Teach บทเรียนในห้องปฏิบัติการระยะไกล

บทเรียน Teach

LED ต่างสีทำงานเหมือนกันหรือไม่?

เปรียบเทียบ LED สามสีด้วยค่าความต้านทานเดียวกันและแรงดันแหล่งจ่ายสองค่า

  • อิเล็กทรอนิกส์-Hive
  • 45 min
  • มัธยมศึกษาตอนต้นช่วงปลายถึงมัธยมศึกษาตอนปลายช่วงต้น อายุ 14–16 ปี
  • ไทย
  • อิเล็กทรอนิกส์ · ฟิสิกส์ · เทคโนโลยี
ทดลองใช้บทเรียนนี้กับชั้นเรียนของคุณ มีรหัสชั้นเรียนไหม?

ลงชื่อเข้าใช้ด้วยบัญชีผู้สอนเพื่อเตรียมเซสชันชั้นเรียน นักเรียนเข้าร่วมด้วยรหัสชั้นเรียน

แผนผังวงจร แหล่งจ่ายขั้วบวกผ่านตัวต้านทานไปยังแอโนดของ LED ส่วนแคโทดกลับไปยังศูนย์โวลต์ โวลต์มิเตอร์ต่อขนานกับตัวต้านทาน ไม่ได้ต่ออนุกรม
อิเล็กทรอนิกส์-Hive

ผลการเรียนรู้

  • เปรียบเทียบค่าทางไฟฟ้าของ LED สามสีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดเท่ากัน

  • ประมาณแรงดัน LED จากค่าแหล่งจ่ายที่ตั้งและแรงดันตัวต้านทานที่วัด พร้อมระบุข้อจำกัด

เพิ่มเติมสำหรับห้องปฏิบัติการนี้

ตัวอย่างกิจกรรมของนักเรียน

เนื้อหากิจกรรม

ดูตัวอย่างเท่านั้น ในชั้นเรียน นักเรียนสามารถกรอกคำตอบและส่งงานให้ครูได้

1

แหล่งจ่ายเดียวกัน ต่างสี

5 min

แผงควบคุมอาจมีไฟแสดงสถานะสีแดง เหลือง และเขียวที่ต่อกับแหล่งจ่ายเดียวกัน การใช้แหล่งจ่ายร่วมหมายความว่า LED ทุกดวงมีกระแสเท่ากันหรือไม่? ศึกษาแต่ละสีด้วยตัวต้านทาน 1 kΩ ที่ 3 V และ 5 V ใช้มัลติมิเตอร์เป็นหลักในการเปรียบเทียบทางไฟฟ้า ไม่ใช้ความสว่างในภาพ

คาดการณ์ว่าทั้งสามสีจะมีกระแสเท่ากันที่ 3 V หรือไม่ ให้เหตุผลโดยไม่สมมติลำดับของสี

2

เปรียบเทียบภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน

25 min

ทำความเข้าใจวงจร

ปุ่มห้องปฏิบัติการจะเปิดวงจรที่ต่อไว้แล้วบนอุปกรณ์จริง แขนง คือทางเดินกระแสที่มีตัวต้านทานและ LED โดย LED มีแอโนด (A) และแคโทด (K) ซึ่งจัดทิศทางไว้แล้ว เลือก แหล่งจ่ายไฟ DC เพื่ออ่านหรือเปลี่ยนแหล่งจ่ายขั้วบวก และ มัลติมิเตอร์ เพื่ออ่านแรงดันที่วัดได้ กด ดำเนินการวัด หลังเปลี่ยนค่าแต่ละครั้ง แล้วรอให้ผลและภาพอุปกรณ์อัปเดต การเปลี่ยนการตั้งค่าเพียงอย่างเดียวไม่ทำให้เกิดผลใหม่ หากปรับแรงดันด้วยแป้นพิมพ์ ให้ย้ายโฟกัสไปที่ปุ่มหมุน ลูกศรซ้าย/ขวาเปลี่ยนขนาดขั้นการปรับ ส่วนขึ้น/ลงเปลี่ยนค่า ตรวจสอบแรงดันที่แสดงก่อนวัด

มัลติมิเตอร์อ่านแรงดัน คร่อมตัวต้านทาน ซึ่งแทนด้วย $V_R$ บันทึกค่า VDC เป็นโวลต์ หากเป็น mV ให้หารด้วย 1 000 เช่น 240 mV = 0.240 V หากหน้าจอแสดง uV (ไมโครโวลต์, µV) ให้หารด้วย 1 000 000 เช่น 300 uV = 0.000300 V สำหรับตัวต้านทาน 1 kΩ จะได้ $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$ ดังนั้นกระแสจึงคำนวณจากแรงดันที่วัดได้และค่าความต้านทานที่ระบุ

ใช้ ภาพจากกล้อง สังเกตแสงจริง ส่วน ความสว่างโดยประมาณ ในภาพวงจรเป็นการแสดงผลครั้งล่าสุด ไม่ใช่การวัดแสง ให้ปิดตัวเลือกนี้เมื่อเปรียบเทียบภาพจากกล้อง หากแสงสะท้อนทำให้แยกแสง LED ไม่ได้ ให้เลือก ไม่ชัดเจน โดยไม่สรุปว่า LED ดับ อุปกรณ์มีไฟแสดงสถานะอื่นด้วย หากมอง LED ของวงจรไม่ชัด ให้คงวงจรและแรงดันเดิม แล้วกด ดำเนินการวัด อีกหนึ่งครั้ง รอผลและภาพอัปเดต จากนั้นสังเกต LED ใหม่ จดค่าครั้งแรก ค่าที่วัดซ้ำ และการเปลี่ยนแปลงการมองเห็นอย่างสั้น ๆ ในคำตอบเขียน แล้วใช้ผลครั้งซ้ำในตาราง หากยังแยก LED ได้ยาก ให้เลือก ไม่ชัดเจน อย่าสรุปจากไฟดวงอื่นหรือวัดซ้ำไปเรื่อย ๆ จนได้คำตอบที่คาดหวัง

อ่านชื่ออุปกรณ์ใต้ผลแต่ละครั้ง การวัดต่อเนื่องอาจใช้เครื่อง Hive จริงคนละเครื่อง ความต่างเล็กน้อยจึงอาจเกิดจากชิ้นส่วนต่างกัน ผลที่ระบุว่าเป็นบันทึกก่อนหน้าไม่ใช่การวัดใหม่ที่เป็นอิสระ

คงการป้องกันวงจรไว้

คงสายต่อและตัวต้านทานที่เตรียมไว้ ใช้เฉพาะ แหล่งจ่ายขั้วบวก 0–5 V โดยตั้งค่า 1 ถึง 5 V ในกิจกรรมนี้ อย่าต่อ LED เข้ากับแหล่งจ่ายโดยตรง อย่าเปลี่ยนแหล่งจ่ายอื่นหรือเครื่องกำเนิดสัญญาณ มัลติมิเตอร์ต่อ คร่อมตัวต้านทาน ไว้แล้ว ให้คงโหมด แรงดัน DC ห้ามเปลี่ยนเป็นโหมดกระแสหรือความต้านทาน

แผนผังวงจร แหล่งจ่ายขั้วบวกผ่านตัวต้านทานไปยังแอโนดของ LED ส่วนแคโทดกลับไปยังศูนย์โวลต์ โวลต์มิเตอร์ต่อขนานกับตัวต้านทาน ไม่ได้ต่ออนุกรม

อ่านแรงดันคร่อมตัวต้านทานเพื่อคำนวณกระแสในแขนงนั้น A และ K ระบุขั้วของ LED

การเปลี่ยนวงจร

เมื่อใช้วงจรหนึ่งเสร็จ ให้ออกจากเซสชัน Hive และกลับมายังกิจกรรมนี้ก่อนเปิดปุ่มห้องปฏิบัติการถัดไป แต่ละปุ่มโหลดวงจรของตนเอง อย่าใช้วงจรก่อนหน้าซ้ำหรือเปลี่ยนสายมัลติมิเตอร์

สีแดง

  1. สีแดง

  2. เปิดวงจรและเปลี่ยนแหล่งจ่ายขั้วบวกจากค่าเริ่มต้น 5 V เป็น 3 V วัดแล้วกรอกแถว สีแดง, 3 V เปลี่ยนเป็น 5 V วัดแล้วกรอก สีแดง, 5 V คงตัวต้านทาน 1 kΩ และการต่อมัลติมิเตอร์ไว้

ใช้งานได้ในคาบเรียน

สีเขียว

  1. สีเขียว

  2. เปิดวงจรและเปลี่ยนแหล่งจ่ายขั้วบวกจากค่าเริ่มต้น 5 V เป็น 3 V วัดแล้วกรอกแถว สีเขียว, 3 V เปลี่ยนเป็น 5 V วัดแล้วกรอก สีเขียว, 5 V คงตัวต้านทาน 1 kΩ และการต่อมัลติมิเตอร์ไว้

ใช้งานได้ในคาบเรียน

สีเหลือง

  1. สีเหลือง

  2. เปิดวงจรและเปลี่ยนแหล่งจ่ายขั้วบวกจากค่าเริ่มต้น 5 V เป็น 3 V วัดแล้วกรอกแถว สีเหลือง, 3 V เปลี่ยนเป็น 5 V วัดแล้วกรอก สีเหลือง, 5 V คงตัวต้านทาน 1 kΩ และการต่อมัลติมิเตอร์ไว้

ใช้งานได้ในคาบเรียน

ผลการทดลอง

กรอกหกแถว เริ่มที่ 3 V แล้ว 5 V สำหรับแต่ละสี บันทึก V_R ที่วัด คำนวณ I(mA)=V_R(V) แล้วประมาณ V_LED = แรงดันที่ตั้ง − V_R แรงดัน LED นี้เป็นค่าประมาณ เพราะค่าที่ตั้งแหล่งจ่ายไม่ใช่การวัดแรงดันแยกต่างหาก เลือกการสังเกตจากกล้องและเว้นแถวที่เหลือว่าง

สี LED แรงดันที่ตั้ง V แรงดันคร่อมตัวต้านทาน V กระแสที่คำนวณ mA แรงดัน LED โดยประมาณ V การสังเกตจากกล้อง
3

สีบอกอะไรเรา?

15 min

ใช้ LED สีเขียวที่ 5 V ระบุแรงดันโดยประมาณเป็น V และแสดงการลบโดยใช้แรงดันตัวต้านทานที่วัด

ที่ 3 V กระแสทั้งสามต่างชัดเจนหรือใกล้กันเกินกว่าจะแยกอย่างมั่นใจ? อ้างค่าที่ได้ แล้วตรวจสอบว่าค่าที่ 5 V สนับสนุนข้อสรุปเดียวกันหรือไม่

ทำไมจึงไม่ควรนำเสนอแรงดัน LED โดยประมาณเป็นค่าคงที่แม่นยำสำหรับ LED สีแดง เหลือง หรือเขียวทุกตัว?

ผู้ออกแบบต้องการกระแสเท่ากันในไฟแสดงสถานะสามสี ตัวต้านทานเหมือนกันเพียงพอที่จะรับประกันหรือไม่? ตอบโดยอิงผลของนักเรียน

ส่งงาน

เมื่อวัดครบแล้ว ให้ออกจาก Hive และกลับมาที่นี่ ทำเครื่องหมายว่าปฏิบัติการเสร็จแล้ว ตรวจสอบทุกแถวและคำตอบที่จำเป็น จากนั้นส่งกิจกรรม

เปลี่ยนตัวอย่างนี้ให้เป็นเซสชันชั้นเรียนจริง

ไปยัง LabsLand Teach เพื่อใช้บทเรียนนี้กับนักเรียนและตรวจสอบสิทธิ์ของบัญชีคุณ

ทดลองใช้บทเรียนนี้กับชั้นเรียนของคุณ