En aquest laboratori, aprendràs els fonaments de la construcció, mesura i anàlisi de circuits elèctrics. Abans de començar, familiaritzeu-vos amb l'entorn i les eines proporcionades. Seguint instruccions pas a pas, construireu un circuit senzill, mesurareu les seves propietats i aplicareu lleis elèctriques fonamentals.
Objectius educatius
- Comprendre la funció dels components electrònics: Coneix el paper dels components com ara protoboards, fonts d'alimentació, resistències i multímetres en un circuit.
- Aprèn la construcció de circuits: Domina les tècniques per construir un circuit en una placa de prototipat, assegurant connexions i configuracions correctes.
- Mesura propietats del circuit: Utilitza un multímetre per mesurar propietats elèctriques clau, com ara el voltatge i la resistència, tot entenent-ne la importància.
- Aplica les lleis d'Ohm i de Kirchhoff: Analitzar el circuit matemàticament aplicant aquests principis fonamentals per determinar la resistència, la tensió i el corrent.
- Desenvolupa habilitats de resolució de problemes Aprèn a resoldre problemes de configuracions de circuits, interpretar els resultats de les mesures i verificar les teves observacions amb prediccions teòriques.
- Documenteu i guardeu les dades experimentals: Utilitzeu eines de digitals per enregistrar, desar i analitzar diagrames de circuits i mesures per a referència futura.
Protocol
Davant teu hi ha una plaqueta d'experiments, una font d'alimentació i un multímetre.
- La targeta perforada és el gran panell blanc que teniu davant. És una eina que permet construir un circuit fàcilment. Tot el que hi ha en una columna numerada està connectat amb tot el que hi ha dins d'aquesta columna. El mateix passa amb les files X i Y.
- La font d'alimentació és la caixa grisa de la prestatgeria. És com una presa de corrent! Proporciona l'energia necessària per als nostres circuits.
- El multímetre és el rectangle amb contorns taronges. És una eina que fa possible estudiar el corrent així com la tensió del teu circuit.
A la teva dreta hi ha contenidors amb diversos components electrònics. En aquest experiment, només tindràs accés a cables i resistències.
Construint el circuit
- Agafa dos fils de la paperera i posa-los davant teu.
- Connecteu l'extrem d'un dels cables al terminal negre de la font d'alimentació.
- Agafa l'altre extrem del mateix cable i connecta'l a la fila X de la protoboard.
- Agafeu un extrem de l'altre cable i connecteu-lo al terminal vermell de la font d'alimentació.
- Agafa l'altre extrem d'aquest mateix fil i connecta'l a la fila Y de la placa de prototips.
La font d'alimentació ja està connectada a la protoboard. Ara és possible utilitzar les files A a E per fer l'experiment.
- Enceneu la font d'alimentació amb l'interruptor i anoteu el valor que apareix a la font d'alimentació.
- Connecta un cable de la fila X a la ubicació A-10.
- Connecteix la resistència misteriosa que tens a l'estanteria davant teu des del punt B-10 al B-11.
- Agafa una resistència del contenidor de la teva dreta i connecta-la de la C-11 a la C-12
- Utilitzant la guia de colors, apunta la resistència del resistor.
- Connecta un fil de l'E-12 a la fila Y.
Has construït el teu primer circuit! Aquest circuit es podria haver construït de moltes altres maneres. Aquí es va donar la configuració exacta, però el que és important és només respectar les connexions de la protoboard tal com s'il·lustra al pòster de la taula.
Desant un circuit
- A la part inferior dreta del menú principal d'aquesta tauleta, podeu trobar un botó que permet visualitzar el circuit. Un cop en aquesta interfície, podreu veure un esquema que representa el circuit que acabeu de crear. En aquesta interfície, hi ha dos botons accessibles. Un per desar la imatge als resultats, un altre per canviar el tipus de visualització a una càmera.
- Desa el diagrama i la vista de la càmera del circuit.
Mesurar un circuit
Ara que el circuit està construït, s'ha d'estudiar! Per fer-ho, has d'utilitzar el multímetre.
- Connecteu un cable al jack central (COM) del multímetre.
- Agafa un altre fil i connecta'l al jack dret (VHz) del multímetre.
- Assegura't que el dial central apunta a la V.
- Ara ja podeu mesurar el voltatge del vostre resistor, per fer-ho agafeu els dos extrems dels cables restants i connecteu-los a les ubicacions D-11 i D-12.
Desant el diagrama del circuit
- Apaga la font d'alimentació
- Utilitzant la resistència i la tensió anotades, utilitzeu la llei d’Ohm per calcular el corrent en el resistor conegut i, per tant, en el circuit.
- Amb la tensió mesurada i la tensió proporcionada per la font d'alimentació, utilitza la segona llei de Kirchhoff per calcular la tensió de la resistència misteriosa.
Ara ja coneixes el voltatge i el corrent del resistència misteriosa. Utilitza la llei d'Ohm per descobrir la seva resistència.
- Envia els resultats
Resultats previstos
Els resultats es troben seguint aquest enllaç
- Comprensió dels components del circuit
- Els participants reconeixeran la funció i la importància de diversos elements de circuit, com ara targes de prototipat, resistències, fonts d'alimentació i multímetres.
- Domini del muntatge de circuits bàsics
- Seguint el protocol, els participants construiran amb èxit un circuit elèctric funcionant utilitzant una placa de prototipat, cables i resistències.
- Aplicació pràctica d'eines de mesura
- Els estudiants guanyaran confiança en l'ús d'un multímetre per mesurar tensió i corrent, reforçant la seva comprensió de les propietats elèctriques.
- Aplicació de les lleis d'Ohm i de Kirchhoff
- Els participants aplicaran principis teòrics per calcular el corrent, les caigudes de tensió i la resistència, connectant conceptes matemàtics amb observacions físiques.
- Millora de les habilitats de resolució de problemes
- Els estudiants resoldran i corregiran errors en la configuració de circuits, desenvolupant així les habilitats de pensament crític necessàries per a aplicacions pràctiques en física i enginyeria.
- Agraïment per la precisió i el registre de dades
- En desar circuits i documentant resultats, els estudiants entendran la importància de la precisió i la reproductibilitat en els experiments científics.
- Vincular teoria i pràctica
- Els participants uniran el món de la teoria de l'aula amb l'aplicació en el món real, aconseguint una apreciació més profunda de la rellevància dels conceptes elèctrics en la tecnologia quotidiana.
Significat i lliçons apreses:
- Entenent els circuits elèctrics
Aconsegueix una apreciació pràctica de com els components elèctrics interactuen per crear circuits funcionals. - Tècniques de mesura precises
Aprèn a operar un multímetre i a registrar dades fiables per a l'anàlisi de circuits. - Aplicació de lleis teòriques
Aplica les lleis d'Ohm i de Kirchhoff a problemes del món real, reforçant el coneixement teòric amb l'aplicació pràctica. - Resolució sistemàtica de problemes
Desenvolupa habilitats per identificar i resoldre problemes en el muntatge i la mesura de circuits. - Enregistrament i anàlisi de dades
Aprèn a documentar i analitzar els resultats experimentals de manera sistemàtica, garantint la reproductibilitat i l'exactitud. - Aquesta activitat ofereix una introducció completa al muntatge de circuits, promovent tant l'experimentació pràctica com el pensament analític. Amb aquestes habilitats fonamentals, estareu ben preparats per explorar temes avançats en enginyeria elèctrica i física.
Resum de tasques per rang de qualificació
6è-8è de primària (Escola de secundària):
EnfocamentIntroducció bàsica als components de circuits i muntatge.
Activitats: Familiarització amb protoboards, cables i resistències. Muntatge pràctic d'un circuit senzill i observació de propietats elèctriques bàsiques
Resultats d'aprenentatge:
- Comprendre els conceptes bàsics i la terminologia dels circuits.
- Obteniu una introducció a l'ús d'un multímetre per mesurar el voltatge.
- Desenvolupa habilitats bàsiques de resolució de problemes i confiança en el muntatge de circuits.
Educació Secundària Obligatòria (ESO) - 3r i 4t d'ESO
Enfocament Exploració intermèdia de les propietats i mesures dels circuits.
Activitats: Construcció d'un circuit amb una resistència misteriosa i mesurament de voltatge i resistència. Aplicació de la llei d'Ohm per calcular el corrent.
Resultats d'aprenentatge:
- Aplica conceptes teòrics a mesuraments pràctics.
- Desenvolupa una comprensió més profunda del comportament dels circuits, incloent les caigudes de tensió i el flux de corrent.
- Registra i analitza els resultats experimentals de manera sistemàtica.
Batxillerat
Enfocament Anàlisi avançada i aplicació de principis elèctrics.
Activitats: Mesurament de voltatge i resistència, càlcul de corrent utilitzant la llei d'Ohm, i anàlisi d'un component resistiu misteriós utilitzant la llei de Kirchhoff.
Resultats d'aprenentatge:
- Domina l'ús d'un multímetre per a mesures precises.
- Analitzar circuits matemàticament per entendre el comportament elèctric.
- Interpretar dades experimentals per resoldre incògnites, connectant els resultats amb les lleis teòriques.
- Documentar els resultats de manera exhaustiva i articular les troballes en un format estructurat.
Aquest enfocament per etapes garanteix que els estudiants de tots els nivells participin al laboratori de manera significativa, desenvolupant habilitats progressivament i preparant-se per a reptes més complexos en física i enginyeria elèctrica.
Equipament de laboratori
Instruments
- Multímetre
- Connectant cables
- Resistències
- Placa de prototipat
- Font d'alimentació
- Taula de codi de colors de resistències
Productes
- Resistències desconegudes amb codis de colors distintius
Diagrama
