บทเรียน Teach
LED เริ่มสว่างเมื่อใด?
เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า สังเกต LED สีเขียวจริง และศึกษากระแสไฟฟ้าจากการวัดที่ตัวต้านทาน
ลงชื่อเข้าใช้ด้วยบัญชีผู้สอนเพื่อเตรียมเซสชันชั้นเรียน นักเรียนเข้าร่วมด้วยรหัสชั้นเรียน
เพิ่งเริ่มใช้ LabsLand ใช่ไหม? สร้างบัญชีครู
ผลการเรียนรู้
ใช้การวัดหกครั้งเชื่อมโยงการเปลี่ยนแรงดันแหล่งจ่ายกับกระแส LED ที่คำนวณได้
แยกแยะการสังเกตจากกล้อง การวัดทางไฟฟ้า และค่าประมาณ
ตัวอย่างกิจกรรมของนักเรียน
เนื้อหากิจกรรม
ดูตัวอย่างเท่านั้น ในชั้นเรียน นักเรียนสามารถกรอกคำตอบและส่งงานให้ครูได้
มากกว่าแค่ติดหรือดับ
5 min
ไฟแสดงสถานะเล็ก ๆ บนเครื่องชาร์จดูเรียบง่าย คือสว่างหรือมืด แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเพิ่มแรงดันแหล่งจ่าย? นักเรียนจะศึกษา LED สีเขียวโดยคงตัวต้านทาน 1 kΩ ไว้ แล้วเปรียบเทียบภาพจากกล้องกับการวัดทางไฟฟ้า
ก่อนเปิด Hive ให้คาดการณ์ว่ากระแสและแสงที่มองเห็นจะเปลี่ยนอย่างไรเมื่อเพิ่มแรงดันจาก 1 เป็น 5 V พร้อมให้เหตุผล การคาดการณ์ไม่จำเป็นต้องตรงกับผลจริง
สำรวจแสง
18 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
อ่านแรงดันคร่อมตัวต้านทานเพื่อคำนวณกระแสในแขนงนั้น A และ K ระบุขั้วของ LED
ก่อนวัด
ก่อนวัด มัลติมิเตอร์ต่อคร่อมตัวต้านทาน อธิบายด้วยคำของตนเองว่าเครื่องวัดอะไร และจะใช้ค่าที่อ่านได้คำนวณกระแส LED อย่างไร ตรวจสอบเหตุผลกับคำอธิบายข้างต้นก่อนเปิดห้องปฏิบัติการ
เปิด LED สีเขียว
เปิด LED สีเขียว
เปิดวงจร LED สีเขียวด้านล่าง วงจรเริ่มที่ 1 V โดยมัลติมิเตอร์ต่อคร่อม ตัวต้านทาน 1 kΩ
ทำตามแรงดันทั้งหกค่าตามตารางผล โดยเปลี่ยนเฉพาะแหล่งจ่ายขั้วบวก กด ดำเนินการวัด ทุกค่าที่ตั้ง
สำหรับค่าครั้งสุดท้าย ให้ปรับแหล่งจ่ายขั้วบวกกลับเป็น 3 V และคงค่าอื่นทั้งหมด บันทึกผลใหม่โดยไม่คาดหวังว่าจะตรงกันทุกหลัก
สิ้นสุดเซสชัน Hive เมื่อกรอกตารางครบ
ใช้งานได้ในคาบเรียน
ผลการทดลอง
กรอกหกแถวตามลำดับ 1, 2, 3, 4, 5 V แล้วกลับเป็น 3 V หลังวัดแต่ละครั้ง ให้กรอก V_R เป็นโวลต์ คำนวณ I เป็น mA และเลือกสิ่งที่สังเกตจากกล้อง แถวสุดท้ายวัดซ้ำที่ 3 V เว้นแถวที่เหลือว่างไว้
| ครั้ง | แรงดันที่ตั้ง V | แรงดันคร่อมตัวต้านทาน V | กระแสที่คำนวณ mA | การสังเกตจากกล้อง |
|---|---|---|---|---|
อธิบายผล
12 min
ใช้แถวแรกที่ 3 V ระบุกระแสเป็น mA และแสดงวิธีคำนวณจาก V_R และ 1 kΩ
เมื่อเพิ่มแรงดันแหล่งจ่าย กระแสเปลี่ยนอย่างไร? ใช้ข้อมูลสองแถวสนับสนุนคำอธิบาย และระบุว่าการเพิ่มครั้งละ 1 V เท่ากันทำให้กระแสเปลี่ยนเท่ากันหรือไม่
เปรียบเทียบสองแถวที่ 3 V ทั้งสองแถวช่วยตรวจสอบอะไร? เพราะเหตุใดภาพกล้องที่มืดหรือภาพวงจรเพียงอย่างเดียวจึงไม่พิสูจน์ว่ากระแสเป็นศูนย์พอดี?
ไฟแสดงสถานะมองเห็นยากในภาพ นักเรียนจะตรวจสอบปริมาณทางไฟฟ้าใดก่อนสรุปว่าไม่มีกระแส และจะหาปริมาณนั้นในกิจกรรมนี้อย่างไร?
ส่งงาน
เมื่อวัดครบแล้ว ให้ออกจาก Hive และกลับมาที่นี่ ทำเครื่องหมายว่าปฏิบัติการเสร็จแล้ว ตรวจสอบทุกแถวและคำตอบที่จำเป็น จากนั้นส่งกิจกรรม
เปลี่ยนตัวอย่างนี้ให้เป็นเซสชันชั้นเรียนจริง
ไปยัง LabsLand Teach เพื่อใช้บทเรียนนี้กับนักเรียนและตรวจสอบสิทธิ์ของบัญชีคุณ
เพิ่งเริ่มใช้ LabsLand ใช่ไหม? สร้างบัญชีครู