Teach บทเรียนในห้องปฏิบัติการระยะไกล

บทเรียน Teach

ไฟสามดวง แขนงอิสระ

ทดสอบสิ่งที่เกิดในแขนง LED เมื่อแขนงอื่นใช้แหล่งจ่ายร่วมกัน

  • อิเล็กทรอนิกส์-Hive
  • 40 min
  • มัธยมศึกษาตอนต้นช่วงปลายถึงมัธยมศึกษาตอนปลายช่วงต้น อายุ 14–16 ปี
  • ไทย
  • อิเล็กทรอนิกส์ · ฟิสิกส์ · เทคโนโลยี

ลงชื่อเข้าใช้ด้วยบัญชีผู้สอนเพื่อเตรียมเซสชันชั้นเรียน นักเรียนเข้าร่วมด้วยรหัสชั้นเรียน

แผนผังวงจร แหล่งจ่ายขั้วบวกผ่านตัวต้านทานไปยังแอโนดของ LED ส่วนแคโทดกลับไปยังศูนย์โวลต์ โวลต์มิเตอร์ต่อขนานกับตัวต้านทาน ไม่ได้ต่ออนุกรม
อิเล็กทรอนิกส์-Hive

ผลการเรียนรู้

  • เปรียบเทียบกระแสแขนงสีเขียวเมื่อมีหนึ่ง สอง และสามแขนงขนาน

  • อธิบายความเป็นอิสระของแขนงและแยกกระแสแขนงออกจากกระแสรวม

ตัวอย่างกิจกรรมของนักเรียน

เนื้อหากิจกรรม

ดูตัวอย่างเท่านั้น ในชั้นเรียน นักเรียนสามารถกรอกคำตอบและส่งงานให้ครูได้

1

เพิ่มไฟอีกดวงแล้วดวงอื่นเสียส่วนแบ่งหรือไม่?

5 min

ลองนึกว่าเพิ่มไฟแสดงสถานะบนแผงควบคุม กระแสของดวงแรกจะลดลงเพราะต้อง «แบ่ง» หรือไม่? Hive ให้เปรียบเทียบ LED สีเขียวดวงเดียว สีเขียวร่วมกับแดง และทั้งสามสี แต่ละแขนงมีตัวต้านทาน 1 kΩ ของตนเอง ทุกแขนงต่อระหว่างแหล่งจ่ายและกราวด์เดียวกัน

ที่แรงดันคงที่ 5 V คาดการณ์ว่าการเพิ่มแขนงสีแดงและเหลืองจะเปลี่ยนกระแสแขนงสีเขียวอย่างไร อธิบายเหตุผล

2

เพิ่มแขนง คงการวัดเดิม

22 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

ทางเดินขนานสามทางใช้แหล่งจ่ายขั้วบวกและศูนย์โวลต์ร่วมกัน แต่ละทางมีตัวต้านทาน 1 กิโลโอห์มของตนเองและ LED ที่ติดป้ายสีเขียว แดง หรือเหลือง โวลต์มิเตอร์วัดเฉพาะคร่อมตัวต้านทานแขนงสีเขียว

ไล่ตามหนึ่งแขนงครบจากแหล่งจ่ายถึงกราวด์ โวลต์มิเตอร์ต่อเฉพาะตัวต้านทานแขนงสีเขียว

การเปลี่ยนวงจร

เมื่อใช้วงจรหนึ่งเสร็จ ให้ออกจากเซสชัน Hive และกลับมายังกิจกรรมนี้ก่อนเปิดปุ่มห้องปฏิบัติการถัดไป แต่ละปุ่มโหลดวงจรของตนเอง อย่าใช้วงจรก่อนหน้าซ้ำหรือเปลี่ยนสายมัลติมิเตอร์

สีเขียวเท่านั้น

  1. สีเขียวเท่านั้น

  2. ยืนยัน 5 V และคงมัลติมิเตอร์คร่อม ตัวต้านทาน 1 kΩ ของแขนงสีเขียว วัด กรอกแถว สีเขียวเท่านั้น แล้วออกจาก Hive

ใช้งานได้ในคาบเรียน

สีเขียว + แดง

  1. สีเขียว + แดง

  2. ยืนยัน 5 V และคงมัลติมิเตอร์คร่อม ตัวต้านทาน 1 kΩ ของแขนงสีเขียว วัด กรอกแถว สีเขียว + แดง แล้วออกจาก Hive

ใช้งานได้ในคาบเรียน

สีเขียว + แดง + เหลือง

  1. สีเขียว + แดง + เหลือง

  2. ยืนยัน 5 V และคงมัลติมิเตอร์คร่อม ตัวต้านทาน 1 kΩ ของแขนงสีเขียว วัด กรอกแถว สีเขียว + แดง + เหลือง แล้วออกจาก Hive

ใช้งานได้ในคาบเรียน

วัดซ้ำสีเขียวเท่านั้น

  1. วัดซ้ำสีเขียวเท่านั้น

  2. เปิดวงจรสุดท้ายนี้ที่ 5 V วัดซ้ำคร่อมตัวต้านทานแขนงสีเขียว แล้วกรอก สีเขียวเท่านั้น วัดซ้ำ ตรวจสอบชื่ออุปกรณ์ อาจเป็นเครื่อง Hive จริงคนละเครื่อง

ใช้งานได้ในคาบเรียน

ผลการทดลอง

ใช้สี่แถวที่ 5 V ทุกครั้ง ในแต่ละวงจรมัลติมิเตอร์วัดเฉพาะตัวต้านทานแขนงสีเขียว ใส่ V_R เป็น V และ I_green เป็น mA (ค่าตัวเลขเท่ากันเมื่อใช้ 1 kΩ) สังเกต LED สีเขียว ไม่ใช่ความสว่างรวมของอุปกรณ์ ใช้ปุ่มวัดซ้ำสุดท้ายสำหรับแถวสุดท้ายและเว้นแถวที่เหลือว่าง

วงจร แรงดันตัวต้านทานแขนงสีเขียว V กระแสแขนงสีเขียว mA LED สีเขียวในกล้อง
3

แยกกระแสแขนงออกจากกระแสรวม

13 min

นำกระแสแขนงสีเขียวในวงจรสามสีลบด้วยกระแสครั้งแรกเมื่อมีสีเขียวเท่านั้น ระบุผลต่างพร้อมเครื่องหมายเป็น mA และแสดงสองค่าที่ใช้

การเพิ่มแขนงเปลี่ยนกระแสแขนงสีเขียวมากหรือไม่? ใช้ทั้งสามการจัดวงจรและการวัดซ้ำอธิบายข้อสรุปที่ผลสนับสนุน

ตอบเป็นข้อความโดยไม่เปลี่ยนวงจร ค่ามัลติมิเตอร์นี้ให้กระแสรวมที่จ่ายแก่ทั้งสามแขนงหรือไม่? อธิบายว่าหากระแสใดได้ และต้องวัดอะไรเพิ่มเพื่อหากระแสรวม

จะตรวจสอบอะไรก่อนอธิบายว่าความต่างเล็กน้อยระหว่างการวัดเกิดจากแขนงที่เพิ่ม?

ส่งงาน

เมื่อวัดครบแล้ว ให้ออกจาก Hive และกลับมาที่นี่ ทำเครื่องหมายว่าปฏิบัติการเสร็จแล้ว ตรวจสอบทุกแถวและคำตอบที่จำเป็น จากนั้นส่งกิจกรรม

เปลี่ยนตัวอย่างนี้ให้เป็นเซสชันชั้นเรียนจริง

ไปยัง LabsLand Teach เพื่อใช้บทเรียนนี้กับนักเรียนและตรวจสอบสิทธิ์ของบัญชีคุณ