În acest laborator, veți învăța elementele fundamentale ale construirii, măsurării și analizării circuitelor electrice. Înainte de a începe, familiarizați-vă cu mediul și cu instrumentele furnizate. Urmând instrucțiuni pas cu pas, veți construi un circuit simplu, veți măsura proprietățile acestuia și veți aplica legi electrice fundamentale.
Obiective educaționale
- Înțelegerea funcției componentelor electronice: Dobândiți cunoștințe despre rolurile componentelor precum breadboard-urile, sursele de alimentare, rezistoarele și multimetrele într-un circuit.
- Învățați construirea circuitelor: Stăpânește tehnicile de construire a unui circuit pe o placă de prototipare, asigurându-te de conexiunile și configurațiile corecte.
- Măsurare proprietăți circuit: Folosiți un multimetru pentru a măsura proprietățile electrice cheie, inclusiv tensiunea și rezistența, înțelegând în același timp semnificația acestora.
- Aplicați legea lui Ohm și legile lui Kirchhoff: Analizați circuitul matematic prin aplicarea acestor principii fundamentale pentru a determina rezistența, tensiunea și curentul.
- Dezvoltă abilitățile de rezolvare a problemelor: Învață să depanezi configurații de circuite, să interpretezi rezultatele măsurătorilor și să îți verifici observațiile în raport cu predicțiile teoretice.
- Documentați și salvați datele experimentale: Utilizează instrumente digitale pentru a înregistra, salva și analiza diagramele de circuit și măsurătorile pentru referințe viitoare.
Protocol
În fața ta se află o placă de prototipuri, o sursă de alimentare și un multimetru.
- Placa de test este panoul alb mare din fața ta. Este un instrument care face posibilă construirea ușoară a unui circuit. Tot ce se află într-o coloană numerotată este conectat la tot ce se află în acea coloană. Același lucru este valabil și pentru rândurile X și Y.
- Sursa de alimentare este cutia gri de pe raft. Este ca o priză electrică! Furnizează energia necesară circuitelor noastre.
- Multimetrul este dreptunghiul cu contururi portocalii. Este o unealtă care face posibilă studiul curentului cât și a tensiunii circuitului dumneavoastră.
În dreapta dumneavoastră se află cutii ce conțin diverse componente electronice. În acest experiment, veți avea acces doar la fire și rezistoare.
Construirea circuitului
- Ia două fire din coș și așază-le în fața ta.
- Luați capătul unuia dintre fire și conectați-l la borna neagră a sursei de alimentare.
- Ia celălalt capăt al aceluiași fir și conectează-l pe rândul X al breadboard-ului.
- Luați un capăt al celuilalt fir și conectați-l la borna roșie a sursei de alimentare.
- Ia celălalt capăt al aceluiași fir și conectează-l pe rândul Y al breadboard-ului.
Sursa de alimentare este acum conectată la breadboard. Este acum posibil să folosiți rândurile A până la E pentru a efectua experimentul.
- Porniți sursa de alimentare folosind comutatorul și notați valoarea afișată pe sursa de alimentare.
- Ia un fir și conectează-l de la rândul X la locația A-10.
- Luați rezistorul misterios de pe raft din fața dumneavoastră și conectați-l de la B-10 la B-11
- Ia un rezistor din coșul din dreapta ta și conectează-l de la C-11 la C-12
- Folosind ghidul de culori, notează rezistența rezistorului.
- Ia un fir și conectează-l de la E-12 la rândul Y.
Ai construit primul tău circuit! Acesta ar fi putut fi construit în multe alte moduri. Aici, configurația exactă a fost furnizată, dar important este doar să respecți conexiunile breadboard-ului, așa cum sunt ilustrate pe afișul de pe masă.
Salvare un circuit
- În colțul din dreapta jos al meniului principal al acestei tablete, puteți găsi un buton care permite vizualizarea circuitului. Odată intrat în această interfață, puteți vedea o diagramă reprezentând circuitul pe care tocmai l-ați creat. În această interfață, sunt accesibile două butoane. Unul pentru a salva imaginea în rezultate, altul pentru a schimba tipul de afișare într-o cameră.
- Salvează schema și vizualizarea camerei a circuitului.
Măsurarea unui circuit
Acum că circuitul este construit, trebuie studiat! Pentru a face acest lucru, trebuie să folosiți multimetrul.
- Luați un fir și conectați-l la mufa centrală (COM) a multimetrului.
- Ia un alt fir și conectează-l la mufa din dreapta (VHz) a multimetrului.
- Asigurați-vă că cadranul central indică V.
- Acum ești gata să măsori tensiunea rezistorului tău, pentru a face acest lucru, ia celelalte două capete ale firelor și conectează-le la locațiile D-11 și D-12.
Salvarea schemei circuitului
- Opriți sursa de alimentare
- Folosind rezistența și tensiunea notate, utilizați legea lui Ohm pentru a calcula curentul în rezistorul cunoscut și, prin urmare, în circuit.
- Cu tensiunea măsurată și tensiunea furnizată de sursa de alimentare, utilizați al doilea principiu al lui Kirchhoff pentru a calcula tensiunea rezistorului misterios.
Acum cunoașteți tensiunea și curentul rezistorului misterios. Folosiți legea lui Ohm pentru a-i descoperi rezistența.
- Trimite rezultatele
Rezultate anticipate
Rezultatele se găsesc urmând acest link
- Înțelegerea componentelor circuitelor
- Participanții vor recunoaște funcția și importanța diverselor elemente de circuit, inclusiv plăci de test, rezistențe, surse de alimentare și multimetre.
- Stăpânirea asamblării de circuite de bază
- Urmând protocolul, participanții vor construi cu succes un circuit electric funcțional folosind o placă de prototipare, fire și rezistențe.
- Aplicații practice ale instrumentelor de măsură
- Studenții vor câștiga încredere în utilizarea unui multimetru pentru a măsura tensiunea și curentul, consolidându-și înțelegerea proprietăților electrice.
- Aplicarea legilor lui Ohm și Kirchhoff
- Participanții vor aplica principii teoretice pentru a calcula curentul, căderile de tensiune și rezistența, conectând concepte matematice cu observații fizice.
- Abilități îmbunătățite de rezolvare a problemelor
- Studenții vor depana și corecta erorile în configurația circuitelor, dezvoltând abilități de gândire critică necesare pentru aplicații practice în fizică și inginerie.
- Aprecierea pentru acuratețea datelor și înregistrare
- Prin salvarea schemelor circuitelor și documentarea rezultatelor, elevii vor înțelege importanța preciziei și a reproductibilității în experimentele științifice.
- Conectarea teoriei la practică
- Participanții vor face legătura între teoria din clasă și aplicațiile din lumea reală, dobândind o apreciere mai profundă a relevanței conceptelor electrice în tehnologia de zi cu zi.
Semnificație și lecții învățate:
- Întroducere în circuitele electrice
Obține o apreciere practică a modului în care componentele electrice interacționează pentru a crea circuite funcționale. - Tehnici de măsurare precise
Învață să operezi un multimetru și să înregistrezi date fiabile pentru analiza circuitelor. - Aplicarea legilor teoretice
Aplică legile lui Ohm și Kirchhoff în probleme din lumea reală, consolidând cunoștințele teoretice cu aplicații practice. - Depanare sistematică
Dezvoltați abilități în identificarea și rezolvarea problemelor în asamblarea și măsurarea circuitelor. - Înregistrarea și analiza datelor
Învață să documentezi și să analizezi rezultatele experimentelor în mod sistematic, asigurând reproductibilitatea și acuratețea. - Această activitate oferă o introducere cuprinzătoare în asamblarea circuitelor, încurajând atât experimentele practice, cât și gândirea analitică. Cu aceste abilități fundamentale, sunteți bine pregătit pentru a explora subiecte avansate în inginerie electrică și fizică.
Rezumatul temei pe intervale de note
Clasele 6-8 (Școala Gimnazială):
FocusIntroducere de bază în componentele circuitelor și asamblare.
ActivitățiFamiliarizare cu breadboard-uri, fire și rezistențe. Asamblarea practică a unui circuit simplu și observarea proprietăților electrice de bază
Rezultate învățare:
- Înțelegeți conceptele și terminologia de bază ale circuitelor electrice.
- Obțineți o introducere în utilizarea unui multimetru pentru a măsura tensiunea.
- Dezvoltă abilități de bază de depanare și încredere în asamblarea circuitelor.
Clasele IX-X (Gimnaziu):
Concentrare: Explorare intermediară a proprietăților și măsurătorilor circuitelor.
ActivitățiConstruirea unui circuit cu un rezistor misterios și măsurarea tensiunii și rezistenței. Aplicarea legii lui Ohm pentru calcularea curentului.
Rezultate învățare:
- Aplicați concepte teoretice la măsurători practice.
- Dezvoltați o înțelegere mai profundă a comportamentului circuitelor, incluzând căderile de tensiune și fluxul de curent.
- Înregistrați și analizați sistematic rezultatele experimentale.
Clasele 11-12 (Liceu):
Concentrare: Analiză avansată și aplicarea principiilor electrice.
Activități: Măsurarea tensiunii și rezistenței, calcularea curentului folosind legea lui Ohm și analiza unui rezistor misterios folosind legea lui Kirchhoff.
Rezultate ale învățării:
- Stăpânește utilizarea unui multimetru pentru măsurători precise.
- Analizați circuitele matematic pentru a înțelege comportamentul electric.
- Interpretează date experimentale pentru a rezolva necunoscute, conectând rezultatele cu legile teoretice.
- Documentați rezultatele complet și articulați constatările într-un format structurat.
Această abordare pe niveluri asigură că studenții de la toate nivelurile se implică în laborator într-un mod semnificativ, dezvoltându-și progresiv abilitățile și pregătindu-se pentru provocări mai complexe în fizică și inginerie electrică.
Esențiale de laborator
Instrumente
- Multimetru
- Conectarea firelor
- Rezistoare
- Placă de prototipare
- Sursă de alimentare
- Diagramă cod culori rezistori
Produse
- Rezistoare necunoscute cu coduri de culori distincte
Diagramă
