Выкарыстанне закона Ома для пабудовы дзельніка напругі

Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)

Неабходныя матэрыялы (усе матэрыялы можна выкарыстоўваць паўторна)

• Мультиметр 
• Макет з дротам 
• калькулятар 
• Святлодыёд - супер чырвоны, празрысты аб'ектыў 
• 9В шчолачная батарэя 
• Трымальнік батарэі 9V з праваднымі вывадамі 
• Рэзістар: 100 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 150 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 220 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 330 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 470 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 560 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 680 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 820 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 910 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5% 
• Рэзістар: 1000 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

матэрыялы

• Выкарыстоўвайце будаўнічыя матэрыялы

Працэс

Студэнты правяраюць свае схемы, запальваючы святлодыёдную лямпачку. Студэнты павінны прадказаць, а затым вымераць значэнні выхаднога напружання сваіх схем з дапамогай мультиметра

Design Challenge

Вы з'яўляецеся часткай каманды інжынераў, якія ставяць перад сабой задачу зразумець, як працуе закон Ома, і прымяніць яго. Вы даведаецеся, як чытаць коды рэзістараў, што такое макет і як разлічваць значэнні рэзістараў. Затым ваша каманда будзе выкарыстоўваць макет для стварэння схемы падзелу напругі, якая можа асвятляць святлодыёд (святлодыёдная лямпа). Вы павінны прадказаць і вымераць з дапамогай мультиметра значэнне выхаднога напружання вашай схемы. 

Крытэрыі 

• Выкарыстоўвайце макет для пабудовы схемы падзелу напругі
• Для вымярэння значэнняў выхаднога напружання выкарыстоўвайце мультиметр

Constraints

• Выкарыстоўвайце толькі прадстаўленыя матэрыялы.

1. Разбіце клас на каманды па 2 чалавекі.
2. Раздайце ліст з выкарыстаннем закона Ома для стварэння працоўнага ліста дзельніка напружання, а таксама некалькі лістоў паперы для эскізавання канструкцый. 
3. Абмяркуйце тэмы ў раздзеле "Падказкі" і праглядзіце раздзел "Дапаможнік для настаўнікаў". Спытайце студэнтаў, ці ведаюць яны, як працуе схема. Што адбываецца, калі вы ўключаеце або выключаеце святло?
   
4. Азнаёмцеся з працэсам інжынернага праектавання, праектаваннем, крытэрыямі, абмежаваннямі і матэрыяламі. 
5. Каб падрыхтавацца да заняткаў, праглядзіце Дадаткі 1, 2 і 3 настаўніка і інфармацыйны ліст дзельніка напругі. 
6. Дайце кожнай камандзе камплект матэрыялаў.
7. Пакажыце вучням завяршыць Крок 1 - Коды рэзістараў. Студэнты разглядаюць раздатачны матэрыял па каляровых кодах рэзістараў, а затым вызначаюць каляровыя коды рэзістараў у камплекце матэрыялаў. Знайшоўшы кожны рэзістар у камплекце, студэнты могуць вымераць і запісаць супраціў і вызначыць, ці значэнне знаходзіцца ў межах дапуску.
8. Пакажыце вучням завяршыць Крок 2 - Разуменне макетаў. Платы звычайна маюць шэрагі адтулін па кожным краі, якія злучаюцца паміж сабой. Затым, ідучы перпендыкулярна краёвым адтулінам, ёсць больш кароткія шэрагі з адтулінамі, злучанымі разам. Часта макеты разбіваюцца на дзве паловы, так што інтэгральную схему можна размясціць пасярэдзіне дошкі. Для гэтых дошак на кожным баку раскола будзе мноства адтулін, якія злучаюцца паміж сабой, але не звязаны праз раздзел. Запрасіце студэнтаў вывучыць макеты, знойдзеныя ў іх наборах. У месцах, прадстаўленых на іх аркушах, прапануйце студэнтам намаляваць схемы некаторых злучэнняў на макетах і як макеты можна выкарыстоўваць для пабудовы схемы падзелу напругі.
   
   Прапануеце студэнтам вывучыць макеты, знойдзеныя ў іх наборах. У месцах, прадстаўленых на іх аркушах, прапануйце студэнтам намаляваць схемы некаторых злучэнняў на макетах і як макеты можна выкарыстоўваць для пабудовы схемы падзелу напругі.
9. Пакажыце вучням завяршыць Крок 3 - Стварэнне дзельніка напругі. Выкарыстоўваючы схему і рэзістары ў камплекце ўрока, прапануеце студэнтам пабудаваць дзельнік напругі з дапамогай батарэі 9В, R1 = 820 Ом і R2 = 470 Ом. Затым студэнты могуць прадказаць і вымераць выходнае напружанне для сваіх дзельнікаў напругі і запісаць інфармацыю на свае працоўныя лісты.
10. Пакажыце вучням завяршыць Крок 4 - Стварэнне дзельніка напругі для жаданага выхаду. Выкарыстоўваючы схему дзельніка напругі, кіньце студэнтам задачу выбраць R1 і R2 з камплекта ўрока для атрымання выходных напружанняў, пералічаных на іх аркушы.
11. Пакажыце вучням завяршыць Крок 5 - Стварэнне святлодыёднай схемы. Схема для асвятлення святлодыёда (СВД) вельмі падобная да схемы дзельніка напругі. Святлодыёдная схема замяняе R1 святлодыёдам. Для святлодыёда ў гэтай канфігурацыі V1 будзе пастаянным напругай, незалежна ад агульнага току. Такім чынам, для гэтых схем V2 таксама вядомы. Для аптымальнай працы святлодыёдам патрабуецца пэўная колькасць току. Гэта называецца токам зрушэння. Такім чынам, калі V2 і ток зрушэння вядомыя, студэнты могуць вылічыць значэнне для R2.Пакажыце вучням выканаць практыкаванні на сваіх аркушах.
    
    Пакажыце вучням выканаць практыкаванні на сваіх аркушах.
12. Для атрымання дадатковай інфармацыі па гэтай тэме глядзіце раздзел «Капаць глыбей».
    

Ідэі пашырэння  

• Стварыце табліцу Excel, якая прадказвае ўсе магчымыя выходныя напружання з улікам выбару рэзістараў і батарэй.  
• Выдаліце ​​R2 з ланцуга. Заменіце R1 на самае вялікае даступнае значэнне. Падключыце мультиметр да вымярэння V2, выкарыстоўваючы ўнутраны супраціў мультиметра замест R2. Выкарыстоўвайце вымеранае напружанне для разліку ўнутранага супраціву мультиметра.

Урок можна прайсці ўсяго за 1 клас для старэйшых школьнікаў. Аднак, каб дапамагчы студэнтам не адчуваць прыспешлівасці і забяспечыць поспех студэнтаў (асабліва для малодшых школьнікаў), падзеліце ўрок на два перыяды, даючы студэнтам больш часу на мазгавы штурм, тэставанне ідэй і дапрацоўку іх дызайну. Правядзіце тэставанне і аналіз у наступны класны час.

• Ланцуг: Поўны шлях, вакол якога можа цячы электрычнасць
• Абмежаванні: абмежаванні з матэрыялам, часам, памерам каманды і г.д.
• Крытэрыі: умовы, якім павінен задавальняць дызайн, напрыклад, агульны памер і г.д.
• Інжынеры: вынаходнікі і вырашальнікі праблем свету. Дваццаць пяць асноўных спецыяльнасцяў прызнаны ў інжынерыі (паглядзець інфаграфіку).
• Працэс інжынернага праектавання: інжынеры-тэхнолагі выкарыстоўваюць для вырашэння праблем. 
• Інжынерныя звычкі розуму (EHM): шэсць унікальных спосабаў мыслення інжынераў.
• Ітэрацыя: тэставанне і рэдызайн - гэта адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі паўтораў).
• Святлодыёд: святлодыёд. Паўправадніковы прыбор, які вырабляе святло з электрычнасці.
• Мультыметр: электронны вымяральны інструмент, які ўяўляе сабой камбінацыю некалькіх інструментаў у адным блоку.
• Закон Ома: спосаб працякання току праз супраціў, калі на кожным канцы супраціўлення прыкладаецца розны электрычны патэнцыял (напружанне).
• Прататып: рабочая мадэль рашэння для тэставання.
• Рэзістар: частка электрычнай ланцуга, якая супраціўляецца або абмяжоўвае магутнасць электрычнага току ў ланцугу.
• Напружанне: назва электрычнай сілы, якая выклікае паток электронаў. Гэта мера рознасці патэнцыялаў паміж двума кропкамі ў ланцугу.
• Дзельнік напружання: электрычная схема, якая стварае выхаднае напружанне, прапарцыйнае ўваходнаму напружанню.

Падключэнне да Інтэрнэту

• IEEE Global History Network 
• Нацыянальны савет настаўнікаў матэматыкі Прынцыпы і стандарты школьнай матэматыкі  

Рэкамендуемы літаратура

• Закон Ома, разлік электрычнай матэматыкі і падзенне напружання Том Генры. (ISBN: 978-0945495260)  
• Навучыце сябе электрычнасці і электроніцы, чацвёртае выданне (мяккая вокладка) Стэна Гібіліска. (ISBN: 978-0071459334)  
• Электратэхніка 101: Усё, што вы павінны былі вывучыць у школе, але, верагодна, не Дарэн Эшбі. (ISBN: 978-1856175067)

Пісьменніцкая дзейнасць 

Даследуйце жыццё і творчасць Георга Ома і напішыце старонку пра тое, як яго адкрыцці паўплывалі на сучасную электроніку.

Прывядзенне ў адпаведнасць з рамкамі навучальных праграм 

нататка: Планы ўрокаў гэтай серыі ўзгадняюцца з адным або некалькімі з наступных набораў стандартаў:  • Стандарты навуковай адукацыі ЗША (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962) • Навуковыя стандарты наступнага пакалення ЗША (http://www.nextgenscience.org/)  • Стандарты Міжнароднай тэхналагічнай адукацыйнай асацыяцыі тэхналагічнай пісьменнасці (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf) 

• Прынцыпы і стандарты школьнай матэматыкі Нацыянальнага савета настаўнікаў матэматыкі ЗША (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909) 
• Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты ЗША па матэматыцы (http://www.corestandards.org/Math) • Стандарты інфарматыкі K-12 Асацыяцыі настаўнікаў інфарматыкі (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html) 

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 5-8 класы (ва ўзросце 10-14 гадоў) ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца 

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў  
• Разуменне навуковых пошукаў  

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі 

У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне ✦ Перадача энергіі  

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 9-12 класы (ва ўзросце 15-18 гадоў) ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца 

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў  
• Разуменне навуковых пошукаў  

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі  

У выніку сваёй дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне ✦ Узаемадзеянне энергіі і матэрыі  

Навуковыя стандарты наступнага пакалення 3-5 класы (узрост 8-11) Энергетыка

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць: 

✦ 4-PS3-4. Ужывайце навуковыя ідэі для распрацоўкі, тэсціравання і ўдасканалення прылады, якая пераўтворыць энергію з адной формы ў іншую. 

Навуковыя стандарты наступнага пакалення 6-8 класы (узрост 11-14) Рух і ўстойлівасць: сілы і ўзаемадзеянне

✦ MS-PS2-3. Задавайце пытанні аб дадзеных, каб вызначыць фактары, якія ўплываюць на сілу электрычных і магнітных сіл. 

Навуковыя стандарты наступнага пакалення 9-12 класы (узрост 14-18) Энергетыка

✦ HS-PS3-1. Стварыце вылічальную мадэль для разліку змянення энергіі аднаго кампанента ў сістэме, калі вядомыя змены энергіі іншага кампанента (ов) і энергетычныя патокі ўнутры і з сістэмы. 

✦ HS-PS3-3. Распрацуйце, пабудуйце і ўдасканаліце ​​прыладу, якая працуе ў межах зададзеных абмежаванняў, каб пераўтварыць адну форму энергіі ў іншую.*

Прынцыпы і стандарты для школьнай матэматыкі (узрост 10 - 14) Стандарты вымярэнняў

• Выкарыстоўвайце адпаведныя метады, інструменты і формулы для вызначэння вымярэнняў. ✦ выкарыстоўваць агульныя арыенціры для выбару адпаведных метадаў ацэнкі вымярэнняў. 

Прынцыпы і стандарты для школьнай матэматыкі (узрост 14 - 18) Стандарты вымярэнняў

• Зразумець вымяральныя атрыбуты аб'ектаў і адзінак, сістэм і працэсаў вымярэння 
• прымаць рашэнні аб адзінках і шкалах, якія падыходзяць для праблемных сітуацый, звязаных з вымярэннем. 
• Выкарыстоўвайце адпаведныя метады, інструменты і формулы для вызначэння вымярэнняў.
• аналізаваць дакладнасць, дакладнасць і прыкладную памылку ў сітуацыях вымярэнняў.  
• выкарыстоўвайце адзінкавы аналіз для праверкі вылічэнняў вымярэнняў. 

Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты для школьных матэматычных класаў 3-8 (ва ўзросце 8-14) Вымярэнне і дадзеныя

• Пераўтварэнне падобных адзінак вымярэння ў дадзенай сістэме вымярэння. ✦ CCSS.Math.Content.5.MD.A.1 Пераўтварэнне паміж стандартнымі адзінкамі вымярэння розных памераў у рамках дадзенай сістэмы вымярэння (напрыклад, пераўтварэнне 5 см у 0.05 м) і выкарыстанне гэтых пераўтварэнняў для вырашэння шматступенных задач у рэальным свеце . 

геаметрыя 

• Графік кропак на плоскасці каардынат для вырашэння рэальных і матэматычных задач. 

✦ CCSS.Math.Content.5.GA2 Прадстаўце рэальны свет і матэматычныя задачы шляхам нанясення графікаў кропак у першым квадранце плоскасці каардынат і інтэрпрэтацыі значэнняў каардынат у кантэксце сітуацыі. 

Суадносіны і прапарцыйныя адносіны 

• Зразумець паняцці суадносін і выкарыстоўваць развагі суадносін для вырашэння задач.

✦ CCSS.Math.Content.6.RP.A.3 Выкарыстоўвайце каэфіцыенты суадносін і тэмпаў для вырашэння рэальных і матэматычных задач, напрыклад, шляхам разважанняў аб табліцах эквівалентных суадносін, дыяграмах стужак, дыяграмах з двайнымі лініямі або ўраўненнях. 

✦ CCSS.Math.Content.7.RP.A.2c Прадстаўляюць прапарцыйныя адносіны ўраўненнямі. Напрыклад, калі агульны кошт t прапарцыйная колькасці n тавараў, набытых па пастаяннай цане p, сувязь паміж агульным коштам і колькасцю прадметаў можа быць выказана як t = pn.

 Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты для школьных матэматычных класаў 3-8 класаў (ва ўзросце 8-14 гадоў)

Выразы і ўраўненні 

• Прымяніць і пашырыць ранейшыя разуменні арыфметыкі да алгебраічных выразаў. 

✦ CCSS.Math.Content.6.EE.A.2 Запішыце, прачытайце і ацаніце выразы, у якіх літары абазначаюць лічбы. 

• Разважайце і рашайце ўраўненні і няроўнасці з адной зменнай. 

✦ CCSS.Math.Content.6.EE.B.6 Выкарыстоўвайце зменныя для прадстаўлення лікаў і запісу выразаў пры вырашэнні рэальнай ці матэматычнай задачы; разумець, што зменная можа прадстаўляць невядомы лік або, у залежнасці ад пастаўленай мэты, любы лік у паказаным наборы. 

✦ CCSS.Math.Content.6.EE.B.7 Вырашайце рэальныя і матэматычныя задачы шляхам напісання і рашэння ўраўненняў выгляду x + p = q і px = q для выпадкаў, калі p, q і x неад'емна рацыянальныя лічбы. 

функцыі 

• Вызначэнне, ацэнка і параўнанне функцый. 

✦ CCSS.Math.Content.8.FA1 Зразумейце, што функцыя - гэта правіла, якое прысвойвае кожнаму ўваходу роўна адзін выхад. Графік функцыі - гэта мноства ўпарадкаваных пар, якія складаюцца з уваходу і адпаведнага вываду. 

Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты для школьных матэматычных класаў 9-12 класаў (ва ўзросце 14-18 гадоў)

Алгебра 

• Стварыце ўраўненні, якія апісваюць лічбы або адносіны 

✦ CCSS.Math.Content.HSA-CED.A.4 Перабудуйце формулы, каб вылучыць цікавую колькасць, выкарыстоўваючы тыя ж развагі, што і пры рашэнні ўраўненняў. Напрыклад, перастаўце закон Ома V = IR, каб вылучыць супраціў R. 

• Рашыць ураўненні і няроўнасці ў адной зменнай. 

✦ CCSS.Math.Content.HSA-REI.B.3 Рашыць лінейныя ўраўненні і няроўнасці ў адной зменнай, у тым ліку ўраўненні з каэфіцыентамі, прадстаўленымі літарамі. 

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

дызайн 

✦ Стандарт 10: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі ліквідацыі непаладак, даследаванняў і распрацовак, вынаходніцтваў і інавацый і эксперыментаў у вырашэнні праблем. 

Распрацаваны свет 

✦ Стандарт 16: Студэнты выпрацуюць разуменне і змогуць выбіраць і выкарыстоўваць энергетычныя і энергетычныя тэхналогіі.

Пакрокавыя працэдуры

Крок 1: Чытанне значэнняў рэзістараў

Перш чым выбраць адпаведныя рэзістары, неабходна вызначыць іх значэння. Адзін са спосабаў, вядома, - вымераць кожны супраціў. Відавочна, што гэта не практычна. На шчасце, на кожным рэзістары надрукавана каляровае значэнне.

Праглядзіце раздатачны матэрыял па каляровых кодах рэзістараў.

Вызначце каляровыя коды для наступных рэзістараў. Знайдзіце рэзістар у камплекце ўрока. Вымерайце і запішыце супраціў. Ці значэнне знаходзіцца ў межах талерантнасці?

Крок 2: Разуменне макетаў

Інжынеры часта выкарыстоўваюць інструмент пад назвай макет для стварэння прататыпаў схем. Знайдзіце ў камплекце да ўроку белую пластыкавую дошку, поўную адтулін, і скрынку з загадзя нарэзанымі правадамі. Гэта макет.

Платы зроблены так, што некаторыя адтуліны звязаны электрычна, каб можна было пабудаваць схемы. З дапамогай мультиметра і правадоў з набору папярэдне нарэзаных правадоў намалюйце схему некаторых злучэнняў на макеце.

Далей намалюйце схему, якая паказвае, як можна пабудаваць схему падзелу напругі з макетам.

Крок 3: Стварэнне дзельніка напругі

Выкарыстоўваючы схему і рэзістары ў камплекце ўрока, пабудуйце дзельнік напругі з дапамогай батарэі 9В, R1 = 820 Ом і R2 = 470 Ом.

Якое напружанне вы чакаеце?

Якое напружанне вы вымяралі?

Крок 4: Стварэнне дзельніка напругі для жаданага выхаду

Выкарыстоўваючы схему падзелу напругі, выберыце R1 і R2 з камплекта ўрока, каб атрымаць наступныя выходныя напругі

Крок 5: Стварэнне ланцуга святлодыёдаў

Схема асвятлення святлодыёда (СВД) вельмі падобная да схемы дзельніка напругі. Святлодыёдная схема замяняе R1 святлодыёдам. Для святлодыёда ў гэтай канфігурацыі V₁ будзе пастаяннае напружанне, незалежна ад агульнага току. Такім чынам, для гэтых схем V₂ таксама вядома. Для аптымальнай працы святлодыёдам патрабуецца пэўная колькасць току. Гэта называецца токам зрушэння. Таму, калі В.₂ і ток зрушэння вядомыя, можна вылічыць значэнне для R2.

Як вынікае з назвы, святлодыёды з'яўляюцца дыёдамі, і яны будуць гарэць толькі пры ўсталёўцы з належнай палярнасцю. Для гэтай схемы плоская бок павінна быць накіравана ў бок R2

Калі R1 замяніць святлодыёдам з напругай V₁ 2.0 В і патрабуе току зрушэння 20 мА (0.020 А), вызначыце наступнае

Якое значэнне V₂?

Якое значэнне я_{агульны}

Які рэзістар неабходны для правільнага зрушэння.

Паспрабуйце некалькі рэзістараў каля разліковага значэння, каб знайсці аптымальную яркасць святлодыёда. Мера V₂ і вылічыць ток зрушэння.

Які рэзістар лепшы выбар? Чаму? Што адбудзецца, калі святлодыёд усталяваны назад?

Мэта ўрока

Гэты ўрок прапануе студэнтам выкарыстоўваць закон Ома для праектавання і пабудовы схемы падзелу напругі. Падзельнік напружання - адна з першых схем, якую вывучаюць студэнты электратэхнікі, і гэта вельмі карысна для вывучэння закона Ома і звязаных з ім паняццяў. Падчас гэтага ўрока студэнты выводзяць і ўжываюць матэматычныя ўраўненні для пабудовы схем падзелу напругі, у тым ліку схемы, якая будзе харчавацца святлодыёдам (СВД).

Мэты ўрока

• Даведайцеся пра закон Ома.
• Для збору дадзеных выкарыстоўвайце лічбавы мультиметр.
• Даследуйце паняцці напружання і току.
• Прааналізуйце электрычныя патрабаванні святлодыёдаў (святлодыёдаў).

матэрыялы

• Раздаткавы матэрыял для вучняў
• Адзін набор матэрыялаў для кожнай групы студэнтаў:
  нататка: Наступны спіс матэрыялаў можна адаптаваць для матэрыялаў, якія ёсць у руках, або для атрымання іншых выхадаў напружання. Усе матэрыялы можна выкарыстоўваць паўторна.

  Мультиметр

  Макет з дротам

  калькулятар

  Святлодыёд - супер чырвоны, празрысты аб'ектыў

  9В шчолачная батарэя

  Трымальнік батарэі 9V з праваднымі вывадамі

  Рэзістар: 100 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 150 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 220 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 330 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 470 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 560 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 680 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 820 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 910 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

  Рэзістар: 1000 Ом, вугляродная плёнка, 1/2 Вт, 5%

Патрэбен час

Тры -чатыры 45 -хвілінныя сеансы

Працэдура

Падзяліце вучняў на групы па дзве. Пакажыце студэнтам розныя табліцы студэнцкіх рэсурсаў. Яны могуць быць прачытаны на ўроку або прадастаўлены ў якасці матэрыялаў для дамашняга задання за мінулую ноч.

Крок 1: Чытанне значэнняў рэзістараў

У камплекце ўрокаў студэнты знойдуць кожны з наступных рэзістараў. Яны могуць прагледзець раздатачны матэрыял па каляровых кодах рэзістараў, а затым вызначыць коды колераў для наступных рэзістараў. Пасля знаходжання кожнага рэзістара ў камплекце ўрокаў вучні могуць вымераць і запісаць супраціў і вызначыць, ці значэнне знаходзіцца ў межах дапуску.

Крок 2: Разуменне макетаў

Платы звычайна маюць шэрагі адтулін уздоўж кожнага краю, якія злучаюцца паміж сабой. Затым, ідучы перпендыкулярна краёвым адтулінам, ёсць больш кароткія шэрагі з адтулінамі, злучанымі разам. Часта макеты разбіваюцца на дзве паловы, так што інтэгральную схему можна размясціць пасярэдзіне дошкі. Для гэтых дошак на кожным баку раскола будзе мноства адтулін, якія злучаюцца паміж сабой, але не злучаюцца праз раскол.

Прапануеце студэнтам вывучыць макеты, знойдзеныя ў іх наборах. У месцах, прадстаўленых на іх аркушах, прапануйце студэнтам намаляваць схемы некаторых злучэнняў на макетах і як макеты можна выкарыстоўваць для пабудовы схемы падзелу напругі.

Крок 3: Стварэнне дзельніка напругі

Выкарыстоўваючы схему і рэзістары ў камплекце ўрока, прапануеце вучням пабудаваць дзельнік напругі з дапамогай батарэі 9В, R1 = 820 Ом і R2 = 470 Ом. Затым студэнты могуць прадказаць і вымераць выходнае напружанне для сваіх дзельнікаў напругі і запісаць інфармацыю на свае працоўныя лісты.

Выкажам здагадку, што батарэя 9В, R1 = 820 Ом і R2 = 470 Ом.

Якое напружанне вы чакаеце?

Якое напружанне вы вымяралі?

Памятайце, што рэзістары маюць допускі !!

Крок 4: Стварэнне дзельніка напругі для жаданага выхаду

Выкарыстоўваючы схему дзельніка напругі, кіньце студэнтам задачу выбраць R1 і R2 з камплекта ўрока для атрымання наступных выходных напружанняў:

Крок 5: Стварэнне ланцуга святлодыёдаў

Схема асвятлення святлодыёда (СВД) вельмі падобная да схемы дзельніка напругі. Святлодыёдная схема замяняе R1 святлодыёдам. Для святлодыёда ў гэтай канфігурацыі V₁ будзе пастаяннае напружанне, незалежна ад агульнага току. Такім чынам, для гэтых схем V₂ таксама вядома. Для аптымальнай працы святлодыёдам патрабуецца пэўная колькасць току. Гэта называецца токам зрушэння. Таму, калі В.₂ і ток зрушэння вядомыя, студэнты могуць вылічыць значэнне для R2.

Як вынікае з назвы, святлодыёды - гэта дыёды. Гэта азначае, што яны будуць гарэць толькі пры ўсталёўцы з належнай палярнасцю. У большасці выпадкаў плоская бок святлодыёда павінна быць звернута да ніжняга напружання. Для гэтай схемы плоская бок павінна быць накіравана ў бок R2

Калі R1 замяніць святлодыёдам з напругай V₁ 2.0 В і патрабуе току зрушэння 20 мА (0.020 А), вызначыце наступнае:

Якое значэнне V2?

Якое значэнне я_{агульны}

Які рэзістар неабходны для правільнага зрушэння.

Паспрабуйце некалькі рэзістараў паблізу неабходнага значэння рэзістара. Вымерайце V2 і вылічыце ток зрушэння.

V2 вымераны	Vакумулятар	R2	I2 разлічаны
7.0	9.0	220	32mA
7.0	9.0	330	21mA
7.0	9.0	470	15mA

Які рэзістар лепшы выбар? Чаму?

 

У залежнасці ад рэальнага значэння рэзістара і параметраў канкрэтнага святлодыёда магчыма шмат правільных адказаў. Студэнтам варта прапанаваць паспрабаваць розныя рэзістары, каб знайсці прыемную яркасць святлодыёда, не выходзячы за межы зададзеных параметраў.

Дадатак 1: Ураўненні для паслядоўнага і паралельнага супраціўлення

Ужываючы асноўныя паняцці і закон Ома, можна вывесці ўраўненні для паслядоўнага і паралельнага супраціву.

	Для паслядоўнай схемы R1 называецца паслядоўным з R2. Для гэтых схем токпраходзіць праз кожную прыладу паслядоўна аднолькава. Даданне напружання праз кожны элемент паслядоўна роўны агульнай напрузе (батарэі).
	Для паралельнага ланцуга R1 называецца паралельным R2. Для гэтых схем напружанне на кожнай прыладзе паралельна адно і тое ж. Даданне ток праз кожны элемент паралельна роўны агульнаму току (батарэі).

Гэтыя паняцці можна выкарыстоўваць для атрымання ўраўненняў для паслядоўных і паралельных рэзістараў.

Рэзістары серыі

I1 = I2 = Усяго

V батарэя = V1 +V2 V₁ = I₁*R1

V₂ = I₂*R2

Vбатарэя = Itotal * Rtotal

Замяняючы і дзелячы на ​​I_{агульны}

Агулам*R сукупна = I1*R1 + I2*R2

R_{агульны} = R1 + R2

 Паралельныя рэзістары

Акумулятар V = V1 = V2 Сумарны = I1 + I2

Замяняючы і дзелячы на ​​V_{акумулятар}

Vbattery/Rtotal = V1/R1 + V2/R2

1 / Р_{агульны} = 1/R1 + 1/R2

Рашэнне для R_{агульны}

R_{агульны} = (R1*R2)/(R1+R2)

Дадатак 2: Матрыца магчымых выхадаў напружання

Для паказанага спісу рэзістараў і батарэі 9В магчымыя наступныя выходныя напругі:

Выхадныя напружанне	100	150	220	330	470	560	680	820	910	1000
100	4.50	3.60	2.81	2.09	1.58	1.36	1.15	0.98	0.89	0.82
150	5.40	4.50	3.65	2.81	2.18	1.90	1.63	1.39	1.27	1.17
220	6.19	5.35	4.50	3.60	2.87	2.54	2.20	1.90	1.75	1.62
330	6.91	6.19	5.40	4.50	3.71	3.34	2.94	2.58	2.40	2.23
470	7.42	6.82	6.13	5.29	4.50	4.11	3.68	3.28	3.07	2.88
560	7.64	7.10	6.46	5.66	4.89	4.50	4.06	3.65	3.43	3.23
680	7.85	7.37	6.80	6.06	5.32	4.94	4.50	4.08	3.85	3.64
820	8.02	7.61	7.10	6.42	5.72	5.35	4.92	4.50	4.27	4.05
910	8.11	7.73	7.25	6.60	5.93	5.57	5.15	4.73	4.50	4.29
1000	8.18	7.83	7.38	6.77	6.12	5.77	5.36	4.95	4.71	4.50

Дадатак 3: Пашыраныя ўраўненні для каэфіцыентаў падзелу напружання

Суадносіны напружання акумулятара і патрэбнага напружання можна выкарыстоўваць для вызначэння мэтавага суадносін двух рэзістараў. Веданне гэтага суадносін вельмі карысна пры выбары з абмежаванага выбару рэзістараў.

 

Пачынаючы з ураўнення дзельніка напругі

 

V₂ = В_{акумулятар} * (R2)/(R1 +R2)

 

Каэфіцыент напружання прадстаўлены

 

V₂/V_{акумулятар} = R2/(R1 + R2)

 

Інвертуйце ўмовы і вырашайце для больш простага суадносін рэзістараў

V_{акумулятар}/V₂ = (R1 +R2)/R2

V_{акумулятар}/V₂ = (R1/R2) + (R2/R2)

V_{акумулятар}/V₂ = R1/R2 + 1

(V_{акумулятар}/V₂) -1 = R1/R2 R1/R2 = (В_{акумулятар}/V₂) -1

Разгледзім патрабаванне да харчавання 5В з дапамогай батарэі 9В. Знайдзіце два рэзістара, якія падпарадкоўваюцца наступнай прапорцыі.

R1/R2 = (В_{акумулятар}/V₂) -1

R1/R2 = (9/5) - 1

R1/R2 = 0.8

Выкарыстоўваючы гэта стаўленне, адразу становіцца ясна, што R1 = 820 і R2 = 1000 дадуць жаданае напружанне.

Інфармацыйны ліст дзельніка напругі

Дзеліцель напружання выкарыстоўваецца для атрымання патрэбнага выхаднага напружання з дапамогай паслядоўных рэзістараў.

Выхаднае напружанне (напружанне на R2) прапарцыйна суадносінам R1 і R2

Выкарыстоўваючы Закон Ома, вылічыце напружанне на R1 і R2 і агульны супраціў

 

V₁ = I₁*R1 - дзе V₁ - напружанне на R1, I₁ - ток праз R1

V₂ = I₂*R2 - дзе V₂ - напружанне на R2, I₂ - ток праз R2

V_{акумулятар} = I_{агульны} * R_{агульны} - дзе V_{акумулятар} - гэта напружанне батарэі і R_{агульны} - гэта агульны супраціў

 

Паколькі R1 і R2 знаходзяцца паслядоўна, агульны супраціў вядомы.

 

Rtotal = R1 + R2

 

Паколькі R1 і R2 знаходзяцца паслядоўна, ток праз кожны рэзістар такі ж, як і поўны ток

Усяго = I1 = I2

Рашэнне для V₂

I₂ = В₂/ R2

Itotal = Vbattery/Rtotal = Vbattery/(R1+R2)

I2 = Усяго

V₂/R2 = V_{акумулятар}/(R1 +R2)

V₂ = В_{акумулятар}(R2/(R1+R2))

Такім чынам, напружанне на R2 можна вызначыць, кантралюючы стаўленне R2 да агульнага супраціву, R1 + R2.

• арабская
• суахілі