Makipag-ugnayan sa Batas ng Ohm
Ang plano ng aralin na ito ay nagpapakita ng Batas ng Ohm (E = I x R). Gumagamit ang mga mag-aaral ng mga digital multimeter upang mangolekta ng data na naka-plot upang ipakita na ang boltahe at kasalukuyang ay nauugnay sa pamamagitan ng mga linear na function para sa mga ordinaryong resistors at sa pamamagitan ng power function para sa mga bombilya.
- Alamin ang tungkol sa Batas ng Ohm.
- Makakagamit ng digital multimeter para mangolekta ng data.
- Galugarin ang mga konsepto ng boltahe at kasalukuyang.
Ang araling ito ay iniambag ng IEEE Member, Ralph D. Painter, IEEE Florida West Coast Section
Mga Antas ng Edad: 10-18
Mga Build Materials (Para sa 30 workstation)
Mga Kinakailangan na Materyales
- 30 – Lalagyan ng baterya, 4 na baterya ng AA
- 1 – May hawak ng baterya, isang AA cell
- 120 – AA na baterya
- 30 – Screw-based na lalagyan ng lampara
- 100 – Nangunguna ang Jumper
- 30 – Resistor, 1/2 watt, 47 ohm
- 30 – Resistor, 1/2 watt, 100 ohm
- 30 – Bumbilya, walang 40, 6.3 V, 150 mA
- 1 – Roll of Wire, 22, 20 o 18 AWG, stranded, anumang kulay
- 60 – Digital multimeter
- 1- Panghinang, 60-40, rosin core
- 3 – Pag-aayos ng mga plato, tanso, 1/2 x 2 pulgada
- 60 – Pag-aayos ng mga plato, tanso, 1/2 x 2 pulgada
- 5 – Mga Pirasong Kahoy, 1″ x 6″ x 8” (laki ng hiwa 3/4″ x 5 1/2″)
- 100 – Walang 4 na flat head wood screws-1/2″ ang haba
- 100 – Walang 4 na flat head wood screws-3/4″ ang haba
- 5 – Sheets na papel de liha, pinong, 120 grit.
Mga Posibleng Pinagmulan para sa Mga Kinakailangang Materyales
- Lokal na tindahan ng hardware
- Omnitron Electronics (www.omnitronelectronics.net)
- Radyo Shack (www.radioshack.com)
Mga Tagubilin sa Pagpupulong ng Continuity Tester
Ang mga bahagi para sa continuity tester na nakalarawan sa ibaba ay naka-mount sa kahoy na board na 6 na pulgada ang haba at pinutol mula sa nominal na 1 pulgada sa 6 pulgadang tabla (aktwal na sukat na 3/4 pulgada x 5 1/2 pulgada). Ang mga sukat ng board at ang eksaktong pagkakalagay ng mga bahagi ay hindi kritikal. Ang lalagyan ng baterya ay ikinakabit sa board na may dalawang numero apat na flat head wood screws, 1/2 pulgada ang haba. Ang lalagyan ng lampara ay ikinakabit sa board na may dalawang numero apat na flat head wood screws na 3/4 pulgada ang haba. Ang 20 AWG stranded wires ay naka-secure sa board gamit ang mga dab ng pandikit mula sa isang hot glue gun. Ang mga brass plate ay 1/2 inch x 2 inch solid brass na "mending plates" na makukuha mula sa mga home center, hardware store at cabinet shop. Ang mga wire ay ibinebenta sa mga brass plate na may 60-40 rosin core solder.
Ang mga plato ng tanso ay natatakpan ng lacquer finish upang maiwasan ang pagkabulok. Gayunpaman, ang patong na ito ay hindi gumagana at samakatuwid ay dapat na ganap na alisin mula sa mga tansong plato. Gayundin ang lacquer ay dapat alisin upang mapadali ang paggawa ng mga koneksyon sa panghinang. Ang pinong papel de liha (120 grit) ay mahusay na gumagana sa pagtanggal ng lacquer finish.
Ang mga solder joint ay maaaring gawin gamit ang isang maliit, 25-watt na panghinang na bakal. Ang mga koneksyon ng wire sa mga brass plate ay ginawa bago i-mount ang mga brass plate at ang lalagyan ng baterya sa board.
Ang mga bahagi bago i-mount ay ipinapakita dito.
Mga Larawan at Diagram ng Alternate Single Cell Battery Holder
Pagsubok sa mga Resistor
Ang pagsukat at pagre-record ng data para sa bawat isa sa mga resistors ay mahalagang kapareho ng para sa bombilya. Ang eksaktong mga detalye para sa pagkonekta ng risistor sa circuit ay ipinapakita sa seksyon ng Continuity Tester Assembly ng Seksyon ng "Mga Materyales".
Gayunpaman, siguraduhing tanggalin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara upang wala sa kasalukuyang lumalampas sa risistor at mag-overload sa milliamp meter. Ang pagkabigong alisin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara na may resistor din sa circuit ay maaaring maging sanhi ng pag-ihip ng fuse sa milliamp meter.
Kapag ang unang punto ng data para sa risistor ay nasusukat at naitala, magpatuloy upang alisin at i-bypass ang isang cell sa isang pagkakataon upang makuha ang pangalawa, pangatlo at ikaapat na mga punto ng data para sa risistor. Ang pamamaraan para sa pag-alis at pag-bypass ng mga cell ay kapareho ng ginamit para sa bumbilya at ipinapakita sa mga figure 2A, 2B at 2C sa worksheet ng mag-aaral. Ang ikalimang data point para sa zero milliamps at zero volts ay ipinapalagay para sa mga resistors tulad ng para sa light bulb. Ang data para sa parehong mga resistors at ang bumbilya ay maaaring itala sa parehong datasheet at graph para sa madaling paghahambing ng mga kurba para sa bawat elemento.
Disenyo Hamon
Isa kang pangkat ng mga inhinyero na binigyan ng hamon sa paggamit ng mga digital multimeter upang mangolekta ng data na naka-plot sa isang graph upang ipakita na ang boltahe at kasalukuyang ay nauugnay sa pamamagitan ng mga linear na function para sa mga ordinaryong resistors at ng mga power function para sa mga bombilya. Gumuhit ka ng "pinakamahusay" na fit curve sa pamamagitan ng mga data point para sa nasubok na elemento, ulitin ang proseso para sa dalawa o tatlong magkakaibang elemento ng circuit, at ihambing ang mga curve.
Pamantayan ng
- Dapat gumamit ng multimeter upang mangolekta ng data.
- Dapat i-plot ang mga puntos sa graph na kumakatawan sa mga boltahe at agos na naitala.
- Gumuhit ng curve na "pinakamahusay na akma" sa pamamagitan ng mga punto ng data para sa nasubok na elemento.
- Ulitin ang proseso para sa dalawa o tatlong magkakaibang elemento ng circuit.
- Ihambing ang mga kurba at gumawa ng mga obserbasyon tungkol sa likas na katangian ng mga kurba para sa bawat elemento.
hadlang
- Gumamit lamang ng mga ibinigay na materyal.
- Ang aktibidad na ito ay nakumpleto sa mga pangkat ng 2.
- Ibigay ang worksheet ng Get Connected with Ohm's Law.
- Talakayin ang mga paksa sa Background Concepts Section. Talakayin ang Batas ng Ohm.
Ano ang Ohm's Law?
Ang Ohm's Law ay isang mathematical equation na nagpapaliwanag ng kaugnayan sa pagitan ng Voltage, Current, at Resistance sa loob ng mga electrical circuit. Ito ay tinukoy bilang: E = I x R- E = Boltahe (Ang boltahe ay isang electric potential difference sa pagitan ng dalawang punto sa isang conducting wire. Ang boltahe ay sinusukat sa volts at nagmumula sa iba't ibang pinagmumulan gaya ng mga saksakan ng kuryente at baterya.)
- Ako = Kasalukuyan (Ang kasalukuyang ay sinusukat sa amps. Ang kasalukuyang ay sisingilin ang mga particle na dumadaloy mula sa pinagmumulan ng boltahe sa pamamagitan ng conductive material patungo sa isang lupa.
- R = Paglaban (Ang paglaban ay ang pagsalungat na inaalok ng isang materyal na katawan sa pagdaan ng isang electric current. Ang paglaban ay sinusukat sa ohms. Ang mga halimbawa ng mga bagay na may resistensya ay ang mga bombilya at mga coffeemaker.)
- Ang aktibidad ay binubuo ng paggamit ng nominal na anim na boltahe na baterya (binubuo ng apat na nominal na 1.5 volt na dry cell na konektado sa serye) sa:
- Magmaneho ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang simpleng elemento ng circuit at sukatin at itala ang kasalukuyang sa pamamagitan ng elemento at ang boltahe sa kabuuan ng elemento dahil ang bilang ng mga cell sa baterya ay iba-iba mula sa isang cell hanggang sa apat na mga cell.
- I-plot ang mga punto sa graph na kumakatawan sa mga boltahe at agos na naitala.
- Gumuhit ng curve na "pinakamahusay na akma" sa pamamagitan ng mga punto ng data para sa nasubok na elemento.
- Ulitin ang proseso para sa dalawa o tatlong magkakaibang elemento ng circuit.
- Ihambing ang mga kurba at gumawa ng mga obserbasyon tungkol sa likas na katangian ng mga kurba para sa bawat elemento.
- kagamitan
- Tatlong elemento ng circuit na gumagana nang maayos ay isang 47-ohm resistor, isang 100-ohm resistor at isang number 40 flashlight bulb (rated 6.3 volts, 150 mA). Ang kagamitang inilalarawan dito ay gumagamit ng isang continuity tester na binubuo ng isang apat na cell na lalagyan ng baterya ng AA na konektado sa serye na may isang maliit na lalagyan ng lampara ng screw shell. Ang bukas na kawad mula sa lalagyan ng baterya at ang nakabukas na kawad mula sa lalagyan ng lampara ay winakasan sa dalawang maliit, patag, tanso, mga plato ng pagkukumpuni. Ang mga bagay na susuriin para sa pagpapatuloy ay ginagamit upang tulay ang makitid na agwat sa pagitan ng mga brass mending plate. Ang kumpletong mga tagubilin na nagpapaliwanag kung paano i-assemble ang continuity tester ay ibinibigay sa Seksyon ng "Mga Materyal".
- Gayunpaman, gumagana nang maayos ang aktibidad gamit ang mga C o D na cell sa alinman sa mga four-cell na may hawak ng baterya o sa mga single cell na may hawak ng baterya na konektado sa serye kung kinakailangan. Ang mga diagram ng eskematiko at mga larawan ng kahaliling pagsasaayos gamit ang mga indibidwal na may hawak ng baterya ay ibinibigay sa Seksyon ng "Mga Materyales".
- Kahit na ang aktibidad ay maaaring gawin sa isang solong metro, ito ay pinakamahusay na magawa kung dalawang multimeter ang magagamit para sa bawat workstation. Ang isang multimeter ay nakatakda sa 200 milliamp scale upang sukatin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng elemento ng circuit na sinusubok at ang pangalawang multimeter ay nakatakda sa 20 volt scale upang sukatin ang boltahe na bumaba sa kabuuan ng elemento ng circuit na sinusubok. Halos anumang modelo ng digital o analog multimeter ay maaaring gamitin. Gayundin, kailangan ng tatlo o apat na maikling alligator clip test lead o "jumpers" para magawa ang lahat ng interconnection. Ang mga kumpletong detalye tungkol sa kagamitan at tinantyang gastos ay ibinibigay sa Seksyon ng "Mga Materyales".
- Kolektahin ang data at i-plot ang mga curvesSundin ang sunud-sunod na mga tagubilin na ibinigay sa worksheet ng mag-aaral upang mangolekta ng data at i-plot ang mga EI curves para sa bombilya at isa o dalawang nakapirming resistor. Ang isang larawan ng graph at data sheet na may tipikal na data ng mag-aaral para sa bumbilya at mga resistor ay ipinapakita dito.
Sa sandaling matagumpay na nakuha ng mga mag-aaral ang data at nai-plot ang mga kurba sa mga graph, maaari na silang magsimulang gumawa ng mga obserbasyon tungkol sa kaugnayan sa pagitan ng mga boltahe sa mga resistor at ng mga alon sa pamamagitan ng mga resistor. Ipagawa sa mga mag-aaral ang mga aktibidad sa pagtuklas sa mga sumusunod na seksyon. Depende sa iyong mga mag-aaral, ang mga aktibidad sa pagtuklas ay maaaring gawin nang isa-isa o bilang isang pangkat o klase na ehersisyo. Ang mga halagang ginamit bilang mga halimbawa sa aktibidad ng pagtuklas sa ibaba ay kinuha mula sa karaniwang data ng mag-aaral na ipinapakita sa larawan sa itaas.
Pagtuklas sa Halimbawa ng Batas ng Ohm
- Gumuhit ng pahalang na linya sa iyong graph sa E = 5 Volts at i-drop ang mga vertical na linya pababa mula sa mga intersection ng pahalang na linya at ang mga kurba para sa 100 ohm at 47 ohm resistors tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Itala ang mga halaga, sa milliamps, ng I100 at ako 47 sa mga blangko sa ibaba, pagkatapos ay i-convert ang mga value na ito sa amps sa pamamagitan ng pag-multiply sa 1amp / 1000 milliamps.
I100 = 52 mA x (1 amp / 1000 mA ) = . 052 amps.
I47 = 108 mA x (1 amp / 1000 mA ) = . 108 amps.
- Gamit ang mga halaga sa amps ng I100 at ako47, kalkulahin ang mga resistensya R100 at R47.
R100 = 5 V / I100 = 5 V / .052 A = 96 ohms.
R47 = 5 V / I47 = 5 V / .108 A = 46 ohms.
- Paano gumagana ang mga halaga para sa R100 at R47 nakalkula sa tanong 3 sa itaas ihambing sa nominal 100 at 47 ohm halaga para sa mga resistors?
- Maliwanag, ang paglaban ng isang nakapirming risistor ay ang slope ng linya na tumutukoy sa relasyon sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang. Ang isa pang paraan ng pagsasabi nito ay ang pagmasdan na ang boltahe sa risistor ay proporsyonal sa kasalukuyang dumadaan sa risistor. Ang paglaban ay ang pare-pareho lamang ng proporsyonalidad sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang.
- Pagsusulat ng mga equation ng EI para sa mga nakapirming resistor.
Ang mga equation ng linya sa mga EI graph ay maaaring isulat sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga halaga para sa R100 at R47 hango sa datos sa itaas.
Para sa 100 ohm risistor
E = R100 ako = ( 96 ohms) ako
At para sa 47 ohm risistor
E = R47 ako = ( 46 ohms) ako
Isaksak ang halagang 0.050 amps (50 milliamps) sa mga equation sa itaas at kalkulahin ang mga resultang boltahe para sa 100-ohm at 47-ohm resistors.
Para sa 100 ohm risistor
E = R100 0.050 amps = 96 ohms x 0.050 A = 4.8 volts
Katulad nito, para sa 47 ohm risistor
E = R47 0.050 amps = 46 ohms x 0.050 A = 2.3 volts
I-plot ang dalawang puntong ito sa iyong mga graph upang kumpirmahin na ang mga puntos ay nasa o napakalapit sa mga linya para sa 100-ohm risistor at 47-ohm risistor.
Inutusan ang mga pares na mag-plot:
100-ohm risistor data point: 50 MA, 4.8 V
47-ohm risistor data point: 50 MA, 2.3 V
- Pagsusulat ng EI equation para sa bumbilya.
Isaalang-alang ngayon ang kaso ng bombilya. Dahil ang curve ng EI para sa bombilya ay hindi isang tuwid na linya, paano tinukoy ang paglaban para sa bombilya? Sa katunayan, ang paglaban para sa bombilya ay tinukoy bilang ang ratio ng boltahe sa kasalukuyang tulad ng sa kaso ng mga nakapirming resistor. Gayunpaman, ang sumusunod na aktibidad ay magpapakita na ang paglaban ay hindi na isang nakapirming halaga.
- Ang EI curve para sa bumbilya ay ipinapakita sa sketch sa ibaba. Gumuhit ng dalawang pahalang na linya sa E = 5 V at sa E = 2 V na nagsalubong sa kurba at bumaba ng dalawang patayong linya pababa mula sa mga punto ng intersection at basahin ang mga halaga ng I2V at ako5V sa milliamp scale.
Itala ang mga halaga, sa milliamps, ng I2V at ako5V sa mga blangko sa ibaba, pagkatapos ay i-convert ang mga value na ito sa amps sa pamamagitan ng pag-multiply sa 1amp/ 1000 milliamps.
I2V = 83 mA x (1 amp / 1000 mA ) = . 083 amps.
I5V = 136 mA x (1 amp / 1000 mA ) = . 136 amps.
Gamit ang mga halaga sa amps ng I2V at ako5V, kalkulahin ang mga resistensya R2V at R5V.
R2V = 2 V / I2V = 2 V / .083 A = 24 ohms.
R5V = 5 V / I5V = 5 V / .136A = 37 ohms.
- Malinaw na ang mga halaga para sa R2V at R5V ay makabuluhang naiiba, na hindi nakakagulat dahil ang EI curve para sa bumbilya ay hindi isang tuwid na linya. Ang proseso ng pagsulat ng isang equation na nagpapahayag ng relasyon sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang para sa ilaw na bombilya ay higit na kasangkot kaysa sa pagkilala lamang na ang paglaban ay ang slope ng EI curve tulad ng sa kaso ng mga nakapirming resistor. Isang parabolic equation ng form E = k I2 maaaring makuha gamit ang alinman sa mga punto ng data. Gayunpaman, ang curve ay karaniwang dadaan sa pinanggalingan at ang puntong ginamit upang makuha ang halaga ng k, ngunit ang ibang mga punto ng data ay maaaring nasa isang malaking distansya mula sa curve. Maaaring makuha ang mas sopistikadong polynomial equation na pumasa sa lahat ng mga punto ng data; gayunpaman ang kasangkot na matematika ay lampas sa saklaw ng aktibidad na ito.
- Sa halimbawang ito, ang puntong 124 mA, 4.36 V ay gagamitin upang kalkulahin ang isang halaga para sa k:
k = E / I2 = 4.36 V / (124 mA)2 = 0.000284 volts/(mA)2
- Samakatuwid, ang ugnayan sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang para sa bumbilya ay maaaring tantiyahin ng equation sa ibaba kung saan ang E ay nasa volts, ang I ay nasa milliamps at ang k ay may mga unit na volts/(milliamps)2.
E = k ko2 = 0.000284 volts/(mA)2 I2
- Ang aktwal na data para sa bumbilya at ang curve fit data ay naka-plot sa isang karaniwang graph sa susunod na pahina para sa paghahambing. Bilang halimbawa, ang unang punto ay kinakalkula sa ibaba.
I = 67.5 mA, samakatuwid, E = [.000284 volts/(mA)2](67.5 mA)2 = 1.29 V
Ako, mA 0.0 67.5 99.1 124 146
E = k ko2 0.0 1.29 2.78 4.36 6.04
- Paggawa ng koneksyon sa matematika Karamihan sa mga estudyante sa middle at high school ay agad na makikilala na ang equation na y = mx + b ay ang equation ng isang linya sa xy plane at na ang "m" ay ang slope ng linya at ang linya ay dumadaan sa puntong " b” sa y-axis. Bukod dito, makikilala din ng karamihan sa mga mag-aaral na ang equation na y = mx ay isang espesyal na kaso kung saan ang linya ay dumadaan sa pinagmulan ng xy plane. Gayunpaman, tila napakahirap sa karamihan ng mga kaso para sa mga mag-aaral na kilalanin na ang Batas ng Ohm, na karaniwang nakasulat na "E = IR," ay ang equation din ng isang tuwid na linya sa pinagmulan ng isang eroplano kung saan ang "E" ay naka-plot sa patayo. axis at "I" ay naka-plot sa pahalang na axis. Ang pagsasanay na ito ay idinisenyo upang tulungan ang mga mag-aaral na gawin ang koneksyon sa pagitan ng mga abstract na konsepto na natutunan sa algebra 1 at ang mga pisikal na dami ng electromotive force (boltahe) at electrical current. Para sa isang nakapirming risistor, ang batas ng Ohm ay ang simpleng pagpapahayag ng proporsyonal na relasyon sa pagitan ng electromotive puwersa sa volts at ang kasalukuyang sa amperes. Karaniwan ang Batas ng Ohm ay isinulat para sa mga direktang kasalukuyang circuit sa sumusunod na anyo.E = Batas ng IR OhmKung saan ang "E" ay ang electromotive force na ipinahayag sa volts, ang "I" ay ang electrical current sa amperes at ang R ay ang resistance sa ohms. Para sa kaso ng isang ordinaryong fixed resistor, ang "R" ay isang pare-pareho na nagpapahayag ng proporsyonalidad sa pagitan ng mga variable na "E" at "I." Kung E = y, I = x at b = 0 ay madaling makita na ang equation ay nasa anyong y = mx + b at ang R ay ang slope ng linyang naka-plot sa E – I plane.Ang pagsulat ng Ohm's law na may mga subscript at muling pagsasaayos ng pagkakasunud-sunod ng R at I ay binibigyang-diin ang pagsusulatan sa pagitan ng E, R, at I na may y, m at x sa point slope form ng isang linear equation.Ey = Rm Ix
- Mga Graphing CalculatorAng boltahe at kasalukuyang data para sa mga resistor at para sa bombilya ay maaaring ilagay sa isang graphing calculator, tulad ng TI-83, upang makakuha ng pinaka-angkop na linear o quadratic equation. Ang paggamit ng mga graphing calculators upang pag-aralan ang pisikal na data ay isa pang magandang paraan ng pagpapakita sa mga mag-aaral ng koneksyon sa pagitan ng abstract na mga konsepto ng matematika at ng "tunay na mundo."
- Tingnan ang mga tagubilin sa pagpupulong ng continuity tester sa ilalim ng Seksyon ng "Mga Materyales".
- Pagsubok sa mga Resistor Ang pagsukat at pagtatala ng data para sa bawat isa sa mga resistors ay mahalagang pareho sa bombilya. Ang eksaktong mga detalye para sa pagkonekta ng risistor sa circuit ay ipinapakita dito.Gayunpaman, siguraduhing tanggalin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara upang wala sa kasalukuyang lumalampas sa risistor at mag-overload sa milliamp meter. Ang pagkabigong alisin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara kasama ang risistor na nasa circuit ay maaaring maging sanhi ng pag-ihip ng fuse sa milliamp meter. Kapag ang unang punto ng data para sa risistor ay nasusukat at naitala, magpatuloy sa pag-alis at pag-bypass ng isang cell sa isang oras upang makuha ang pangalawa, pangatlo at ikaapat na mga punto ng data para sa risistor. Ang pamamaraan para sa pag-alis at pag-bypass ng mga cell ay kapareho ng ginamit para sa bumbilya at ipinapakita sa mga figure 2A, 2B at 2C sa itaas. Ang ikalimang data point para sa zero milliamps at zero volts ay ipinapalagay para sa mga resistors tulad ng para sa light bulb. Ang data para sa parehong mga resistors at ang bumbilya ay maaaring itala sa parehong datasheet at graph para sa madaling paghahambing ng mga kurba para sa bawat elemento.
- Para sa higit pang nilalaman sa paksa, tingnan ang seksyong "Digging Deeper".Opsyonal na Aktibidad ng Mga Insulator at KonduktorAng aktibidad ng mga insulator at conductor ay isang magandang lead sa aktibidad ng Ohm's Law o para sa isang talakayan tungkol sa likas na katangian ng mga conductor at insulator at semiconductors. Ang conductivity board ay isang napaka-kapaki-pakinabang na tool sa silid-aralan para sa malawak na hanay ng edad mula sa elementarya hanggang sa mataas na paaralan. Ang mga mag-aaral ay binibigyan ng isang koleksyon ng mga materyales at hinihiling na pagbukud-bukurin ang mga ito sa mga tambak ng mga konduktor at hindi konduktor. Para sa paunang pag-uuri, ang mga konduktor ay anumang materyal na nagiging sanhi ng pagkasunog ng ilaw, gayunpaman dimly, at ang mga hindi konduktor ay mga materyales kung saan walang makikitang indikasyon ng liwanag.Mga iminungkahing materyales:
- Non-conductors: Papel, wood craft stick (Popsicle stick), rubber band, plastic drinking straw, at string o twine.
- Mga Konduktor: Rectifier diode (hal. 3A, 50 V Radio Shack 276-1141), 1/2 watt, 47 ohm resistor, 1/2 watt, 100 ohm resistor, pencil lead, aluminum foil, pennies, steel nail, copper wire.
Kapag nagawa na ang paunang pag-uuri, hihilingin sa mga mag-aaral na pag-uri-uriin pa ang mga materyales sa pagsasagawa sa dalawang grupo: pangkat 1 kasama ang mga materyales kung saan napakatingkad na nasusunog ang bombilya at ang pangkat 2 kasama ang mga materyales kung saan ang bombilya ay kapansin-pansing dimmer. Ang mga materyales ng pangkat 1 ay isasama ang mga materyales na gawa sa mga karaniwang metal tulad ng aluminyo, tanso at bakal.
Ang mga materyales ng pangkat 2, ang mga nagsasagawa ng kuryente nang sapat upang sindihan ang bombilya sa ilang antas ngunit hindi kasing liwanag ng mga metal na konduktor, ay kinabibilangan ng 47-ohm risistor, 100-ohm risistor, diode at pencil lead.
Ipahambing sa iyong mga mag-aaral ang liwanag ng bombilya kapag pinaandar nang magkakasunod sa 47-ohm risistor sa liwanag ng bumbilya kapag pinaandar gamit ang 100-ohm risistor. Depende sa kung gaano kasariwa ang mga baterya, ang filament ng bumbilya ng ilaw ay maaaring halos hindi kumikinang kapag pinaandar sa 100-ohm risistor.
Ang diode ay ang tanging materyal na nagsasagawa sa isang direksyon, ngunit hindi sa isa pa. Ang isang talakayan kung paano gumagana ang diode ay isang magandang panimula sa isang talakayan ng semiconductors.
Ang tingga ng lapis ay isa pang napaka-kagiliw-giliw na materyal. Mahalagang linawin sa mga mag-aaral na ang tingga ng lapis ay hindi naglalaman ng anumang metal na tingga, sa halip ay isang anyo ng carbon na tinatawag na "graphite." Ang katotohanan na ang mga diamante ay ganap ding gawa sa mga carbon atom, ngunit mahusay na mga insulator ay isang malinaw na pagpapakita na ang mga materyales ay may utang sa kanilang mga katangian ng electrical conduction hindi lamang sa uri ng mga atom na naroroon, kundi pati na rin sa pag-aayos ng mga atomo sa isang partikular na kristal na istraktura .
Ang dahilan kung bakit pinangalanan ang pencil lead ay dahil ang pencil lead ay kahawig ng metal na lead sa hitsura. Samakatuwid, ang graphite ay isang magandang halimbawa ng isang non-metallic conductor. Ang graphite ay isa ring mahusay na pampadulas na makatiis din sa mataas na temperatura. Dahil ang graphite ay madulas ngunit hindi malagkit tulad ng lubricating oil, ang grapayt ay ginagamit bilang pampadulas para sa mga kandado at para sa mga tanikala ng bisikleta. Ang kumbinasyon ng lubricating at conducting properties ng graphite ay gumagawa din ng graphite na isang mahusay na materyal na magagamit para sa sliding electrical contacts. Halimbawa, ang mga graphite na "brushes" ay ginagamit upang magpadala ng electric current sa mga umiikot na armature ng mga de-koryenteng motor tulad ng mga ginagamit sa mga motor na nagsisimula ng sasakyan, mga vacuum cleaner, mga hand-held electric drill at iba pang mga appliances.
Pagbabago ng Oras
Ang aralin ay maaaring gawin sa kasing liit ng 1 panahon ng klase para sa mga matatandang mag-aaral. Gayunpaman, upang matulungan ang mga mag-aaral mula sa pakiramdam na nagmamadali at upang matiyak ang tagumpay ng mag-aaral (lalo na para sa mga mas batang mag-aaral), hatiin ang aralin sa dalawang panahon na nagbibigay sa mga mag-aaral ng mas maraming oras upang mag-utak, subukan ang mga ideya at tapusin ang kanilang disenyo. Isagawa ang pagsubok at debrief sa susunod na panahon ng klase.
Ohm's Law Information Sheet
Ano ang Ohm's Law?
Ang Ohm's Law ay isang mathematical equation na nagpapaliwanag ng kaugnayan sa pagitan ng Voltage, Current, at Resistance sa loob ng mga electrical circuit. Ito ay tinukoy bilang: E = I x R
- E = Boltahe (Ang boltahe ay isang electric potential difference sa pagitan ng dalawang punto sa isang conducting wire. Ang boltahe ay sinusukat sa volts at nagmumula sa iba't ibang pinagmumulan gaya ng mga saksakan ng kuryente at baterya.)
- Ako = Kasalukuyan (Ang kasalukuyang ay sinusukat sa amps. Ang kasalukuyang ay sisingilin ang mga particle na dumadaloy mula sa pinagmumulan ng boltahe sa pamamagitan ng conductive material patungo sa isang lupa.
- R = Paglaban (Ang paglaban ay ang pagsalungat na inaalok ng isang materyal na katawan sa pagdaan ng isang electric current. Ang paglaban ay sinusukat sa ohms. Ang mga halimbawa ng mga bagay na may resistensya ay ang mga bombilya at mga coffeemaker.)
Ang risistor ay ang pinakasimpleng sa tatlong mga elemento ng passive circuit.
Mayroong tatlong passive electrical circuit elements: ang capacitor, na nag-iimbak ng enerhiya sa anyo ng isang electric field; ang inductor, na nag-iimbak ng enerhiya sa anyo ng isang magnetic field at ang risistor, na nawawala sa halip na nag-iimbak ng enerhiya. Ang ehersisyo na ito ay tumatalakay lamang sa risistor, ang pinakasimple sa tatlong elemento ng passive circuit. Gayunpaman, dalawang uri ng resistors ang sinusuri, ang mga linear na resistor na may pare-pareho o nakapirming resistensya at ang bumbilya na may non-linear na resistensya na nag-iiba sa dami ng kasalukuyang dumadaan sa ilaw na bombilya.
Nanaig ang tradisyon sa notasyon.
Habang ang paggamit ng "R" upang kumatawan sa paglaban ay sapat na madaling maunawaan, ang mga paggamit ng "E" at "I" upang kumatawan sa boltahe na "E" na binuo sa buong risistor kung saan dumadaan ang kasalukuyang "I" ay nagmula sa tradisyon. Ang "E" ay nangangahulugang "electromotive force," ang orihinal na termino para sa dami na may posibilidad na itulak ang mga singil sa kuryente sa isang circuit. Ang karaniwang paggamit ngayon ay ang pagtukoy sa electromotive force bilang simpleng "boltahe," alinman sa pinagmulan gaya ng baterya o ng potensyal na nabuo sa isang risistor kung saan dumaraan ang singil. Gayundin, sa mga unang araw sa pagbuo ng teoryang elektrikal, ang dami ng singil na dumadaan sa isang circuit sa isang takdang panahon ay tinawag na "intensity," isang dami na ngayon ay karaniwang tinatawag na "kasalukuyan" o "amperage" o kung minsan. simpleng "amps." Para sa aming mga layunin, tinutukoy namin ang dami, "E," na nagtutulak ng singil sa pamamagitan ng risistor bilang "boltahe" at tumutukoy sa dami, "I," ang halaga ng singil na dumadaan sa risistor sa isang naibigay na oras, bilang "kasalukuyan." Tinukoy ng batas ng Ohm ang paglaban bilang ratio ng boltahe sa elemento sa kasalukuyang dumadaloy sa elemento.
E = Batas ng IR Ohm
R = E / I Ang kahulugan ng batas ng Ohm ng paglaban.
Mga Koneksyon sa Internet
- Batas ng Ohm (ohmslaw.com)
Inirerekumendang Reading
- Ohm's Law, Electrical Math at Voltage Drop Calculations ni Tom Henry. ISBN: 0945495269
- Isang Maikling Kasaysayan ng Halos Lahat, ni Bill Bryson. Publisher: Broadway. ISBN: 0767908171
Gawain sa Pagsulat
Tukuyin ang mga halimbawa ng resistors sa bahay. Gumawa ng listahan ng lahat ng mga halimbawa ng mga bagay na may resistensya na makikita sa kusina.
Pagkahanay sa Mga Framework ng Kurikulum
tandaan: Ang mga plano sa aralin sa seryeng ito ay nakahanay sa isa o higit pa sa mga sumusunod na hanay ng mga pamantayan:
- S. Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Agham (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- S. Susunod na Mga Pamantayan sa Agham na Henerasyon (http://www.nextgenscience.org/)
- Mga Pamantayan sa International Technology Education Association para sa Teknikal na Pagbasa (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- S. Pambansang Konseho ng Mga Guro ng Mga Prinsipyo at Pamantayan ng Matematika para sa Matematika sa Paaralan (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- S. Karaniwang Mga Pamantayang Pangunahing Estado para sa Matematika (http://www.corestandards.org/Math)
- Mga Pamantayan sa Agham ng Guro sa Computer K-12 Mga Pamantayan sa Agham ng Computer (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 5-8 (edad 10-14)
NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong
Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo
- Mga kinakailangang kakayahan upang magawa ang pang-agham na pagtatanong
- Mga pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong
NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal
Bilang isang resulta ng kanilang mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo ng isang pag-unawa sa
- Paglipat ng enerhiya
Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 9-12 (edad 15-18)
NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong
Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo
- Mga kinakailangang kakayahan upang magawa ang pang-agham na pagtatanong
- Mga pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong
NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal
Bilang isang resulta ng kanilang mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na magkaroon ng pag-unawa sa
- Pakikipag-ugnayan ng enerhiya at bagay
Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 3-5 (Ages 8-11)
Ang mga mag-aaral na nagpapakita ng pag-unawa ay maaaring:
- 4-PS3-4. Maglapat ng mga ideya ng pang-agham upang mag-disenyo, subukan, at pinuhin ang isang aparato na nagko-convert ng enerhiya mula sa isang form patungo sa isa pa.
Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 6-8 (Ages 11-14)
Paggalaw at Katatagan: Mga puwersa at Pakikipag-ugnayan
- MS-PS2-3. Magtanong ng mga tanong tungkol sa data upang matukoy ang mga salik na nakakaapekto sa lakas ng electric at magnetic forces.
Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 9-12 (Ages 14-18)
lakas
- HS-PS3-1. Lumikha ng isang computational model upang kalkulahin ang pagbabago sa enerhiya ng isang bahagi sa isang system kapag ang pagbabago sa enerhiya ng iba pang (mga) bahagi at ang daloy ng enerhiya sa loob at labas ng system ay kilala.
- HS-PS3-3. Idisenyo, bumuo, at pinuhin ang isang device na gumagana sa loob ng ibinigay na limitasyon upang i-convert ang isang anyo ng enerhiya sa isa pang anyo ng enerhiya.*
Mga Prinsipyo at Pamantayan para sa Matematika sa Paaralan (edad 10 - 14)
Mga Pamantayan sa Sukat
Maglapat ng naaangkop na mga diskarte, tool, at formula upang matukoy ang mga sukat.
- gumamit ng mga karaniwang benchmark upang pumili ng mga angkop na pamamaraan para sa pagtatantya ng mga sukat.
Mga Prinsipyo at Pamantayan para sa Matematika sa Paaralan (edad 14 - 18)
Mga Pamantayan sa Sukat
Maunawaan ang masusukat na mga katangian ng mga bagay at mga yunit, system, at proseso ng pagsukat
- gumawa ng mga desisyon tungkol sa mga yunit at sukat na angkop para sa mga sitwasyong may problema na kinasasangkutan ng pagsukat.
Maglapat ng naaangkop na mga diskarte, tool, at formula upang matukoy ang mga sukat.
- pag-aralan ang katumpakan, kawastuhan, at tinatayang error sa mga sitwasyon sa pagsukat.
- gumamit ng pagtatasa ng yunit upang suriin ang mga pagkalkula ng pagsukat.
Mga Karaniwang Core na Pamantayan sa Estado para sa Mga Paaralan Matematika Baitang 3-8 (edad 8-14)
Pagsukat at Data
- I-convert tulad ng mga yunit ng pagsukat sa loob ng isang naibigay na system ng pagsukat.
- Matematika.Kontento.5.MD.A.1Mag-convert sa mga iba't ibang laki ng karaniwang mga yunit ng pagsukat sa loob ng isang naibigay na system ng pagsukat (hal., Baguhin ang 5 cm hanggang 0.05 m), at gamitin ang mga conversion na ito sa paglutas ng mga multi-step, totoong problema sa mundo.
heometrya
- Mga puntos ng grap sa coordinate na eroplano upang malutas ang mga problema sa totoong mundo at matematika.
- Math.Content.5.GA2Kinakatawan ang mga tunay na problema sa mundo at matematika sa pamamagitan ng mga puntos ng graphing sa unang kuwadrante ng koordinasyong eroplano, at bigyang kahulugan ang mga halagang pinagsama ang mga puntos sa konteksto ng sitwasyon.
Mga Ratio at Proporsyonal na Mga Pakikipag-ugnay
- Maunawaan ang mga konsepto ng ratio at gumamit ng pangangatuwiran sa ratio upang malutas ang mga problema.
- Math.Content.6.RP.A.3Gumamit ng ratio at rate na pangangatwiran upang malutas ang mga problema sa totoong mundo at matematika, hal, sa pamamagitan ng pangangatwiran tungkol sa mga talahanayan ng mga katumbas na ratio, tape diagram, double number line diagram, o equation.
- Math.Content.7.RP.A.2c Kinakatawan ang mga proporsyonal na relasyon sa pamamagitan ng mga equation. Halimbawa, kung ang kabuuang gastos t ay proporsyonal sa bilang n ng mga bagay na binili sa isang pare-parehong presyo p, ang relasyon sa pagitan ng kabuuang halaga at ang bilang ng mga bagay ay maaaring ipahayag bilang t = pn.
Mga Karaniwang Core na Pamantayan sa Estado para sa Mga Paaralan Matematika Baitang 3-8 (edad 8-14)
Mga Ekspresyon at Equation
- Ilapat at palawakin ang mga nakaraang pag-unawa sa aritmetika sa mga algebraic na expression.
- Math.Content.6.EE.A.2Sumulat, basahin, at suriin ang mga expression kung saan ang mga titik ay kumakatawan sa mga numero.
- Dahilan tungkol sa at paglutas ng isang-variable na mga equation at hindi pagkakapantay-pantay.
- Math.Content.6.EE.B.6Gumamit ng mga variable upang kumatawan sa mga numero at magsulat ng mga expression kapag nilulutas ang isang problema sa totoong mundo o matematika; maunawaan na ang isang variable ay maaaring kumatawan sa isang hindi kilalang numero, o, depende sa layuning nasa kamay, anumang numero sa isang tinukoy na hanay.
- Math.Content.6.EE.B.7Lutasin ang real-world at mathematical na mga problema sa pamamagitan ng pagsulat at paglutas ng mga equation ng anyong x + p = q at px = q para sa mga kaso kung saan ang p, q at x ay lahat ng nonnegative rational number.
Pag-andar
- Tukuyin, suriin, at ihambing ang mga pagpapaandar.
- Math.Content.8.FA1Unawain na ang isang function ay isang panuntunan na nagtatalaga sa bawat input ng eksaktong isang output. Ang graph ng isang function ay ang hanay ng mga nakaayos na pares na binubuo ng isang input at ang kaukulang output.
Mga Karaniwang Core na Pamantayan sa Estado para sa Mga Paaralan Matematika Baitang 9-12 (edad 14-18)
Algebra
- Lumikha ng mga equation na naglalarawan sa mga numero o mga relasyon
- Math.Content.HSA-CED.A.4Muling ayusin ang mga formula upang i-highlight ang isang dami ng interes, gamit ang parehong pangangatwiran tulad ng sa paglutas ng mga equation. Halimbawa, muling ayusin ang batas ng Ohm V = IR upang i-highlight ang paglaban R.
- Malutas ang mga equation at inequalities sa isang variable.
- Matematika.Kontento.HSA-REI.B.3Malutas ang mga linear equation at inequalities sa isang variable, kasama ang mga equation na may mga coefficients na kinakatawan ng mga titik.
Mga Pamantayan para sa Teknikal na Pagbasa at Pagsulat - Lahat ng Edad
Disenyo
- Pamantayan 10: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa papel na ginagampanan ng pag-troubleshoot, pagsasaliksik at pag-unlad, pag-imbento at pagbabago, at pag-eksperimento sa paglutas ng problema.
Ang Dinisenyo na Daigdig
Pamantayan 16: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa at magagawang pumili at gumamit ng mga teknolohiya ng enerhiya at lakas.
Hakbang-hakbang na Pamamaraan
Ipagpalagay na ang numero 40 na bumbilya ay ang unang elemento ng circuit na susuriin, ayusin ang kagamitan tulad ng ipinapakita sa figure 1 o sa kahaliling kaayusan na ipinapakita sa apendiks 2.
Napakahalagang tiyakin na ang meter na nakakonekta sa lalagyan ng lampara ay nakatakda sa 20-volt scale bago ikonekta ang metro sa circuit. Kung ang meter na nakakonekta sa lalagyan ng lamp ay nakatakda sa isang kasalukuyang sukat, pagkatapos ay isang short circuit na kundisyon ay nilikha na karaniwang hihipan ang fuse sa meter. Gayundin, mahalaga na ang meter na ginagamit sa pagsukat ng kasalukuyang ay itakda sa sukat na 200 milliamps o mas mataas bago ikonekta ang meter sa circuit. Kung hindi, ang kasalukuyang iginuhit ay maaaring pumutok sa piyus sa metro.
Figure 1
Pagkuha ng Data
Sa lahat ng apat na cell sa lalagyan ng baterya, sukatin at itala sa datasheet ang boltahe at kasalukuyang sa pamamagitan ng bumbilya para sa unang punto ng data.
Alisin at i-bypass ang cell number 1 tulad ng ipinapakita sa figure 2A, na nag-iiwan ng tatlong cell sa lalagyan ng baterya. Muling sukatin at itala sa datasheet ang boltahe at kasalukuyang sa pamamagitan ng bombilya upang makakuha ng pangalawang punto ng data.
Ngayon alisin at i-bypass ang mga cell number 1 at 2 na nag-iiwan lamang ng dalawang cell sa lalagyan ng baterya tulad ng ipinapakita sa figure 2B na nag-iiwan lamang ng dalawang cell sa lalagyan ng baterya. Muling sukatin at itala sa datasheet ang boltahe at kasalukuyang sa pamamagitan ng bombilya upang makakuha ng ikatlong punto ng data.
Panghuli, alisin at i-bypass ang mga cell number 1, 2 at 3 na nag-iiwan lamang ng isang cell sa lalagyan ng baterya tulad ng ipinapakita sa figure 2C. Muli sukatin at itala sa datasheet ang boltahe at kasalukuyang sa pamamagitan ng bumbilya upang makakuha ng ikaapat na punto ng data.
Dahil malinaw na walang kasalukuyang sa pamamagitan ng bumbilya kung walang mga cell ang nasa lalagyan ng baterya, ang point zero current at zero volts ay maaaring ipagpalagay bilang ikalimang data point.
Figure 2A Figure 2B Figure 2C
I-plot ang Mga Punto sa Graph at Iguhit ang Curve
Mag-set up ng isang sheet ng graph paper na may kasalukuyang sa milliamps sa horizontal scale at boltahe sa volts sa vertical scale tulad ng ipinapakita sa susunod na pahina. Ang isang maginhawang pahalang na sukat ay 0 hanggang 175 milliamps at isang maginhawang vertical na sukat ay 0 hanggang 7 volts. I-plot ang limang data point na nakuha para sa light bulb at gumuhit ng curve na "pinakamahusay na akma" sa kabila ng mga punto.
E sa volts kumpara sa I sa milliamps.
Data para sa 6.3 volt, 150 mA, no. 40 bombilya
Ako, kasalukuyang, mA 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
E, emf, volts 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
Data para sa risistor 1 47 Ohms
Ako, kasalukuyang, mA 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
E, emf, volts 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
Data para sa risistor 2 100 Ohms
Ako, kasalukuyang, mA 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
E, emf, volts 0.0 _____ _____ _____ _____ _____
Pagsubok sa mga Resistor
Ang pagsukat at pag-record ng data para sa bawat isa sa mga resistors ay mahalagang kapareho ng para sa bombilya. Ang eksaktong mga detalye para sa pagkonekta ng risistor sa circuit ay ipinapakita sa figure 3.
Gayunpaman, siguraduhing tanggalin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara upang wala sa kasalukuyang lumalampas sa risistor at mag-overload sa milliamp meter. Ang pagkabigong alisin ang bumbilya mula sa lalagyan ng lampara na may resistor din sa circuit ay maaaring maging sanhi ng pag-ihip ng fuse sa milliamp meter.
Kapag ang unang punto ng data para sa risistor ay nasusukat at naitala, magpatuloy sa pag-alis at pag-bypass ng isang cell sa isang pagkakataon upang makuha ang pangalawa, pangatlo at ikaapat na mga punto ng data para sa risistor. Ang pamamaraan para sa pag-alis at pag-bypass ng mga cell ay kapareho ng ginamit para sa bumbilya at ipinapakita sa mga figure 2A, 2B at 2C sa itaas. Ang ikalimang data point para sa zero milliamps at zero volts ay ipinapalagay para sa mga resistors tulad ng para sa light bulb. Ang data para sa parehong mga resistors at bombilya ay maaaring itala sa parehong datasheet at graph para sa madaling paghahambing ng mga kurba para sa bawat elemento.
Pagtuklas ng Batas ng Ohm
- Gumuhit ng pahalang na linya sa iyong graph sa E = 5 Volts at i-drop ang mga vertical na linya pababa mula sa mga intersection ng pahalang na linya at ang mga kurba para sa 100 ohm at 47 ohm resistors tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Itala ang mga halaga, sa milliamps, ng I100 at ako 47 sa mga blangko sa ibaba, pagkatapos ay i-convert ang mga value na ito sa milliamps sa pamamagitan ng pag-multiply sa 1amp / 1000milliamps.
I100 = ________ mA x (1 amp / 1000 mA ) = __________ amp.
I47 = ________ mA x (1 amp / 1000 mA ) = __________ amp.
- Gamit ang mga halaga sa amps ng I100 at ako47, kalkulahin ang mga resistensya R100 at R47.
R100 = 5V / I100 = __________ ohms.
R47 = 5V / I47 = __________ohms.
Paano gumagana ang mga halaga para sa R100 at R47 nakalkula sa tanong 3 sa itaas ihambing sa nominal 100 at 47 ohm halaga para sa mga resistors?
Maliwanag, ang paglaban ng isang nakapirming risistor ay ang slope ng linya na tumutukoy sa kaugnayan sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang. Ang isa pang paraan ng pagsasabi nito ay ang pagmasdan na ang boltahe sa risistor ay proporsyonal sa kasalukuyang dumadaan sa risistor. Ang paglaban ay ang pare-pareho lamang ng proporsyonalidad sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang.
- Pagsusulat ng mga equation ng EI para sa mga nakapirming resistor.
Ang mga equation ng linya sa mga EI graph ay maaaring isulat sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga halaga para sa R100 at R47 hango sa datos sa itaas.
Para sa 100 Ohm risistor
E = R100 Ako = ( _______ ohms) Ako
At para sa 47 Ohm risistor
E = R47 Ako = ( _______ ohms) Ako
Isaksak ang halagang 0.050 amps (50 milliamps) sa mga equation sa itaas at kalkulahin ang mga resultang boltahe para sa 100-ohm at 47ohm resistors.
Para sa 100 Ohm risistor
E = R100 0.050 amps = _________ ohms x 0.050 A = __________ volts.
Katulad nito, para sa 47 Ohm risistor
E = R47 0.050 amps = _________ ohms x 0.050 A = __________ volts.
I-plot ang dalawang puntong ito sa iyong mga graph upang kumpirmahin na ang mga puntos ay nasa o napakalapit sa mga linya para sa 100-ohm risistor at 47-ohm risistor.
- Pagsusulat ng EI equation para sa bumbilya.
Isaalang-alang ngayon ang kaso ng bumbilya. Dahil ang EI curve para sa bombilya ay hindi isang tuwid na linya, paano tinukoy ang paglaban para sa bumbilya? Sa katunayan, ang paglaban para sa bombilya ay tinukoy bilang ang ratio ng boltahe sa kasalukuyang tulad ng sa kaso ng mga nakapirming resistor. Gayunpaman, ang sumusunod na aktibidad ay magpapakita na ang paglaban ay hindi na isang nakapirming halaga.
Ang EI curve para sa bumbilya ay ipinapakita sa sketch sa ibaba. Gumuhit ng dalawang pahalang na linya sa E = 5 V at sa E = 2 V na nagsalubong sa kurba at bumaba ng dalawang patayong linya pababa mula sa mga punto ng intersection at basahin ang mga halaga ng I2V at ako5V sa milliamp scale.
Itala ang mga halaga, sa milliamps, ng I2V at ako5V sa mga blangko sa ibaba, pagkatapos ay i-convert ang mga value na ito sa amps sa pamamagitan ng pag-multiply sa 1amp/ 1000milliamps.
I2V = ________ mA x (1 amp / 1000 mA ) = __________ amp.
I5V = ________ mA x (1 amp / 1000 mA ) = __________ amp.
Gamit ang mga halaga sa amps ng I2V at ako5V, kalkulahin ang mga resistensya R2V at R5V.
R2V = 2 V / I2V = 2 V / ________ A = __________ ohms.
R5V = 5 V / I5V = 5 V / ________ A = __________ ohms.
Malinaw na ang mga halaga para sa R2V at R5V ay makabuluhang naiiba, na hindi nakakagulat dahil ang EI curve para sa bumbilya ay hindi isang tuwid na linya. Ang proseso ng pagsulat ng isang equation na nagpapahayag ng kaugnayan sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang para sa ilaw na bombilya ay higit na kasangkot kaysa sa pagkilala lamang na ang paglaban ay ang slope ng EI curve tulad ng sa kaso ng mga nakapirming resistor. Isang parabolic equation ng form E = k I2 maaaring makuha gamit ang alinman sa mga punto ng data. Gayunpaman, ang curve ay karaniwang dadaan sa pinanggalingan at ang puntong ginamit upang makuha ang halaga ng k, ngunit ang ibang mga punto ng data ay maaaring nasa isang malaking distansya mula sa curve. Maaaring makuha ang mas sopistikadong polynomial equation na pumasa sa lahat ng mga punto ng data; gayunpaman ang kasangkot sa matematika ay lampas sa saklaw ng aktibidad na ito.
Gamitin ang iyong data para sa puntong malapit sa 4.5 volts para kalkulahin ang halaga para sa k:
k = E / I2 = _______ V / (_______ mA)2 = __________ V/ mA2
Gamitin ang iyong kinakalkula na halaga ng k upang bumuo ng hinulaang EI curve para sa bumbilya. Para sa kaginhawahan, gamitin ang parehong mga halaga para sa kasalukuyang na sinukat mo sa iyong pagsubok ng bumbilya upang kalkulahin ang mga hinulaang halaga para sa boltahe sa bumbilya.
Ako, mA 0 _____ _____ _____ _____
E = k ko2 0 _____ _____ _____ _____
I-plot ang hinulaang EI curve para sa bumbilya sa iyong orihinal na graph para sa paghahambing. Ang hinulaang curve ba ay tumpak na nagpaparami ng data ng pagsubok sa saklaw ng pagpapatakbo ng bumbilya?
Pagsasalin sa Plano ng Aralin