar är starkare belägg än enbart fotografierna.
Vilken av de två testade kretsarna skulle du välja för en indikator med låg strömförbrukning? Motivera med strömmen och om ljuset gick att urskilja.
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