El-Go Karty pracy - Arkadiusz Mroczyk
advertisement
EL-GO Flat Opracował: Arkadiusz Mroczyk Witaj Czy zastanawiałeś się dlaczego złożenie nawet prostego układu elektronicznego jest takie skomplikowane, uciążliwe i długotrwałe?... Dlaczego patrząc na gotowy obwód, tak trudno zorientować się jaki jest schemat jego połączeń?... W zestawach El-Go ten problem został rozwiązany Dzięki zestawom El-Go: składanie obwodów elektronicznych jest łatwe i przyjemne jak nigdy dotąd efekt końcowy jest bardzo przejrzysty (idealny do nauki elektroniki) masz możliwość tworzenia dowolnej liczby różnych obwodów Zapoznanie się z poniższym tekstem umożliwi Tobie swobodne poruszanie się po dużym obszarze elektroniki – samodzielne konstruowanie obwodów, ich modyfikowanie i uruchamianie. Do tego wszystkiego wystarczy zrozumienie kilku podstawowych pojęć i fundamentalnego prawa dotyczącego prądu elektrycznego - prawa Ohma - zawierającego się w jednym zdaniu. Ładunki elektryczne są wszędzie wokół, również w nas samych, jako podstawowy składnik materii. Ładunki nie związane dostatecznie silnie z większymi strukturami materii stałej, mogą się w niej przemieszczać w metalach są to swobodne elektrony. W cieczach przewodzących (elektrolitach) mogą się przemieszczać nawet duże, naładowane elektrycznie cząstki - jony dodatnie i ujemne. Prąd elektryczny powstaje w wyniku działania, na takie swobodne ładunki elektryczne, zewnętrznego pola elektrycznego wytworzonego różnicą potencjałów (napięciem). Napięcie wymusza uporządkowany ruch ładunków, zgodny z liniami sił pola. Źródłami napięcia są np. różnego typu ogniwa (w tym popularne baterie), akumulatory lub zasilacze. Można je sobie wyobrazić jako pompy przepychające przez siebie ładunki elektryczne z jednego bieguna na drugi. Silna pompa wytworzy duże napięcie ponieważ wysysając ładunki z jednego bieguna wytworzy duży ich nadmiar na drugim biegunie. Jeżeli te bieguny połączymy przewodem elektrycznym, stanowiącym doskonałą drogę dla elektronów, to popłynie prąd elektryczny. Z bieguna, na którym „pompa" (bateria) doprowadziła do ich nadmiaru, elektrony będą się przemieszczały przewodem do bieguna, z którego „pompa" je pobiera (gdzie jest ich niedomiar). Jest to typowe zjawisko występujące powszechnie w naturze, która zawsze dąży do uzyskania stanu równowagi (zaburzonego w tym wypadku przez pracę pompy). W przewodniku elektrycznym, jakim jest nasz przewód znajduje się dużo swobodnych elektronów i one też wezmą udział w tym ruchu, będą „przepychane" tymi samymi siłami pola elektrycznego, aby uzupełnić wspomniany niedomiar i rozładować nadmiar. W każdym punkcie tak powstałego obwodu będą przemieszczały się elektrony w jednym kierunku (nadanym przez pompę) - czyli popłynie prąd elektryczny. Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Na całym świecie umówiono się, że prąd elektryczny płynie od bieguna dodatniego (+) do bieguna ujemnego (-). Fundamentalna wiedza potrzebna do swobodnego poruszania się po elektronice zawiera się w prawie Ohma. Brzmi ono następująco: Prąd płynący przez przewodnik o stałej temperaturze jest wprost proporcjonalny do napięcia między jego końcami. Gdzie: I - prąd = prąd elektryczny = natężenie prądu - jednostka [A] (Amper). U - napięcie = napięcie elektryczne = różnica potencjałów - jednostka [V] (Wolt) R - opór = opór elektryczny = oporność = rezystancja - jednostka [S] (Om) Połączenie szeregowe: Jest to taki rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem następnego. Połączenie takie tworzy szereg (łańcuch) elementów, w którym prąd elektryczny musi przepływać kolejno przez wszystkie elementy (natężenie prądu ma więc taką samą wartość dla wszystkich elementów w połączeniu szeregowym). Połączenie równoległe: Jest to taki rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym wszystkie końce oraz wszystkie początki elementów są połączone razem. Połączenie takie tworzy odpowiednią ilość gałęzi, w których mogą płynąć różne prądy, ale które zasilane są takim samym napięciem elektrycznym. Pierwsze Prawo Kirchhoffa: Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła. Moc prądu elektrycznego: Jest to iloraz wykonanej pracy w jednostce czasu. Opis modułów: dioda prostownicza oporniki żarówki dioda świecąca LED włącznik (klucz) uniwersalny miernik cyfrowy zasilacz bateryjny z bezpiecznikiem Jeśli coś nie działa? W praktyce eksperymentującego elektronika, wyżej wymieniony fakt jest stanem naturalnym, zwykle potwierdzającym naszą wspólną cechę, jaką jest omylność. 1. Należy sprawdzić poprawność doboru elementów i ich właściwe połączenie, pamiętając jednocześnie, że układy elektroniczne nigdy nie działają bez włączonego zasilania. Jeżeli wyżej wymienione sprawdzenie nie pomoże, to należy sprawdzić schemat połączeń a w ostateczności poprosić o pomoc nauczyciela. 2. Należy przejrzeć końcówki połączeniowe dopatrując się jakiegoś zanieczyszczenia, najczęściej w postaci przywartego włosa, kępki kurzu, włókna itp. 3. Nie należy samemu naprawiać modułów! Podczas wykonywania ćwiczeń należy zachować wszystkie przepisy BHP. KARTA PRACY NR 1: Obliczanie oporu w żarówce na podstawie prawa Ohma a) bez opornika R2 Zestaw układ według poniższego schematu: Podłącz miernik cyfrowy (ustaw go w pozycji 20V) i odczytaj wartość napięcia. Następnie zbadaj wartość natężenia w układzie (ustaw miernik w pozycji 20m). Na podstawie prawa Ohma oblicz oporność żarówki. Pomiary wykonaj dla napięcia 3V, 6V, 9V. Lp. 1 2 3 U [V] I [A] R [Ω] Wnioski: Jaka jest zależność oporu od napięcia? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... b) z opornikiem R2 Wykonaj pomiary analogicznie jak w punkcie 1, podłączając opornik do obwodu. Zmierz napięcie tylko na żarówce (kolejno dla 3, 6, 9 V w źródle). Opornik podłącz między włącznikiem a żarówką. Lp. 1 2 3 U [V] I [A] R [Ω] Wnioski: Jaka jest zależność napięcia na żarówce w stosunku do oporu. Jak świeci żarówka dla 3V, 6V, 9V dla źródła? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... KARTA PRACY NR 2: Obliczanie mocy żaróweczki a) dla jednej żaróweczki (Ż2) Zestaw układ według schematu: Zanotuj jakie jest natężenie płynące przez żaróweczkę, oraz zbadaj natężenie w układzie. (dla U = 6V dla źródła) Lp. 1 U [V] I [A] P [W] Oblicz korzystając z zależności P=UI [W] moc żaróweczki dla określonego napięcia (wyniki zanotuj w tabeli). b) dla dwóch żaróweczek (Ż2 i Ż3) Wykonaj zadanie analogicznie jak w punkcie pierwszym podłączając do układu żaróweczkę Ż3. Lp. 1 U [V] I [A] P [W] Wnioski: Co się dzieje z mocą żarówek? Jaka jest ich jasność? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... KARTA PRACY NR 3: Połączenia szeregowe i równoległe a) połączenie szeregowe Zestaw układ według poniższego schematu: Dokonaj pomiaru napięcia: U = ............... [V] b) połączenie równoległe Zestaw układ według schematu: Dokonaj pomiaru napięcia: U = ............... [V] Co zaobserwowałeś? Jaka jest jasność żaróweczki? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... KARTA PRACY NR 4: Co powoduje opornik w układzie? Zestaw układ według schematu: Zmierz napięcie: U = ................. [V] Następnie dołącz do układu opornik R1 (30Ω) Zmierz napięcie: U = ................... [V] Co zauważyłeś? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Jak myślisz, czy natężenie również się zmieni? Wykonaj raz jeszcze układy według schematów połączeń i zmierz poziom natężenia prądu. Wykonałeś pomiary dla opornika 30 Ω. Podłącz układy analogicznie włączając w układ opornik 200 Ω. Wnioski: .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... KARTA PRACY NR 5: Doświadczalne badanie pierwszego prawa Kirchhoffa Zestaw układ według schematu: Zmierz poziom natężenia w punktach AB: IAB = ........... [A] Następnie zmierz poziom natężenia w punktach CD: ICD = ........... [A] Oraz w punktach ED: IED = ........... [A] Zastanów się teraz ile wynosiło natężenie prądu wpływającego do węzła? ( I= ...... [A]). A następnie zsumuj natężenia prądów wypływających z węzła. ( ICD + IED = ....... [A]). Co zauważyłeś? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Sformułuj treść pierwszego prawa Kirchhoffa: .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... KARTA PRACY NR 6: Buduję układ własny Zbuduj dowolny układ wykorzystując: źródło, włącznik, przewody, żaróweczki 2 i 3 diodę LED miernik uniwersalny Narysuj schemat tego układu oraz zmierz napięcie na diodzie LED, a także całkowite natężenie układu. miejsce na własny schemat U = .............. [V] I = .............. [A] KARTA PRACY NR 7: Jak podłączać amperomierz a jak woltomierz... Zestaw układy według schematów i sprawdź ich prawdziwość. Skorzystaj z miernika elektronicznego. Zapisz prawda lub fałsz gdy pomiar napięcia lub natężenia jest możliwy.
