Какое сопротивление у светодиода: Правильные схемы подключения светодиода

Содержание

Расчет сопротивления для светодиода — как подобрать?

Онлайн программа для расчета резистора при подключении светодиодов

Светодиод – нелинейный полупроводниковый прибор, которому для правильной и надежной работы необходим стабильный ток. Перегрузки по току могут вывести светодиод из строя. Самый простой вариант схемы питания в таком случае – ограничительный резистор, включенный последовательно. Расчет номинального сопротивления  и мощности резистора для светодиода не очень сложная задача, если правильно понимать физику процесса. Рассмотрим общие принципы такого расчета, а затем разберем несколько конкретных примеров из практики.

Теория

В общем случае схема выглядит так.

Рисунок 1

Между контактами «+» и «-» прикладывается напряжение. Обозначим его буквой U. Ток через резистор и светодиод будет протекать одинаковый, т.к. соединение последовательное. Согласно закону Ома получаем:

где R – сопротивление резистора;

rLED– сопротивление светодиода (дифференциальное).

Отсюда выражаем формулу, по которой можно произвести расчет сопротивления резистора R при заданном токе I:

Разберемся что такое дифференциальное сопротивление светодиода rLED. Для этого нам потребуется его вольтамперная характеристика (ВАХ).

Рисунок 2

Как видно из графиков ВАХ светодиодов – нелинейна. Говоря простым языком, его сопротивление постоянному току r=U/I есть переменная величина, которая уменьшается с ростом напряжения. Поэтому вводится понятие дифференциального сопротивления rLED=dU/dI, которое характеризует сопротивление диода в отдельно взятой точке кривой ВАХ.

Чтобы произвести расчет резистора для светодиода, определяем по графику прямое напряжение на светодиоде ULED при заданном токе I. Затем подставляем получившееся значение в формулу (2) и получаем

Еще один способ решения задачи – графический.

Допустим необходимо рассчитать сопротивление резистора для обеспечения светодиоду рабочего тока величиной 100 мА при напряжении источника питания – 5 вольт.

Для этого сначала на графике ВАХ светодиода отмечаем точку соответствующую току 100 мА (см. рисунок 3), затем проводим через эту точку и точку соответствующую 5 вольтам на оси абсцисс нагрузочную прямую до пересечения с осью ординат. Определяем значение тока, соответствующее этому пересечению (в нашем случае 250 мА) и по закону Ома производим расчет сопротивления резистора R= U / Iкз= 5 В / 0,25 А =20 Ом. Перед расчетом не забываем осуществлять перевод единиц измерения к надлежащему виду.

Рисунок 3

Следующим шагом будет определение мощности рассеиваемой на резисторе. Формула должна быть знакома всем из школьной физики (как и закон Ома):

P=I2×R.          (4)

Практика

Рассмотрим несколько конкретный пример расчета.

Исходные данные: напряжение питания 12В, белый светодиод XPE (CREE) требуется включить на номинальный ток 350 мА согласно схеме, представленной на рисунке 1.

Находим в data sheet значение прямого падения напряжения при токе 350 мА (рисунок 4).

Рисунок 4

Типовое значение по таблице — 3,2 вольта. Максимальное значение может достигать 3,9 вольт. То есть в результате производственного процесса может получиться как светодиод с прямым напряжением 3,2 В так и 3,9 В (или любым другим промежуточным значением), но вероятность получения 3,2 вольт наиболее высока (если хотите – это «математическое ожидание» этой величины). По этой причине в расчет обычно берется типовое значение.

Используя формулу (3) и калькулятор получаем:

R=(12-3,2)/0,35»25,1 Ом.

Ближайшее значение из ряда Е24 – 24 Ом. Значение тока при этом сопротивлении получится 367 мА, что на 5% превышает требуемое значение. Если учесть еще и допуск на номинал резистора, который для ряда Е24 также 5%, то в худшем случае получается вообще 386 мА. Если такое отклонение не допустимо, то можно добавить в цепь последовательно еще один резистор номиналом 1 Ом. Все эти действия рекомендуется сопровождать реальными измерениями сопротивлений резисторов и получающихся токов, иначе ни о какой точности не может идти и речи. Резистор 24 Ом может иметь погрешность в сторону увеличения до 25,2 Ом, добавив 1 Ом, получим 26, 2 и «перекос» силы тока через светодиод в противоположную сторону.

Предположим, что нам не нужна высокая точность задания тока и резистор 24 Ом нас устраивает.

Определим мощность, которая будет рассеиваться на резисторе по формуле (4):

P=0,3672×24»3,2 Вт.

Номинальная мощность рассеяния резистора должна быть с запасом не менее 30%, иначе он будет перегреваться. А если условия отвода тепла затруднены (например, в корпусе плохая конвекция), то запас должен быть еще больше.

В итоге выбираем резистор мощностью 5 Вт с номинальным сопротивлением 24 Ом.

Для того чтобы оценить эффективность получившегося светотехнического устройства необходимо рассчитать КПД схемы питания:

Таким образом, КПД подобной схемы питания составляет всего 27%. Такая низкая эффективность обусловлена слишком высоким питающим напряжением 12 вольт, а точнее разницей между U и ULED. Получается, что 8,8 вольт мы вынуждены «гасить» на резисторе за счет бесполезного рассеяния мощности в окружающее пространство. Для повышения КПД требуется либо снизить напряжения питания, либо найти светодиод с большим прямым напряжением. Как вариант можно включить несколько светодиодов последовательно, выполнив подбор таким образом, чтобы суммарное падение было ближе к напряжению питания, но ни в коем случае не превышало его.

Необходимое значение сопротивления для резистора можно и подобрать, если имеется в наличии магазин сопротивлений и амперметр. Включаем магазин и амперметр в цепь последовательно светодиоду (на место предполагаемого резистора), устанавливаем максимальное значение сопротивления и подключаем к источнику напряжения. Далее начинаем уменьшать значение сопротивления до тех пор, пока сила тока не достигнет нужного значения или светодиод нужной яркости (в зависимости от того, что будет являться критерием). Останется только считать значение сопротивления с магазина и выполнить подбор ближайшего номинала.

Ремарка

В данных расчетах мы пренебрегли зависимостью прямого напряжения светодиода от его температуры, однако не следует забывать, что такая зависимость существует и характеризуется параметром «температурный коэффициент напряжения» или сокращенно ТКН. Его значения отличается для разных видов светодиодов, но всегда имеет отрицательное значение. Это значит что при повышении температуры кристалла, прямое напряжение на нем становится меньше. Например, для рассмотренного выше белого светодиода XPE значение ТКН (оно приводится производителем в data sheet) составляет -4 мВ/°С. Следовательно при увеличении температуры кристалла на 25°С, прямое напряжение на нем уменьшится на 0,1 В.

Рисунок 5

Многие ведущие производители светодиодов имеют на официальных сайтах специальный сервис – «онлайн калькулятор», предназначенный для вычисления параметров светодиодов в различных режимах эксплуатации (в зависимости от температуры, тока и пр.). Этот инструмент значительно облегчает процедуры расчета и экономит время разработчику.

Резистор для светодиода

Светодиодные изделия потихоньку заменяют привычные лампы накаливания. Пусть стоимость их несколько выше, зато работу свою они осуществляют на порядок качественнее, чем стандартные элементы освещения.

Логично предположить, что структура светодиода намного сложнее, чем той же лампочки накаливания.

Резистор для светодиода, по мнению экспертов, является острой необходимостью. Однако далеко не каждый потребитель вообще понимает, о чем идет речь. Что такое резистор и почему он так необходим, мы разберем в данной статье.

Общие характеристики и устройство сопротивления для светодиодов

Чтобы ответить на все поставленные вопросы, для начала попробуем разобраться в работе самого светодиода. Это токовый прибор, соответственно, он требует подачи определенного напряжения от источника.

Если источник дает напряжение выше, то светодиод попросту сгорает. Как раз во избежание такого эффекта при подаче тока и существует резистор, сопротивление которого необходимо рассчитать, выступающий для ослабления питания до нужного размера.

Резистор может быть подключен один на всю цепочку. Но подключение, при этом, должно быть последовательным.

В противном же случае, при параллельном подключении, которое, к слову, встречается значительно реже, светодиоды требуют каждый своего резистора.

 

Важно учитывать то, на какое напряжение рассчитан светодиод. Указывается, как правило, напряжение падения. Учтите, что оно высчитано довольно приблизительно. Это число играет роль при выборе и подборе резистора.

 

Менее важную роль резистор играет только в случае самых современных моделей светодиодов ярко-белого или разноцветных оттенков. Их, по словам экспертов, можно подключать напрямую без опаски, так как они уже приспособлены к подаче энергии из источника и не выйдут из строя.

Что касается полярности, которую важно учитывать при подключении, резистор ее не имеет. Играет принципиальную роль внутреннее сопротивление.

Учесть необходимо и номинальную мощность рассеивания, поскольку в случае превышения допустимого ее предела резистор перегревается и выходит из строя.

Некоторые светодиоды требуют резисторов нестандартных показателей. В продаже такие изделия найти очень сложно.

В этом случае стоит приобрести резистор большего сопротивления, чем тот, который получен в расчетах. Яркость свечения будет несколько снижена, но это не заметно, зато сам светодиод прослужит дольше.

Резистор для светодиодов, например на 12 вольт, может быть смонтирован самостоятельно. Однако в настоящее время имеются модели, где этот важный элемент уже встроен.

Типология резисторов для светодиодов

Если говорить о классификации, которой можно подвергнуть светодиоды, в этом случае опираться стоит на показатели сопротивления. Именно они и разнятся между собой, позволяя подразделить светодиодные резисторы на какие-либо категории.

Кроме того, важную роль играет типоразмер резисторов. В настоящее время на рынке комплектующих для осветительных приборов можно найти следующие изделия:

  • Резисторы с типоразмеров 0805;
  • С типоразмером 0603;
  • С типоразмером 1206;
  • С типоразмером 0402;
  • С типоразмером 0201;

Также светодиодные резисторы различаются и по комплектации набора, который поступает в продажу. Представлены варианты с конденсаторами и без, в разном количественном показателе и разнообразном форм-факторе.

Как было сказано ранее, светодиодные резисторы могут быть присоединены пользователем самостоятельно. Однако есть и встроенные варианты. Такое отличие тоже может послужить параметром для классификации.

К содержанию ↑

Преимущества и недостатки резисторов для светодиодов

К числу преимуществ использования резистора относят:

  • резистор позволяет светодиоду отслужить отведенный ему срок без каких-либо проблем;
  • помогает смонтировать интересные и оригинальные конструкции со светодиодами;
  • снижает нагрузку на сеть, правильно распределяя ток по точкам;
  • поскольку обеспечивает правильность работы светодиода, сокращает расходы на замену перегоревших ламп.

Имеются и отрицательные стороны использования:

  • подобрать необходимый по показателям резистор не всегда возможно;
  • наборы резисторов по стоимости довольно дороги;
  • требуют недюжинных знаний в электрике для правильного подключения;
  • необходимость предварительного расчета для выбора правильной модели;
  • подключение с ними возможно только последовательно.

Как видно, перечень недостатков несколько больше, чем достоинств. Однако, стоит отметить, без этого элемента собрать действительно правильно работающую светодиодную систему довольно трудно.

Области применения светодиодных резисторов

Помимо стандартных вышеназванных требований в перечень областей, в которых применение светодиодных резисторов находится в приоритете, довольно широк.

  • Во-первых, активно используются они в моддинге, то есть, в области преобразования электронной техники. Приверженцы моддинга часто формируют очень сложные светодиодные цепи, в которых резисторам отведена значительная роль.
  • Во-вторых
    ,
    автолюбители также заменяют лампы накаливания в салоне на светодиоды 12в. Из-за специфики подачи энергии резистор в данном случае не заменим.
  • В-третьих, наконец, в домашних условиях в целях реализации интересных дизайнерских решений тоже нередко делаются светодиодные цепи, отличающиеся особой привлекательностью. И в этом случае резисторы необходимы.

Заключение

Словом, резистор – очень важная деталь для формирования правильной светодиодной установки.

Не стоит пренебрегать этим изделием, и тогда ваши светодиоды прослужат долго, а удовольствие от использования его будет максимальным.

К содержанию ↑

Расскажите друзьям!

Понравилась статья? Подписывайтесь на обновления сайта по RSS, или следите за обновлениями В Контакте, Одноклассниках, Facebook, Twitter или Google Plus.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail:

Если вы нашли неточность или у вас есть вопрос, напишите в форме комментария ниже:

Очень важный параметр светодиодных ламп, о котором мало кто знает

На упаковках светодиодных ламп можно найти множество параметров: мощность, световой поток, эквивалент мощности, индекс цветопередачи. Но один очень важный параметр производители указывают крайне редко. Это тип драйвера.
По ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 вольт, однако тот же ГОСТ допускает отклонение сетевого напряжения ±10%, то есть допустимо напряжение от 207 до 253 вольт. Впрочем, во многих районах (особенно, сельских) напряжение иногда падает до 180 вольт и ниже.

При пониженном напряжении обычные «лампочки Ильича» светят гораздо тусклее. На нижнем пороге допустимого напряжения 207 вольт, 60-ваттная лампа накаливания, рассчитанная на 230 В, светит, как 40-ваттная на номинальном напряжении (habr.com/ru/company/lamptest/blog/386513/).

Работа светодиодных ламп на пониженном напряжении зависит от типа используемой электронной схемы (драйвера).

Если в лампе используется простейший RC-драйвер или линейный драйвер на микросхеме, лампа ведёт себя почти так же, как лампа накаливания (светит тусклее при понижении напряжения, а при скачках напряжения в сети её свет «дёргается»).

Если же используется IC-драйвер, яркость лампы не меняется при изменении напряжения питания в очень широких пределах. Фактически, у таких ламп есть встроенный стабилизатор.

Если посмотреть на все светодиодные лампы, которые я протестировал в проекте Lamptest.ru, определяя тип драйвера, окажется, что у 3/4 всех ламп IC-драйвер и только у четверти линейный или RC-драйвер. Если же посмотреть только на филаментные лампы, картина резко меняется: из 321 протестированных ламп только у 131 (40%) IC-драйверы.

У большинства ламп с линейным драйвером яркость падает на 5% от номинальной при снижении напряжения до 210-220 В и на 10% при напряжении 200-210В.

Некоторые лампы с IC-драйвером не снижают яркость при падении напряжения даже до 50 вольт, но большинство стабильно работает при напряжении от 150 вольт.

Вот так ведут себя две филаментные лампы (левая с IC-драйвером, правая — с линейным) при изменении напряжения от 230 до 160 вольт.


Я измеряю минимальное напряжение, при котором световой поток лампы падает не более, чем на 5% от номинального. В таблице результатов Lamptest это напряжение указано в столбце «Вмин». Если при снижении напряжения световой поток начинает падать сразу, я указываю линейный (LIN) тип драйвера (столбец «drv»), если световой поток при снижении напряжения стабилен, а потом начинает снижаться, — тип драйвера IC1, если при снижении напряжения лампа выключается, — IC2, если начинает вспыхивать — IC3.

К сожалению, тип драйвера по упаковке лампы и параметрам, приводимым производителями на сайтах, узнать почти невозможно. Отдельные производители пишут на упаковке «IC драйвер». Чаще пишут широкий диапазон напряжения, например «170-260В», но не всегда это соответствует действительности. На Lamptest много ламп, у которых указаны широкие диапазоны напряжений, а фактически в них установлен линейный драйвер и на нижней границе указанного диапазона они горят «вполнакала». Указание узкого диапазона «220-240 В» или просто «230 В» тоже ни о чём не говорит: множество таких ламп построены на IC-драйвере и фактически работают при значительно более низких напряжениях без снижения яркости.

Всё, что я могу посоветовать для определения типа драйвера — смотреть результаты на Lamptest по лампе или её аналогам (тот же производитель, тот же тип, тот же цоколь), если конкретная модель лампы ещё не протестирована.

Конечно, лампы с IC-драйвером лучше. Они не меняют яркость при уменьшении напряжения в сети и их свет не «дёргается» при перепадах напряжения. Кроме того, такой драйвер заведомо лучше защищён от любых перепадов напряжения и в целом более надёжен.

Рекомендую учитывать при выборе светодиодных ламп тип драйвера и по возможности покупать лампы с IC-драйвером.

© 2019, Алексей Надёжин

Как подбирать сопротивления для светодиодов

Инструкция

Определить номинальный ток светодиода опытным путем невозможно. Этот параметр прибора необходимо спросить у продавца при его покупке. Если известен тип диода, введите его в любую поисковую систему — есть вероятность, что на него найдутся справочные данные, в том числе и номинальный ток.

В случае, если никаких данных о светодиоде нет, можно считать, что у прибора в корпусе типа SMD номинальный ток равен 3 мА, у круглого диаметром 3 мм — 5 мА, у прямоугольного сечением 3 на 5 мм — 10 мА, у круглого диаметром 5 или 10 мм — 20 мА.

Падение напряжения на светодиоде зависит от его цвета. У инфракрасного оно составляет 1,2 В, у красного — 1,8, у зеленого — 2,2, у синего, белого и фиолетового — от 3 до 4.

Падение напряжения на токоограничительном резисторе определите по следующей формуле: Ur=Up-Ud, где:
Ur — падение напряжения на резисторе, В;
Up — напряжение источника питания, В;
Ud — падение напряжения на светодиоде, В.

Для вычисления сопротивления резистора воспользуйтесь законом Ома. Перед расчетом переведите номинальный ток светодиода в амперы, для чего его значение, выраженное в миллиамперах, поделите на 1000. Например, 20 мА=0,02 А. Затем определите номинал резистора по следующей формуле: R=Ur/Iном, где:
R — искомое сопротивление резистора, Ом,
Ur — падение напряжения на резисторе, рассчитанное по предыдущей формуле, В;
Iном — номинальный ток светодиода, А.

Последней операцией является вычисление мощности резистора. Для этого умножьте падение напряжение на резисторе на протекающий через него ток (также предварительно переведенный в амперы): P=Ur*Iном, где:
Ur — падение напряжения на резисторе, В;
Iном — номинальный ток светодиода, А.Использовать резистор большей мощности можно, меньшей — нельзя.

Для повышения общего коэффициента полезного действия системы при слишком большом напряжении питания светодиоды с одинаковым номинальным током можно соединять в последовательные группы таким образом, чтобы на эту цепочку приходилось около 2/3 напряжения питания, а на резистор — порядка 1/3. В этом случае, перед выполнением расчета номинальные напряжения диодов необходимо сложить.

Как проверить светодиод мультиметром — все возможные способы

В современной осветительной технике достаточно часто применяются светодиоды (led). Как известно, они гораздо надежнее обычных лампочек, но все же иногда могут выходить из строя. Для того, чтобы проверить светодиод на работоспособность применяется несколько методов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

[contents]

Способы проверки

Светодиод, имеет свои электрические параметры, это максимальный рабочий ток, а так же  прямое падение напряжения. Значение первого параметра производители указывают для каждого изделия индивидуально, а второго составляет 1.8 – 2.2 вольта для оранжевых, желтых и красных диодов. Для белых, зеленых и синих 3 – 3.6 вольта.  Проверить эти значения параметров при наличии мультиметра, не составит труда.

Еще один способ проверить led диод на работоспособность, это подать на него питание от нескольких параллельно подключенных пальчиковых батареек или одной батарейки крона. На основе этого способа можно самостоятельно изготовить универсальный тестер для светодиодов, при помощи подручных элементов. Подробный процесс определения работоспособности показан в видео.

Определить неисправный светодиод, можно используя в качестве источника тока для проверки, старые зарядные устройства от мобильных телефонов. Для этого необходимо отрезать штекер подключения к телефону, и зачистить провода. Красный провод, это плюс, его нужно прижать к аноду, черный — минус, его подключают на катод. Если напряжения источника питания достаточно, то он должен загореться.

Для проверки некоторых диодов, напряжения от зарядки телефона может быть недостаточно, тогда можно попробовать проверить с помощью более мощного устройства, например зарядки от фонарика. Таким способом вполне можно проверить на работоспособность диоды в led лампе. Как это сделать, смотрите видео.

Проверка мультиметром

Мультиметр — это универсальный измерительный прибор. С его помощью можно измерить основные параметры практически любого электронного изделия и не только. Для проверки светодиода, потребуется мультиметр в котором есть режим «прозвонки», или его еще называют режимом проверки диодов. Обозначение режима проверки диодов на мультиметре показано на изображении ниже.

Для того чтобы проверить светодиод при помощи мультиметра, нужно установить переключатель прибора в положение соответствующее режиму «прозвонки» и подключить его контакты к щупам тестера.

В процессе подключения необходимо учитывать полярность диода. Анод, следует подключить к красному щупу, а катод к черному. В случаях, когда нет информации какой электрод анод, а какой катод, можно перепутать полярность – это ничего страшного, со светодиодом ничего не произойдет. При неправильном подключении, мультиметр не изменит своих изначальных показаний. При правильном подключении, светодиод должен загореться.

Есть один нюанс, ток «прозвонки» достаточно низкий для нормальной работы светодиода, и стоит приглушить освещение, для того чтобы увидеть как он светится. Если нет возможности этого сделать, можно ориентироваться на показания измерительного прибора. Как правило, если светодиод рабочий, то мультиметр покажет значение отличное от единицы.

Второй вариант — проверить светодиод тестером, это воспользоваться блоком PNP. Данный разъем предназначенный для проверки диодов, позволяет включить светодиод на мощность, достаточную для визуального определения его работоспособности. Анод подключается в разъем, обозначенный буквой Е (эмиттер), а катод диода в разъем колодки, обозначенный буквой С (коллектор).

Светодиод должен гореть при включении мультиметра в не зависимости от режима выбранного регулятором.

Данный способ позволяет проверить даже достаточно мощные светодиоды. Его неудобство в том, что, диоды обязательно нужно выпаивать. Для проверки мультиметром не выпаивая, необходимо изготовить переходники для щупов.

Существует вариант проверки светодиода методом измерения сопротивления, но для этого необходимо знать его характеристики, что достаточно не практично.

Как проверить не выпаивая

Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.

Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».

Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.

Как проверить светодиоды в фонарике

Для проверки необходимо разобрать фонарик и вынуть плату, на которой они установлены. Проверка происходит с помощью тестера со щупами, подключенными на PNP разъем. Светодиоды можно не выпаивать, а подключать контакты щупа на них прямо на плате, при этом необходимо помнить о соблюдении полярности.

Определить пробитый светодиод, можно и при помощи измерения сопротивления в схеме подключения. Например, если светодиоды в фонарике подключены параллельно, измерив сопротивление и получив результат близкий к нулю на любом из них, можно быть уверенным, что, по крайней мере, один из них точно неисправен. После этого можно приступать к проверке каждого из светодиодов методами описанными выше.

Проверка светодиодов не сложный процесс, и любой, кто имеет несколько рабочих батареек и пару проводов, может проверить и определить его неисправность в том или ином приборе.

Как проверить светодиод? как проверить светодиод мультиметром?

Иногда приходится нам сталкиваться с ремонтом различных устройств на светодиодах. Вот здесь и появляется неувязка. Вопрос может показаться странноватым! Казалось бы, ответ предельно ясен: Те кто имеют обыденный мультиметр знают, что им можно проверить хоть какой диодик, просто переведя переключатель спектра на звуковой сигнал либо просто на проверку диодов. Но данное правило подходит для обыденных диодов и очень маломощных бардовых и зеленоватых светодиодов при проверке вы увидите их слабенькое свечение, если светодиод исправен. Но таковой вариант не подойдет для проверки белоснежных, голубых, а время от времени и желтоватых светодиодов, потому что их рабочее напряжение находится в границах 3,3В. Естественно можно проверить светодиод при помощи 2-ух поочередно включенных батареек на 1,5В, но это неоправданное усложнение. На данный момент идет речь конкретно о мультиметре. Часто приходится нам сталкиваться с ремонтом различных устройств на светодиодах. Вот здесь и появляется неувязка. Вопрос может показаться странноватым! Казалось бы, ответ предельно ясен: Те кто имеют обыденный мультиметр знают, что им можно проверить хоть какой диодик, просто переведя переключатель спектра на звуковой сигнал либо просто на проверку диодов. Но данное правило подходит для обыденных диодов и очень маломощных бардовых и зеленоватых светодиодов при проверке вы увидите их слабенькое свечение, если светодиод исправен. Но таковой вариант не подойдет для проверки белых, голубых, а время от времени и желтых светодиодов, потому что их рабочее напряжение находится в границах 3,3 В. Естественно можно проверить светодиод при помощи 2-ух поочередно включенных батареек на 1,5 В, но это неоправданное усложнение. На данный момент идет речь конкретно о мультиметре.

Многие задаются вопросом как проверить светодиод? или как проверить светодиод мультиметром? Давайте разбираться.

Как проверить светодиод?

Хоть какой электростатический разряд либо неправильное подключение в процессе наладки схемы может стать предпосылкой выхода LED аббревиатура от англ. Light-emitting diode из строя. Сверхъяркие малоточные светодиоды, используемые в роли индикаторов питания разных устройств, нередко перегорают в итоге скачков напряжения. Их планарные аналоги SMD LED обширно употребляются в лампах на 12В и В, лентах и фонариках. В их исправности также можно убедиться при помощи тестера. Потому дополнительная проверка светодиода тестером перед монтажом на интегральную схему не помешает. Простым методом, которым в большинстве случаев пользуют радиолюбители, является проверка светоизлучающих диодов мультиметром на работоспособность с помощью щупов.

Используйте круглую батарею, чтобы проверить светодиод, не сжигая его. Аккумуляторная батарея – это самый безопасный вариант, потому что они не дадут достаточный ток для повреждения светодиода. Тестирование с помощью любого другого типа батарей может привести к выгоранию светодиода. Покупайте эти батареи в аптеках, универмагах, магазинах или в Интернете.

  • Используйте либо аккумуляторы с ячейками CR2032, либо CR2025.
  • Приобретите соответствующий держатель батареи с ячейками. Купите тот, который сделан для хранения типа  круглой батареи (например, CR2025), с которой вы будете тестировать.  Вы можете найти их в Интернете или в некоторых магазинах оборудования или электроники. Убедитесь, что держатель имеет красный и черный провода для проверки светодиодных индикаторов. Держатели аккумуляторов для монетных батарей обычно используются для добавления энергии аккумулятора в небольшие проекты, такие как светодиодные украшения или одежда.

    Подключите черный провод к катоду, а красный – к аноду. Чтобы проверить свой светодиод, коснитесь кончика черного зонда на катоде или более короткого конца светодиода. Прикоснитесь к наконечнику красного зонда к аноду, который должен быть длиннее. Убедитесь, что оба датчика не касаются друг друга во время теста и что катод и анод не касаются друг друга.

    • Некоторые держатели батарей с выводами поставляются с небольшим разъемом на конце, держа кончики двух выводов.
    • Если ваш держатель батареи имеет соединительный разъем, проверьте свой светодиод, вставив анод и катод в маленькие отверстия, которые выстраиваются в линию с красными и черными проводами.

    Подождите, пока светодиод загорится. Если светодиод функционирует и правильные соединения выполнены правильно, ваш светодиод засветится, как только вы все сделаете правильно. Если это не так, уберите и снова подключите выводы и катод / анод, чтобы повторить попытку. Если ваш индикатор не загорается, он может быть сгорел или неисправен.

    • Если ваш индикатор не загорается, попробуйте проверить другие светодиодные индикаторы сразу после него. Если они загорятся, вы можете быть уверены, что первый светодиод не работает.

Как проверить светодиод мультиметром?

Тестирование светодиодных устройств ламп или просто светодиодов гораздо проще с цифровым мультиметром, который даст вам четкое представление о том, насколько сильны каждый из светодиодов. Яркость светодиода при его тестировании также укажет на его качество. Если у вас нет мультиметра для использования, простой держатель батареи для круглых батарей с выводами даст вам знать, работают ли ваши светодиоды.

Как проверить светодиод мультиметром?

Приобретите цифровой мультиметр, который может проверять диоды.  Мультиметры измеряют только показатели, вольт и омы. Для тестирования светодиодных индикаторов вам понадобится мультиметр с настройкой диода. Проверьте онлайн или в местном магазине аппаратных средств для мультиметров среднеценового и высокоценового диапазона, которые, скорее всего, будут иметь эту функцию, в сравнении с  недорогими моделями.

Подключите красный и черный измерительные провода. Красный и черный измерительные провода должны быть подключены к выходам на передней панели мультиметра. Красный провод – положительный заряд. Черный провод является отрицательным и должен быть подключен к входу с надписью «COM».

Поверните колесико мультиметра в положение диода. Поверните циферблат на передней панели мультиметра по часовой стрелке, чтобы отодвинуть его от положения «выключено». Продолжайте поворачивать его, пока не приземлитесь на настройку диода. Если он не помечен явно, настройка диода может быть представлена ​​символом схемы диода.

Символ диода визуально представляет собой как его клеммы, так и катод и анод

Подключите черный зонд к катоду и красный зонд к аноду. Прикоснитесь к черному зонду к катодному концу светодиода, который обычно является более коротким. Затем нажмите красный зонд на анод, который должен быть длинным. Обязательно подключите черный зонд перед красным зондом, так как обратное может не дать вам точного показания.

  • Убедитесь, что катод и анод не касаются друг друга во время этого теста, что может препятствовать прохождению тока через светодиодный индикатор и затруднять результаты.
  • Черные и красные контакты также не должны касаться друг друга во время теста.
  • Выполнение соединений должно привести к тому, что светодиод засветится.

Проверьте значение на цифровом дисплее мультиметра. Когда контакты мультиметра касаются катода и анода, неповрежденный светодиод должен отображать напряжение приблизительно 1600 мВ. Если во время теста на экране не появляется показаний, повторите попытку, чтобы убедиться, что соединения выполнены правильно. Если вы правильно выполнили тест, это может быть признаком того, что светодиодный индикатор не работает.

Метод комфортен для всех типов светоизлучающих диодов, независимо от их выполнения и количества выводов. Замыкая красноватый щуп на анод, а темный на катод исправный светодиод должен засветиться. При смене полярности щупов на дисплее тестера должна оставаться цифра 1. Свечение излучающего диодика во время проверки будет маленький и на неких светодиодах при ярчайшем освещении может быть неприметно. Для четкой проверки разноцветных LED с несколькими выводами следует знать их распиновку. В неприятном случае придется наобум перебирать выводы в поисках общего анода либо катода. Не стоит страшиться тестировать массивные светодиоды с железной подложкой. Мультиметр не способен вывести их из строя, методом замера в режиме прозвонки. Проверку светодиода мультиметром можно выполнить без щупов, используя гнезда для тестирования транзисторов.

Оцените яркость светодиода. Когда вы делаете правильные подключения для проверки своего светодиода, он должен засветится. Отметив показания на цифровом экране, посмотрите на сам светодиод. Если он не нормально светится, выглядит тусклым, это, скорее всего, некачественный светодиод. Если он сияет ярко, это,скорее всего качественный рабочий светодиод.

Мы надеемся, что в данной статье вы нашли все ответы на вопросы

Как проверить светодиод не выпаивая ?

Выяснить какой из выводов у светодиода анод, а какой катод до боли просто: После неких испытаний выяснился один недочет. Чтоб проверить светодиод его приходилось выпаивать, что бывает не всегда оправдано. Было решено дополнить мультиметр измененными дополнительными щупами для проверки светодиодов сходу в плате. Для производства этого приспособления нам пригодятся: Из текстолита вырезаем небольшой прямоугольник и припаиваем к нему с 2-ух сторон скрепки, что бы вышла вилка, провода щупов и в эталоне SMD светодиод как индикатор. Можно припаять и обыденный светодиод Никаких дополнительных резисторов не нужно. Скрепки очень прочные, отлично пружинят и в конечном итоге накрепко стоят в колодке транзисторов мультиметра. Толщина текстолита как раз соответствует расстоянию меж отверстий транзисторной колодки мультиметра.

На фото видно, что выводы скрепок стоят не по середине. Это изготовлено специально, сейчас текстолит еще будет делать роль стрелки при подсоединении вилки в разъем транзисторов, чтобы на щупах сохранялась верная полярность. Сейчас мы можем инспектировать любые светодиоды, не выпаивая их из платы и не применяя дополнительных пробников либо источников питания. Было испытано много светодиодов, ни один при проверке не сгорел.

 

Сопротивление светодиода

Лучшие светодиоды

Какие светодиоды стоят?

 

Что такое сопротивление — Основные понятия »Электроника

Электрическое сопротивление является одним из ключевых атрибутов электрической цепи — оно определяет ток, протекающий при заданном напряжении.


Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление Закон Ома Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для обычных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов Калькулятор параллельных резисторов


Есть три основных измерения, которые могут быть выполнены в электрической цепи.Первые два — напряжение и ток, а третье — сопротивление.

Поскольку электрическое сопротивление является основным понятием в электрических и электронных схемах, необходимо ответить на несколько вопросов: что такое сопротивление, что такое резисторы и как сопротивление влияет на цепи.

Подборка резисторов с постоянными выводами

Что такое сопротивление?

Прежде чем смотреть, что такое сопротивление, необходимо немного понять, что такое ток и что это такое. По сути, течение тока в материале состоит из движения электронов в одном направлении.Во многих материалах в структуре беспорядочно перемещаются свободные электроны. Хотя они перемещаются случайным образом, текущий поток отсутствует, потому что число, движущееся в одном направлении, будет равно числу, движущемуся в другом. Только когда потенциал вызывает дрейф в определенном направлении, можно сказать, что ток течет.

Что такое сопротивление

Сопротивление — это препятствие для потока электронов в материале. В то время как разность потенциалов в проводнике стимулирует поток электронов, сопротивление препятствует этому.Скорость передачи заряда между двумя терминалами является комбинацией этих двух факторов.

Если в цепь помещены два разных проводника, то величина тока, протекающего в каждом, может быть разной. На это есть ряд причин:

  1. Во-первых, это легкость, с которой электроны могут перемещаться внутри структуры материала. Если электроны прочно связаны с кристаллической решеткой, их будет нелегко вытащить, чтобы электроны могли дрейфовать в определенном направлении.В других материалах очень много свободных электронов, беспорядочно дрейфующих по решетке. Именно эти материалы позволяют легче течь току.
  2. Еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление объекта, является его длина. Чем короче материал, тем ниже его общее сопротивление.
  3. Третье — это площадь поперечного сечения. Чем шире площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление, так как больше площади, через которую может проходить ток.

В большинстве случаев требуется, чтобы проводники пропускали ток с минимально возможным сопротивлением.В результате медь получила широкое распространение, поскольку в ее структуре легко протекает ток. Кроме того, его площадь поперечного сечения сделана достаточно широкой, чтобы пропускать ток без чрезмерного сопротивления.

В некоторых случаях необходимы элементы, препятствующие прохождению тока. Эти элементы называются резисторами, и они сделаны из материалов, которые не проводят электричество, а также из таких материалов, как медь или другие металлы.

Аналог сопротивления

Понятие сопротивления не всегда легко понять, потому что невозможно визуально увидеть задействованные величины: напряжение, ток и сопротивление сами по себе являются довольно невидимыми величинами для невооруженного глаза, хотя их можно обнаружить и измерить различными способами. способами.

Одна аналогия, которая помогает представить понятие сопротивления, — это резервуар для воды с трубой, ведущей из него. Хотя мы не хотим заходить слишком далеко в этой аналогии, она помогает объяснить основную концепцию.

Аналогия с резервуаром для воды и трубой для иллюстрации концепции сопротивления

В этой аналогии давление воды, создаваемое, но высота воды аналогична напряжению, поток воды аналогичен току, а ограничение воды поток, вызываемый трубой, аналогичен сопротивлению.

Добавление крана уменьшает поток воды, и это аналогично увеличению сопротивления.

Видно, что если труба была сужена или добавлен кран, поток воды будет еще больше ограничен и будет течь меньше воды. Это было бы аналогично увеличению сопротивления в электрической цепи, и это уменьшило бы ток.

Простая схема, показывающая напряжение и сопротивление

В простой схеме, состоящей из батареи или источника напряжения и резистора, если предположить, что соединительные провода не имеют сопротивления, то чем выше сопротивление, тем меньше будет протекать ток.

Кран аналогично водяной системе соответствует изменению сопротивления резистора. Когда ответвление выключено, это эквивалентно выключению любого тока, протекающего в электрическую цепь.

Соотношение между сопротивлением, напряжением и током

Из аналогии с системой резервуаров для воды можно представить, что увеличение напряжения в электрической цепи увеличивает уровень протекающего тока.

Аналогичным образом уменьшение сопротивления также увеличивает уровень тока.

На самом деле существует взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и током. Зная две из переменных, можно вычислить третью.

Связь между сопротивлением, напряжением и током известна как закон Ома и является одним из фундаментальных соотношений в электротехнике и электронике.


Обозначение сопротивления

Как уже упоминалось, основной единицей электрического сопротивления является Ом. Это часто обозначается греческим символом Ω.

В дополнение к этому к базовой единице можно добавить множители. Это связано с тем, что диапазон значений электрического сопротивления может охватывать многие десятилетия, и необходимо иметь простую запись, которая не полагается на подсчет количества нулей в числе, поскольку это легко может привести к ошибкам.

Множитель Значение Имя
R шт. Ом, Ом
к тыс. кОм, кОм
M миллионов МОм, МОм

Иногда встречаются сопротивления менее одного ома, они измеряются в миллиом (м) тысячных долях ома.

Обычно, когда сопротивления указываются на электронной схеме, они обозначаются как 10R для резистора на десять Ом, 10 кОм для резистора на десять тысяч Ом и 10 МОм для резистора на десять МОм. Причина этого в том, что греческую букву омега использовать не так просто, как префиксы R, k и M.

Что такое резисторы?

Чтобы ограничить ток в конкретной цепи, можно использовать компонент, известный как резистор. Резисторы бывают самых разных форм: от крупных проводных компонентов или даже с использованием клемм до очень маленьких компонентов для поверхностного монтажа, используемых сегодня во многих электронных схемах.

Резисторы

могут быть изготовлены из различных материалов, включая углерод, оксид металла, металлическую пленку, резистивный провод и тому подобное. Резисторы могут быть разных форматов — разные типы резисторов имеют немного разные характеристики, и это означает, что они могут использоваться в разных схемах.

Выбор правильного типа резистора может помочь схеме работать так, как она задумана. Хотя резистор с сопротивлением 10 кОм будет иметь одинаковое сопротивление, независимо от того, из чего он сделан, такие характеристики, как температурная стабильность, шум, долговременная стабильность, паразитная индуктивность и т.п., могут быть разными для разных типов, и это может повлиять на производительность в некоторых схемах. .

Примечание по резисторам и типам резисторов:
Резисторы

используются в электрических и электронных схемах для различных целей, но в каждом случае они препятствуют прохождению тока. Существует много различных типов резисторов — их параметры означают, что некоторые типы более подходят для определенных приложений, чем другие.

Подробнее о Резисторы и типы резисторов

Сводка сопротивления

При работе с любыми электрическими и электронными цепями необходимо знать, что такое сопротивление и как сопротивление влияет на цепь.Ввиду важности сопротивления в схемах широко используются резисторы, возможно, наиболее часто используемые компоненты в электронных схемах. Эти компоненты очень просты в использовании, и связанные с ними вычисления обычно просты.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Тест «Покажите мне версию платы» 1. Нарисуйте символ светодиода 2. Что происходит с сопротивлением термистора при его нагреве? 3. Что происходит с сопротивлением.

Презентация на тему: «Покажи мне тест на ревизию платы 1. Нарисуйте символ светодиода 2. Что происходит с сопротивлением термистора при его нагревании? 3. Что происходит с сопротивлением». — Стенограмма презентации:

1 Покажи мне тест на ревизию платы 1.Нарисуйте символ светодиода 2. Что произойдет с сопротивлением термистора при его нагреве? 3. Что произойдет с сопротивлением LDR, если интенсивность света уменьшится? 4. Как напряжение питания V s связано с напряжением на двух последовательно соединенных компонентах, V 1 и V 2?

2 Что мы сделаем сегодня: заявите, что транзистор можно использовать в качестве переключателя. Назовите два типа транзисторов. Нарисуйте обозначения для двух типов транзисторов.Изучите, как работают делители напряжения при использовании LDR и термопар.

3 Транзистор Транзистор может использоваться как переключатель. Транзистор может быть включен (проводит электричество) или выключен (не проводит). Мы должны знать два типа транзисторов: 1. MOSFET 2. npn — транзистор. Мы должны уметь идентифицировать эти транзисторы по схемам.

4 1.MOSFET МОП-транзистор состоит из трех основных частей: затвор; Слить; и Источник. Они включаются примерно при 2 В. На нем есть следующий символ:

5 2. npn-транзистор, где b — база, e — эмиттер, c — коллектор. Npn-транзистор включается при напряжении примерно 0,7 В.

6 2009 Цикл: 13


9 Делители напряжения При работе с термисторами и LDR в делителях напряжения нам нужно заботиться только о напряжении на нижнем компоненте, мы будем называть это V o, выходное напряжение.

10 LDR — покажите мне плату. Нарисуйте схему делителя напряжения с LDR и переменным резистором, чтобы показать, как мы можем исследовать напряжение на переменном резисторе. Подсказка: сделайте переменный резистор V o, V выходом

11 LDR вверху С помощью схемы, настроенной, как показано, мы можем исследовать Vo как в светлых, так и в темных условиях: Condition V o (V) Dark Light

Влияет ли внутреннее сопротивление на производительность?

С переходом от аналогового к цифровому, к батарее предъявляются новые требования.В отличие от аналоговых портативных устройств, которые потребляют постоянный ток, цифровое оборудование нагружает аккумулятор короткими сильными всплесками тока.

Одним из актуальных требований к батареям для цифровых приложений является низкое внутреннее сопротивление. Измеряемое в миллиомах внутреннее сопротивление — это привратник, который в значительной степени определяет время работы. Чем ниже сопротивление, тем меньше ограничений, с которыми сталкивается аккумулятор при доставке необходимых скачков мощности. Высокое значение мОм может вызвать раннюю индикацию « разряда батареи » на кажущейся исправной батарее, потому что доступная энергия не может быть доставлена ​​требуемым образом и остается в батарее

На рисунке 1 показаны характеристики напряжения и соответствующее время работы батареи с низким уровнем заряда. , среднее и высокое внутреннее сопротивление при подключении к цифровой нагрузке.Подобно мягкому мячу, который легко деформируется при сжатии, напряжение батареи с высоким внутренним сопротивлением модулирует напряжение питания и оставляет провалы, отражая импульсы нагрузки. Эти импульсы подталкивают напряжение к линии конца разряда, что приводит к преждевременному отключению. Как видно на графике, внутреннее сопротивление определяет большую часть времени работы.


Рисунок 1: Кривая разряда при импульсной нагрузке с различным внутренним сопротивлением.На этой диаграмме показано время работы 3 батарей одинаковой емкости, но с разными уровнями внутреннего сопротивления.

Время разговора в зависимости от внутреннего сопротивления

В рамках продолжающегося исследования по измерению времени работы батарей с различными уровнями внутреннего сопротивления компания Cadex Electronics проверила несколько батарей для сотовых телефонов, которые некоторое время находились в эксплуатации. Все батареи были одинакового размера и показали хорошие показания емкости при проверке анализатором аккумуляторов при постоянной разряде нагрузки.Никель-кадмиевый пакет обеспечил емкость 113%, никель-металлогидридный блок — 107%, а литий-ионный — 94%. Внутреннее сопротивление варьировалось в широких пределах и составляло 155 мОм для никель-кадмиевого сплава, высокое 778 мОм для никель-металлогидрида и умеренное 320 мОм для литий-ионного. Эти показания внутреннего сопротивления типичны для стареющих батарей с таким химическим составом.

Давайте теперь проверим, как тестовые батареи работают на сотовом телефоне. Максимальный импульсный ток сотовых телефонов GSM (Глобальная система мобильной связи) равен 2.5 ампер. Это представляет собой большой ток от относительно небольшой батареи около 800 миллиампер (мАч) часов. Например, импульс тока 2,4 ампера от батареи емкостью 800 мАч соответствует показателю C 3C. Это в три раза больше, чем текущий номинал батареи. Такие сильноточные импульсы могут быть доставлены только при низком внутреннем сопротивлении батареи.

На рисунках 2, 3 и 4 показано время разговора трех аккумуляторов при моделированном токе GSM 1С, 2С и 3С. Видно прямую зависимость между внутренним сопротивлением батареи и временем разговора.Никель-кадмиевый аккумулятор показал наилучшие результаты в данных обстоятельствах и обеспечил время разговора 120 минут при разряде 3C (оранжевая линия). никель-металлогидридные характеристики работают только при 1 ° C (синяя линия) и не работают при 3 ° C. литий-ионный обеспечивает умеренное время разговора 50 минут при температуре 3 ° C.


Рисунок 2: Разрядка никель-кадмиевых батарей и результирующее время разговора на 1C, 2C и 3C в соответствии с графиком нагрузки GSM.Тестируемая батарея имеет емкость 113%, внутреннее сопротивление — 155 мОм.


Рисунок 3: Разрядка и результирующее время разговора никель-металлогидрида при 1С, 2С и

Часто задаваемые вопросы: Руководство по измерению сопротивления

При измерении сопротивления точность — это все.Это руководство — это то, что мы знаем о достижении максимально возможного качества измерений.


Индекс

  1. Введение в измерение сопротивления
  2. Приложения
  3. Сопротивление
  4. Принципы измерения сопротивления
  5. Способы 4-х клеммного подключения
  6. Возможные ошибки измерения
  7. Выбор подходящего инструмента
  8. Примеры применения
  9. Полезные формулы и диаграммы
  10. Узнать больше

1.Введение

Измерение очень больших или очень малых величин всегда затруднено, и измерение сопротивления не является исключением. Значения выше 1 ГОм и значения ниже 1 Ом представляют проблемы для измерения.

Cropico — мировой лидер в области измерения низкого сопротивления; мы производим широкий ассортимент омметров низкого сопротивления и принадлежностей, которые подходят для большинства измерительных приложений. В этом справочнике дается обзор методов измерения низкого сопротивления, объясняются распространенные причины ошибок и способы их предотвращения.Мы также включили полезные таблицы с характеристиками проводов и кабелей, температурными коэффициентами и различными формулами, чтобы вы могли сделать наилучший выбор при выборе измерительного прибора и техники измерения. Мы надеемся, что вы найдете это руководство ценным дополнением к вашему набору инструментов.


2. Приложения

Производители компонентов
Резисторы, катушки индуктивности и дроссели — все должны убедиться, что их продукция соответствует указанному допуску по сопротивлению, окончанию производственной линии и контролю качества.

Производители переключателей, реле и соединителей
Требуется проверка того, что контактное сопротивление ниже установленных пределов. Это может быть достигнуто в конце тестирования производственной линии, обеспечивая контроль качества.

Производители кабелей
Необходимо измерять сопротивление медных проводов, которые они производят, слишком высокое сопротивление означает, что токонесущая способность кабеля снижается; слишком низкое сопротивление означает, что производитель слишком великодушен в отношении диаметра кабеля, используя больше меди, чем ему нужно, что может быть очень дорогим.

Установка и обслуживание силовых кабелей, распределительных устройств и устройств РПН
Для этого требуется, чтобы кабельные муфты и переключающие контакты имели минимально возможное сопротивление, что позволяет избежать чрезмерного нагрева стыка или контакта, плохого кабельного стыка или контакта переключателя. вскоре выходят из строя из-за этого нагревающего эффекта. Регулярное профилактическое обслуживание с регулярными проверками сопротивления обеспечивает максимально возможный срок службы.

Производители электродвигателей и генераторов
Требуется определить максимальную температуру, достигаемую при полной нагрузке.Для определения этой температуры используется температурный коэффициент медной обмотки. Сопротивление сначала измеряется при холодном двигателе или генераторе, то есть при температуре окружающей среды, затем блок работает с полной нагрузкой в ​​течение определенного периода времени, а сопротивление измеряется снова. По изменению значения сопротивления можно определить внутреннюю температуру двигателя / генератора. Наши омметры также используются для измерения отдельных катушек обмотки двигателя, чтобы убедиться, что нет коротких или разомкнутых витков цепи и что каждая катушка сбалансирована.

Автомобильная промышленность
Требование к измерению сопротивления сварочных кабелей роботом, чтобы гарантировать, что качество сварки не ухудшается, т.

Производители предохранителей
Для контроля качества, измерения сопротивления соединений на самолетах и ​​военных транспортных средствах необходимо обеспечить, чтобы все оборудование, установленное на самолетах, было электрически подключено к раме, включая оборудование камбуза.Те же требования предъявляются к танкам и другой военной технике.

СОПРОТИВЛЕНИЕ СВИНЦА ▷ Французский перевод

СОПРОТИВЛЕНИЕ СВИНЦА ПО ФРАНЦУЗСКИ

Результатов: 764, Время: 0.2061

la résistance des cordons

Примеры использования сопротивление свинцу в предложение и их переводы

Нулевой измерительный провод Для снятия проверки сопротивления провода перед проверкой целостности. Залейте enlever la résistance du fil test avant les tests decontinité.Метод измерения, используемый для вычитания сопротивления выводов Тест измеряет низкое сопротивление или емкость. Un mode de mesure relative permet de soustraire la résistance des cordons de test des mesures de faibles résistances ou de capacity.В этом случае сопротивление провода не будет вычитаться при измерении целостности цепи.

Естественные науки 9 класс

Обзор главы

1 неделя

Эта глава начинается с объяснения значения сопротивления в электрической цепи. Затем учащиеся рассмотрят использование резисторов. Это пересмотр некоторых концепций, рассмотренных в Gr 8 Energy and Change при рассмотрении передачи энергии в электрической системе (Глава 2). Чтобы легко узнать, что учащиеся прошли в предыдущем классе, вы можете посетить веб-сайт www.curious.org.za, где этот контент находится в Интернете, и перейдите к соответствующей категории и главе.

В этом году концепция сопротивления будет расширена за счет рассмотрения факторов, влияющих на сопротивление в резисторе, а именно:

  • вид материала, из которого изготовлен проводник
  • толщина жилы
  • длина жилы
  • температура проводника

Они будут исследованы экспериментально.Учащиеся должны уметь объяснить взаимосвязь между этими факторами и сопротивлением резистора. Нет необходимости экспериментально показывать, как температура влияет на сопротивление, но концепция все же должна быть раскрыта. CAPS предлагает изучить хотя бы один из других факторов. Все три исследования были включены в эту рабочую тетрадь, поэтому у вас есть выбор, какое из них вы хотите провести со своим классом, или, если позволяет время, вы можете провести все три исследования.На этот раздел в CAPS выделено три часа, так что у вас должно быть время, чтобы провести более одного расследования. В рабочей тетради они представлены как три отдельных исследования, но вы также можете выполнять их одновременно или распределить разные исследования по разным группам. Затем группы могут доложить классу о своих выводах, и впоследствии вы сможете подвести итоги на доске.

Если вы преподаете только естественные науки, неплохо было бы проконсультироваться с учителями технических наук, чтобы увидеть, как эти две учебные программы дополняют друг друга, особенно в отношении электричества.Некоторые концепции, которые могут быть впервые представлены в естественных науках, уже включены в учебную программу по технологиям. Знание того, что учащиеся уже изучили и о чем познакомили, поможет сделать ваши занятия более эффективными и стимулирующими для учащихся.

3.1 Что такое сопротивление?

Это введено в качестве введения.

3.2 Использование резисторов (1 час)

Упражнение: Создайте свой собственный реостат

Задачи

Навыки

Рекомендация

Активность: Полезное сопротивление

Вызов, определение, описание

Следуя инструкциям, прогнозирование, наблюдение, объяснение

Необязательно

Упражнение: Сравнение светодиода с лампочкой накаливания

Описание, рисование, объяснение, сравнение

Предлагаемое

3.3 фактора, влияющие на сопротивление (2 часа)

Задачи

Навыки

Рекомендация

Исследование: Как материал резистора влияет на сопротивление?

Гипотеза, идентификация переменных, следование инструкциям, рисование, наблюдение, описание, анализ, заключение

Предлагается CAPS

Исследование: Как толщина проводника влияет на сопротивление?

Гипотеза, идентификация переменных, следование инструкциям, рисование, наблюдение, описание, анализ, заключение

Предлагается CAPS

Исследование: Как длина проводника влияет на сопротивление проводника?

Высказывание гипотез, определение переменных, следование инструкциям, рисование, наблюдение, описание, анализ, заключение

Предлагается CAPS

Что такое сопротивление?

  • сопротивление
  • резистор
  • электрический ток
  • электрический заряд
  • удалено
  • проводник

Хороший способ представить эту тему — разыграть с учащимися следующую ситуацию, которая описана в книге для учащихся.Вы даже можете просто создать воображаемое поле, нарисовав мелом на земле квадрат, а затем выходящий из него узкий коридор. Скажите учащимся, чтобы они сначала ходили случайным образом по полю, а затем, когда вы подадите сигнал (указывая на то, что по проводу была приложена разность потенциалов), им всем нужно двигаться в сторону коридора и пройти через него. Вы можете сделать коридор вначале широким и сужающимся, чтобы дополнительно проиллюстрировать, как сопротивление их движению возрастает по мере сужения коридора.Это только демонстрирует один из факторов, влияющих на сопротивление (а именно, ширину проводника), но может быть использовано для представления идеи сопротивления.

Мы пересмотрели понятие электрического тока и того, как электроны движутся в проводящем проводе, прежде чем представить идею сопротивления в электрической цепи.

Подумайте о школьных каникулах. Все ученики находятся вне поля, сидят группами и отдыхают. Некоторые из вас будут переходить по полю от группы к группе, когда вы приветствуете своих друзей.Звонит школьный звонок, сигнализируя об окончании перерыва. Вы все встаете и начинаете движение к зданию школы. Вы все можете легко передвигаться, потому что здесь много места, но что происходит, когда вы входите в коридор школьного здания?

Теперь всем приходится проходить через узкий коридор. Все пытаются попасть в класс, поэтому одни ученики будут сталкиваться с другими учениками. Когда вы пытаетесь войти в класс, это становится еще более трудным, потому что дверной проем еще уже, чем коридор, и поэтому только один или два ученика могут пройти за один раз.

Движение учеников очень похоже на движение электронов в электрическом проводнике. Поле оказывает очень низкое сопротивление движению учащихся, поэтому учащиеся могут двигаться свободно. Коридор имеет более высокое сопротивление движению учащихся, потому что теперь по коридору может пройти меньше учащихся, чем по полю. Дверь классной комнаты предлагает самое высокое сопротивление, так как позволяет проходить через нее только нескольким ученикам.

Как мы можем использовать это, чтобы проиллюстрировать электрическое сопротивление ? Давайте сначала пересмотрим некоторые понятия об электрическом токе.

Электрический заряд или заряд — это физическое свойство материи, которое заставляет ее испытывать силу, когда она находится рядом с другим электрически заряженным веществом. Есть два типа электрических зарядов — положительный и отрицательный. Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны — положительный.

Электрический ток — это скорость прохождения заряда в замкнутой электрической цепи. Электроны в атоме расположены во внешнем пространстве вокруг центрального ядра. В металлах электроны могут свободно перемещаться внутри металла.Электроны не связаны с конкретным атомом металла. Мы говорим, что электроны в металле делокализованы . Взгляните на следующую диаграмму, которая показывает это.

Мы можем представить себе модель металла как положительные ионы металла в фиксированных положениях, окруженные «морем» электронов.

Токопроводящий провод в электрической цепи — металлический. Если мы снабдим его источником энергии и замкнутой цепью, то все электроны будут двигаться в одном и том же направлении через провод к положительной клемме батареи.Это движение электронов за раз через проводник — это электрический ток .

Сопротивление в электрической цепи препятствует прохождению электронов. Единица измерения сопротивления — Ом, с символом Ω.

Ом получил свое название в честь немецкого физика Георга Симона Ома, который заметил, что разность потенциалов в проводнике и электрический ток прямо пропорциональны (закон Ома).

Вы помните, что такое электрический проводник? Напишите собственное определение ниже.



Электрический проводник — это тип материала или предмета, который позволяет электрическому заряду проходить через него.

На этом этапе вы также можете напомнить учащимся, что электрические изоляторы не являются проводниками, поскольку они не пропускают через себя электрический заряд.

Все электрические проводники имеют некоторое сопротивление. Некоторые проводящие материалы обладают определенным сопротивлением и используются для добавления электрического сопротивления цепи. Электрический компонент, который добавляет сопротивление цепи, называется резистором .

Различные типы резисторов используются для добавления сопротивления электрической цепи.

Вы видите, что на резисторах есть полосы разного цвета? Это не только для того, чтобы они выглядели приятными для глаз. Цветные полосы на самом деле являются кодом, который сообщает нам силу сопротивления резистора.

Резисторы — это электрические компоненты, которые обозначены символом на электрической схеме. Вы помните символ из Гр 8? Нарисуйте его на пустом месте ниже.

Для обозначения резисторов используются два символа, но наиболее часто используется тот, который использует блок.

На микроскопическом уровне электроны, движущиеся по проводнику, сталкиваются (или взаимодействуют) с частицами, из которых состоит проводник (металл). Когда они сталкиваются, они передают кинетическую энергию. Это приводит к сопротивлению. Передаваемая энергия вызывает нагрев резистора. Вы можете почувствовать это напрямую, если прикоснетесь к зарядному устройству мобильного телефона во время зарядки мобильного телефона — зарядное устройство нагревается, потому что в его цепях есть резисторы.

Использование резисторов

  • LED
  • мотор
  • переменное сопротивление
  • реостат
  • Диаграмма Санки
  • подводимая энергия
  • выходная энергия
Резисторы

могут использоваться для управления током в цепи. Вспомните работу, которую вы проделали в группе 8. Если вы увеличите сопротивление в цепи, что произойдет с током? Поясните свой ответ.




Обсудите это со своим классом, поскольку они, возможно, не проводили этих исследований в предыдущем классе.Когда сопротивление в цепи увеличивается, ток уменьшается. Добавление большего сопротивления увеличивает сопротивление потоку заряда, поэтому заряду труднее перемещаться по цепи. Следовательно, ток меньше (поскольку ток — это скорость потока заряда). Мы говорим, что ток обратно пропорционален сопротивлению, то есть по мере увеличения сопротивления ток уменьшается.

Другой способ использования резисторов — это передача полезной энергии.Вы помните, как смотрели на передачу энергии в системе в Gr 8? Входная энергия поступает в систему и затем обеспечивает выходную энергию . Часть выходной энергии полезна для нас, а часть — потраченная впустую энергия. Например, резистор можно использовать для передачи электрической энергии в свет (лампочка) или в тепло (элемент чайника). Энергия тратится впустую, так как теряется для окружающей среды. Резисторы используются для передачи полезной энергии.

Это упражнение связано с работой, проделанной в 8 классе «Энергия и изменение».Снова подчеркнута разница между «полезной» и «потраченной впустую» энергией. Учащиеся должны увидеть, что резисторы могут использоваться для передачи полезной энергии.

Почему мы хотим сопротивляться движению электронов? Резисторы могут быть чрезвычайно полезными. Подумайте о чайнике. Если вы заглянете внутрь, то увидите большую металлическую катушку.

Заглядывая внутрь чайника.

Этот металлический змеевик является нагревательным элементом. Если вы включите чайник, элемент нагревается и нагревает воду. Элемент представляет собой большой резистор.Когда электроны проходят через резистор, они выделяют много энергии, преодолевая сопротивление. Эта энергия передается воде в виде тепла. Эта передача энергии полезна для нас, поскольку тепловая энергия используется для кипячения воды в чайнике.

Какова потребляемая энергия в этой системе?


Какова полезная выходная энергия?


Посмотрите на фотографию лампочки слева. Вы видите, что в стеклянной колбе есть небольшой витой провод? Это называется нитью накала.Нить накала сделана из вольфрамовой проволоки. Это элемент с высоким сопротивлением.

Лампа накаливания. [Ссылка] Ярко светится вольфрамовая нить.

Лампа накаливания означает излучение света в результате нагрева.

Когда электроны движутся через нить накала, они испытывают высокое сопротивление. Это означает, что они передают большую часть своей энергии нити накала, когда проходят через нее. Опишите происходящую передачу энергии.


Электрическая энергия передается в тепло и свет.

Какова полезная выходная энергия и каковы потери энергии в этой лампочке?


Свет — это полезная выходная энергия, а тепло — это потраченная впустую энергия.

Нить накала плотно намотана. Как вы думаете, почему это так? Обсудите это со своим классом и учителем.


Это дополнительный вопрос, так как позже учащиеся будут рассматривать только факторы, влияющие на сопротивление, поэтому обсудите это в классе.

Он предназначен для размещения вольфрама большей длины в небольшом пространстве для увеличения сопротивления.

Первый электрический свет был сделан в 1800 году человеком по имени Хэмфри Дэви. Он изобрел электрическую батарею, к которой подключил провода и кусок углерода. Углерод, являясь резистором, светился и излучал свет.

Изобретатель Томас Эдисон экспериментировал с тысячами различных материалов резисторов, пока в конце концов не нашел подходящий материал, который позволял лампе светиться более 1500 часов.

Посмотрите на следующую фотографию тостера.

Электрический тостер.

Вы видите внутри светящуюся нить? Почему элемент светится?




Электрический ток проходит через тостер, и элемент имеет высокое сопротивление. Энергия передается частицам в элементе, так что они получают кинетическую энергию, и температура проволоки увеличивается. Часть энергии также передается в виде света в окружающую среду, и провод светится.

Какова полезная выходная энергия в этой системе?


Каковы потери выходной энергии в этой системе?


Реостаты — еще одна форма резистора, которая обычно используется. Реостат — это устройство, которое может обеспечивать переменное сопротивление . Реостаты используются в электрических цепях, где вы хотите регулировать ток, например, в звуковом оборудовании для регулировки громкости, в диммерных переключателях для освещения и для управления скоростью двигателей .Давайте посмотрим, как реостаты можно использовать в схеме.

Пример реостата.

Реостат (видео).

Если в вашей лаборатории есть реостаты, вы можете просто продемонстрировать, как изменяется сопротивление, изменяя положение ползунка. Положение ползунка влияет на длину катушки резистора. Поскольку длина является фактором, влияющим на сопротивление, чем короче катушка, тем меньше сопротивление; чем длиннее катушка, тем больше сопротивление.

МАТЕРИАЛЫ:

  • графитовый стержень или графитовый карандаш
  • лампа накаливания
  • батарея (AA)
  • Провода изолированные медные с зажимами типа «крокодил»
  • амперметр

Если у вас нет графитового стержня, можно использовать графитовый карандаш. Заострите карандаш с обеих сторон и вырежьте из него древесину в различных точках по длине карандаша. Это проще, чем пытаться снять с карандаша весь графитовый стержень.Графит мягкий и часто трескается, если вы пытаетесь удалить его целиком.

Амперметр не нужен. Если у вас его нет, учащиеся могут использовать яркость лампочки как показатель силы тока.

ИНСТРУКЦИЯ:

Установите цепь, как показано на схеме ниже, с последовательно соединенными батареей, амперметром, лампочкой и графитовым стержнем. Используйте зажимы «крокодил», чтобы прикрепить провода к каждому концу графитового стержня.

Протекает ли ток по цепи? Откуда вы знаете?



Да. Лампочка светится, и на амперметре есть показания.

Зажимы типа «крокодил» соединяются с обоих концов графитового стержня. Предскажите, что, по вашему мнению, произойдет, если вы переместите зажимы «крокодил» ближе к центру куска графита.



Прогнозы учащихся будут разными.Им следует указать, как, по их мнению, длина графита повлияет на силу тока.

Переместите зажимы типа «крокодил» ближе к центру графитового стержня. Что вы наблюдаете?



Лампа должна гореть ярче, а показание амперметра должно увеличиться.

Как вы думаете, как длина графита, подключенного к цепи, повлияла на силу тока?




Чем короче длина, тем меньше сопротивление и, следовательно, больше сила тока.Изменив длину, изменилось сопротивление.

Нарисуйте принципиальную схему для представления этой установки.

Обозначение переменного резистора.

Графитовый стержень работал как реостат. Сопротивление графитового стержня изменялось изменением длины подключенного к цепи. Переключатель диммера часто имеет поворотный диск. Поворот диска увеличивает сопротивление цепи и делает свет тусклым. Как вы думаете, почему это происходит?



Когда сопротивление увеличивается, ток уменьшается, и, следовательно, яркость лампы уменьшается.

При повороте шкалы в противоположном направлении сопротивление уменьшается, и свет загорается ярче. Вращение шкалы изменяет сопротивление реостата в переключателе.

Еще одно устройство, демонстрирующее полезное применение сопротивления, — это светодиод LED . LED обозначает светоизлучающий диод.

Небольшой светодиодный фонарик.

Диод — это электрический компонент, который имеет очень низкое сопротивление току в одном направлении и высокое сопротивление в другом направлении.Следовательно, ток может двигаться только в одном направлении.

Светодиод — это диод, потому что он пропускает ток только в одном направлении. Это означает, что он должен быть включен в цепь очень специфическим образом. Светодиоды очень чувствительны к высоким токам, поэтому, когда они включены в цепь, они должны быть защищены большим резистором. Резистор используется для управления током, который может проходить через светодиод. Это еще одно полезное применение сопротивления.

Многие домашние хозяйства предпочитают заменять лампы накаливания на светодиоды.Светодиоды — более эффективная форма освещения?

Видео по рисованию базовой диаграммы Санки.

Мы можем использовать диаграмму Санки , чтобы показать, как энергия передается в системе. Это дает нам картину того, что происходит, и показывает входящую энергию и то, как выходная энергия складывается из полезной энергии (стрелка вверху) и потраченной впустую энергии (стрелка идет вниз). Взгляните на следующий общий пример.

Диаграммы

Санки названы в честь ирландского капитана Мэтью Санки, который впервые использовал этот тип диаграммы в 1898 году в публикации по энергоэффективности паровой машины.

Ширина стрелок на этих диаграммах о чем-то говорит. Входная энергия равна ширине исходной стрелки. Ширина обеих стрелок выходной энергии (полезной и потраченной впустую) в сумме равна ширине входной стрелки. Как вы думаете, почему это так?



Это происходит потому, что энергия не создается и не уничтожается, а сохраняется в системе. Таким образом, входная мощность должна равняться выходной энергии в системе.

Диаграммы

Сэнки нарисованы в масштабе, так что ширина стрелок дает нам визуальное представление о том, сколько энергии полезно, а сколько тратится.

ВОПРОСЫ:

Схема Сэнки для светодиода показана ниже.

  1. Опишите передачу энергии, которая происходит в светодиодах, на основе данной диаграммы Санки.



  2. Светодиод эффективен или неэффективен? Поясните свой ответ.



  1. Если на светодиод передается 100 Дж электрической энергии, то светодиод передает 75 Дж энергии в виде света и 25 Дж энергии в виде тепла.

  2. Светодиод исправен. Основное назначение светодиода — излучение света, большая часть энергии, передаваемой светодиодом, производит свет, и лишь небольшой процент «тратится» в виде тепла (25%).

Схема Санки для лампы накаливания показана ниже

  1. Объясните передачу энергии лампой накаливания.



  2. Эффективна ли лампа накаливания? Поясните свой ответ.



  1. Если 100Дж энергии передается лампочке, то \ (\ text {90} \)% энергии передается окружающей среде в виде «потраченного впустую» тепла. Только \ (\ text {10} \)% энергии используется для производства света.

  2. Лампа накаливания вышла из строя. Лампа накаливания предназначена для освещения. \ (\ text {90} \)% энергии, которую он передает, тратится впустую, и только \ (\ text {10} \)% является полезным светом.

Если вы пытаетесь снизить потребление электроэнергии, чтобы сэкономить деньги, какой источник света вы бы выбрали? Почему?



светодиодов, так как они более энергоэффективны. Полезная выходная энергия больше, чем потраченная впустую выходная энергия.

Когда мы построили наш собственный реостат, мы смогли изменять сопротивление, изменяя длину графитового стержня. Это говорит нам о том, что длина стержня повлияла на величину сопротивления.Давайте посмотрим, какие еще факторы влияют на сопротивление проводника.

Факторы, влияющие на резисторы

От чего зависит сопротивление компонента? Давайте исследуем некоторые факторы. На сопротивление влияют 4 различных фактора:

  • Тип материала, из которого изготовлен резистор
  • Длина резистора
  • Толщина резистора
  • Температура проводника

Тип материала

Нет необходимости проверять каждый из факторов, влияющих на сопротивление.Тестирование типа материала — самый простой метод для учащихся в классе. В качестве дополнения вы можете попросить учащихся выполнить небольшой проект о том, как площадь поперечного сечения материала влияет на сопротивление или как температура влияет на сопротивление.

Проводники могут быть из разных материалов. У разных материалов разное сопротивление?

Как измерить сопротивление? Вы помните, что в последовательной цепи, если мы увеличиваем сопротивление, то сила тока уменьшается? Это означает, что мы можем использовать силу тока в цепи как показатель величины сопротивления в цепи.

Можно сказать, что сопротивление и ток в электрической цепи обратно пропорциональны , потому что по мере того, как одно увеличивается, другое уменьшается, и наоборот.

AIM: Определить, имеют ли разные типы проводящих материалов разное сопротивление.

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.



Возможные гипотезы: разные проводники будут обеспечивать разное сопротивление в электрической цепи.Тип материала определяет степень сопротивления.

ПЕРЕМЕННЫЕ

Какие переменные нам нужно сохранить постоянными в таком расследовании, как это?



Все материалы, которые мы тестируем, должны иметь одинаковую длину и толщину и храниться при одинаковой температуре. Количество батарей, используемых для обеспечения энергии в цепи.

Какая переменная является независимой?


Независимая переменная — это тип материала.

Какая переменная является зависимой переменной?


Зависимая переменная — это величина сопротивления, обеспечиваемого материалом, на что указывает изменение силы тока.

В этом эксперименте сопротивление не измеряется напрямую, а используются показания амперметра. Позже в этом исследовании от учащихся требуется нарисовать гистограмму. На гистограмме будут отображаться показания амперметра (ток) по оси ординат.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • три ячейки 1,5 В
  • изолированные, токопроводящие провода с зажимами типа «крокодил»
  • проводов из разных материалов для испытаний
  • амперметр
  • лампочка

Используйте те металлы, которые у вас есть. Хорошие материалы для использования — медь (более толстая, чем у обычных проводников), никель, нихром и железо.

МЕТОД:

  1. Создайте цепь, включив последовательно три ячейки, амперметр и лампочку.
  2. Проверьте каждый из проводников, добавляя каждый в цепь по отдельности. Используйте зажимы «крокодил», чтобы подсоединить каждый проводник к цепи, как показано ниже.

    Аналогичная установка, показывающая лампочку, одну ячейку и кусок медного провода, соединенные последовательно.
  3. Считайте показания амперметра и запишите показания для каждого тестового материала.
  4. Нарисуйте гистограмму, чтобы показать свои результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Нарисуйте принципиальную схему установки.

Вот пример принципиальной схемы. Способ, которым учащиеся представляют точки соединения для тестируемого материала, может различаться.

Нарисуйте таблицу с вашими результатами.

Здесь показан пример таблицы:

Таблица, показывающая показания амперметра для каждого типа протестированного проводящего материала

Проводящий материал

Показания амперметра (A)

Медь

Никель

0

0

0

Nichrome

0

Nichrome

Учащиеся должны указать заголовок для таблицы и каждого столбца, а единица измерения должна быть в заголовке.Вы также можете использовать Рубрику оценивания 4 в конце руководства для учителя для более подробной оценки.

Нарисуйте гистограмму ваших результатов в отведенном месте.

Учащиеся должны предоставить заголовок для графика, например «График, показывающий ток в электрической цепи с различными типами тестируемых проводящих материалов». Тип материала должен быть указан по оси x, а показания амперметра — по оси y. Полосы не должны касаться этого типа гистограммы, поскольку данные не являются непрерывными.Для получения более подробной информации см. Рубрику оценки 3.

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА:

Какой материал обладает наибольшим сопротивлением в электрической цепи? Откуда ты это знаешь?



Это будет зависеть от используемых материалов, но материал с наименьшим показанием амперметра и, следовательно, наименьшим током имеет наибольшее сопротивление.

Какой материал обладает наименьшим сопротивлением в электрической цепи? Откуда ты это знаешь?



Это будет зависеть от используемых материалов, но материал с наибольшим показанием амперметра будет иметь наименьшее сопротивление.

Есть ли какие-либо потенциальные проблемы с тем, как было организовано это расследование, или есть какие-то способы, которыми вы могли бы улучшить дизайн?




Ответы учащихся могут быть разными, но учащиеся должны упомянуть, что контролировать температуру проводников сложно, и что они должны считывать показания амперметра сразу же после добавления тестового материала в схему.

ВЫВОДЫ:

Какой вывод вы можете сделать из этого расследования?



Тип материала, из которого изготовлен резистор, влияет на сопротивление.Различные материалы обладают разной степенью сопротивления.

Почему разные проводники должны иметь одинаковую длину и толщину?



Длина и толщина также могут влиять на величину сопротивления. Мы хотим тестировать только одну переменную за раз, поэтому другие переменные должны оставаться неизменными, чтобы убедиться, что это честный тест.

Толщина жилы

Когда мы исследуем толщину проводника, мы смотрим на площадь поперечного сечения провода, называемую калибром.Это показано на следующей диаграмме.

Площадь поперечного сечения провода обозначена красным кружком.

Как вы думаете, толщина провода повлияет на сопротивление? Давайте проведем расследование, чтобы выяснить это.

AIM: Определить, влияет ли толщина проводника на сопротивление.

ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования.



Возможные гипотезы:

  • Чем толще проводник, тем меньше сопротивление.
  • Чем тоньше проводник, тем меньше сопротивление.

ПЕРЕМЕННЫЕ:

Какие переменные нам нужно сохранить постоянными в таком расследовании, как это?

Используемые провода должны быть из одного материала (например, меди), одинаковой длины и одинаковой температуры. Количество батарей, используемых для обеспечения энергии в цепи.

Какая переменная является независимой?


Независимой переменной является толщина проволоки.

Какая переменная является зависимой переменной?


Зависимая переменная — это величина сопротивления, обеспечиваемого различными проводами, которое измеряется по изменению тока.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • три ячейки 1,5 В
  • изолированные, токопроводящие провода с зажимами типа «крокодил»
  • проводников разной толщины
  • амперметр
  • лампочка

Предлагается использовать три одинаковых отрезка медного провода разной толщины.

МЕТОД:

  1. Оцените длину имеющейся у вас проволоки и расположите их в порядке от самого толстого к самому тонкому. Обозначьте самую толстую проволоку как 1, следующую по толщине как 2 и так далее, чтобы вы могли легко записать результаты.
  2. Установите схему, как в предыдущем исследовании, с тремя последовательно соединенными элементами, амперметром и лампочкой.
  3. Проверьте каждый из разных проводов, по очереди добавляя каждый в цепь. Используйте проводящие провода с зажимами типа «крокодил» на концах, чтобы присоединить каждый провод к цепи.
  4. Считайте амперметр и запишите показания для каждого провода.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Нарисуйте таблицу с вашими результатами.

Здесь показан пример таблицы:

Таблица, показывающая показания амперметра для каждой толщины используемого провода

Провода разной толщины

Показания амперметра (A)

1 (самый толстый)

2

9000 (самый тонкий)

Учащиеся должны указать заголовок для таблицы и каждого столбца, а единица измерения должна быть в заголовке.Вы также можете использовать Рубрику оценивания 4 в конце руководства для учителя для более подробной оценки.

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА:

Проволока какой толщины обеспечивает наибольшее сопротивление в электрической цепи?


Самая тонкая проволока обеспечивает наибольшее сопротивление.

Проволока какой толщины обеспечивает наименьшее сопротивление в электрической цепи?


Самая толстая проволока имеет наименьшее сопротивление.

Есть ли какие-либо потенциальные проблемы с тем, как было организовано это расследование, или есть какие-то способы, которыми вы могли бы улучшить дизайн?




Ответы учащихся будут разными, но учащиеся должны упомянуть, что контролировать температуру проводников сложно, и что они должны считывать показания амперметра сразу после добавления их провода в цепь.

ВЫВОДЫ:

Какой вывод вы можете сделать из этого расследования?



Толщина проволоки влияет на сопротивление.Чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Можете ли вы принять или отвергнуть вашу гипотезу?


Ответ, зависящий от учащегося.

Чем тоньше провод, тем больше сопротивление. Более толстые провода имеют меньшее сопротивление. Это легко понять, если вспомнить пример, когда все ученики возвращались в классы после перерыва. Если коридор узкий (или тонкий), всем учащимся труднее пройти.Было бы легче пройти по очень широкому коридору, поскольку он оказывает меньшее сопротивление. То же самое и с проводящим проводом. Через более тонкий провод электронам труднее пройти, чем через более толстый.

Дополнительно, онлайн-моделирование:

Если у вас есть доступ к Интернету для ваших учеников, вы можете выполнять действия, перечисленные в этом подразделе. Моделирование, упомянутое в упражнении, можно найти здесь http://www.ktaggart.co.uk/physics/Simulations/EJS/ResistanceWire.html

В качестве альтернативы можно использовать моделирование PhET для исследования сопротивления в проводе, указанном в поле для посещения.

Моделирование начинается с демонстрации значения сопротивления 50-сантиметрового константанового провода 26 SWG, равного 1585 Ом. Это сопротивление дается с точностью до трех десятичных знаков и отображается в желтой области экрана дисплея. В верхней части экрана есть кнопка сброса, которая вернет симуляцию к сопротивлению 50-сантиметрового константанового провода 26 SWG.

На экране есть различные ползунки, с помощью которых можно настроить длину, тип материала и площадь поперечного сечения резистора. Найдите время, чтобы ознакомиться с симуляцией, прежде чем позволить учащимся использовать симуляцию. Вот пример расследования, которое вы могли бы провести.

Исследование: Как диаметр или площадь поперечного сечения провода влияют на сопротивление провода?

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

МЕТОД:

  1. Откройте симуляцию.
  2. Измените диаметр резистора в соответствии с таблицей ниже. Не меняйте никакие другие факторы.
  3. Запишите сопротивление (показано в желтом блоке на экране), соответствующее каждому диаметру провода.
  4. Нарисуйте график ваших результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

0

Диаметр проволоки (мм)

Поперечное сечение проволоки (мм 2 )

Сопротивление (Ом)

1

2

3

Постройте график зависимости диаметра проволоки от сопротивления.

ВЫВОДЫ:

По мере увеличения диаметра проволоки сопротивление уменьшается на . Фактически, если мы удвоим площадь поперечного сечения, тогда сопротивление уменьшится вдвое. Это означает, что сопротивление составляет обратно пропорционально площади провода .

Длина жилы

В каждом из предыдущих исследований мы использовали одинаковую длину для каждого проводника. Это была контролируемая переменная. Давайте теперь исследуем, как длина проводника влияет на сопротивление.

Посмотрите видео об этом исследовании длины резистора.

ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования.



Возможная гипотеза: чем больше длина проводника, тем выше сопротивление.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • кусок провода сопротивления (110см) длинный
  • амперметр
  • две ячейки 1,5 В
  • метр линейка
  • лента
  • Провода изолированные медные

Провод должен быть без изоляции.Медный провод часто покрыт лаком в качестве изоляции и поэтому не подойдет. Подойдет нихромовая или константановая проволока (от 28 до 32 SWG — рейтинг SWG указывает на площадь поперечного сечения проволоки). Также можно использовать другие провода. Длина указана только для предположения. Если вы сможете получить только меньшую длину, учащиеся будут брать меньше чтений. Если у вас нет амперметра, используйте лампочку как индикатор силы тока. Вам нужно около 3 В для этой схемы, чтобы работала любая комбинация ячеек, обеспечивающих 3 В, или источник питания низкого напряжения.

ПЕРЕМЕННЫЕ:

Какие переменные нам нужно сохранить постоянными в таком расследовании, как это?



Используемые провода должны быть из одного материала (например, медь). Количество батарей, используемых для обеспечения энергии в цепи.

Какая переменная является независимой?


Независимая переменная — это длина провода.

Какая переменная является зависимой переменной?


Зависимая переменная — это величина сопротивления, обеспечиваемого проводом разной длины, измеряемая по изменениям тока.

МЕТОД:

  1. Приклейте провод сопротивления к линейке счетчика. Убедитесь, что проволока натянута ровно и числа на линейке все еще видны.
  2. Соберите схему согласно следующей схеме.

  3. Используйте гибкий провод и коснитесь им провода сопротивления на отметке 1 м. Запишите показания амперметра.
  4. Используйте гибкий провод и коснитесь им провода сопротивления на отметке 0,9 м. Запишите показания амперметра.
  5. Перемещайте летающий провод с интервалом 10 см, пока не получите 10 показаний. Каждый раз записывайте показания амперметра.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Результаты, полученные в этом исследовании, будут зависеть от типа выбранного материала и рейтинга SWG выбранного провода.

Запишите результаты в следующую таблицу.

Длина провода (м)

Показания амперметра (A)

1,0

0,9

0 , 8

0,7

0,6

0,5

0,4

0 , 3

0,2

0,1

Нарисуйте график, чтобы показать взаимосвязь между длиной резистора и показаниями амперметра.

На графике должна быть независимая переменная (длина) по оси x и зависимая переменная (показания амперметра) по оси y. График должен показывать, что с увеличением длины провода сопротивления показания амперметра уменьшаются. Вряд ли это будет прямая линия. Учащиеся должны предоставить заголовок, например «График, показывающий изменение тока в цепи при изменении длины проводящего провода».

В качестве дополнения учащиеся могут рассчитать сопротивление по формуле R = V / I, а затем напрямую построить график зависимости сопротивления от длины.

ВЫВОДЫ:

Посмотрите на свою таблицу и график. Какой вывод вы можете сделать?



Существует зависимость между длиной резистора и силой тока. Увеличение длины проводника снижает силу тока.

Что вызывает уменьшение силы тока?



На ток влияет сопротивление.Если ток уменьшился, это должно означать, что сопротивление увеличилось.

Какой можно сделать вывод о связи между длиной резистора и сопротивлением резистора?


Увеличение длины резистора увеличивает сопротивление резистора.

Длина резистора влияет на то, какое сопротивление он оказывает цепи. Чем длиннее резистор, тем большее сопротивление он имеет.Чем короче резистор, тем меньше сопротивление.

Дополнительно, онлайн-моделирование:

Если у вас есть доступ к Интернету для ваших учеников, вы можете провести имитацию онлайн. Моделирование, упомянутое в упражнении, можно найти здесь http://www.ktaggart.co.uk/physics/Simulations/EJS/ResistanceWire.html

.

В качестве альтернативы можно использовать моделирование PhET для исследования сопротивления в проводе, указанное в предыдущем поле для посещения.

Моделирование начинается с демонстрации значения сопротивления 50-сантиметрового константанового провода 26 SWG, равного 1585 Ом.Это сопротивление дается с точностью до трех десятичных знаков и отображается в желтой области экрана дисплея. В верхней части экрана есть кнопка сброса, которая вернет симуляцию к сопротивлению 50-сантиметрового константанового провода 26 SWG.

На экране есть различные ползунки, с помощью которых можно настроить длину, тип материала и площадь поперечного сечения резистора. Найдите время, чтобы ознакомиться с симуляцией, прежде чем позволить учащимся использовать симуляцию.Вот пример расследования, которое вы могли бы провести.

Исследование: Как длина провода влияет на сопротивление провода?

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

МЕТОД:

  1. Откройте симуляцию.
  2. Измените длину резистора в соответствии с таблицей ниже. Не меняйте никаких других факторов.
  3. Запишите сопротивление (показано в желтом блоке на экране), соответствующее каждой длине провода.
  4. Нарисуйте график ваших результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Длина провода (см)

Сопротивление (Ом)

10

20

30

900

40

50

60

70

80


05 90 7

0

0

Постройте график зависимости длины провода от сопротивления

ВЫВОДЫ

По мере увеличения длины провода сопротивление увеличивается на .Фактически, если мы удвоим длину, то сопротивление удвоится и . Это означает, что сопротивление прямо пропорционально длине провода.

Более длинные провода имеют большее сопротивление, чем более короткие. Давайте внимательнее посмотрим на нить накаливания лампы накаливания.

Вольфрам также известен как вольфрам. Это химический элемент с символом W и атомным номером 74.

Снимок крупным планом вольфрамовой нити накаливания в лампе накаливания.

Вы можете видеть, что нить накала состоит из туго свернутых вольфрамовых спиралей. Мы хотим поместить очень длинный провод в небольшое пространство. Электроны должны проходить через этот очень длинный провод с высоким сопротивлением. Чем это выгоднее по сравнению с более коротким проводом? Обсудите это со своим классом.




Более длинный провод увеличивает сопротивление. Электроны, движущиеся по проволоке, передают проволоке много энергии в виде тепла и света.Более короткий провод не обеспечивает столько тепла и света.

Температура проводника

Мы не собираемся исследовать этот фактор, так как в расследовании сложно контролировать температуру провода.

Последним фактором, влияющим на сопротивление, является температура проводника. Чем горячее становится резистор, тем большее сопротивление он имеет. Атомы проводника колеблются намного быстрее, когда они горячие из-за увеличения кинетической энергии. Это затрудняет прохождение электрического тока.Холодные резисторы обеспечивают меньшее сопротивление цепи.

Факторы, влияющие на сопротивление.

  • Сопротивление — это сопротивление электрическому току в цепи.
  • Резистор — это электрический компонент, используемый для добавления сопротивления в электрическую цепь.
  • Сопротивление может пригодиться. Например, нить накаливания в лампочке и тостере имеет высокое сопротивление.
  • На величину сопротивления проводника влияют четыре фактора: тип материала, длина, толщина и температура.
  • Различные материалы обладают разным сопротивлением.
  • Резисторы большей длины обеспечат большее сопротивление, чем резисторы меньшей длины.
  • Более толстые резисторы имеют меньшее сопротивление, чем более тонкие.
  • Горячие резисторы обладают большим сопротивлением, чем холодные.

Концептуальная карта

Заполните следующую концептуальную карту, чтобы обобщить то, что вы узнали о сопротивлении в этой главе. Например, глядя на факторы, влияющие на сопротивление, вам необходимо описать отношения, завершив предложения.

Преподавательская версия

Есть много полезных применений сопротивления. Приведите два примера устройств, для функционирования которых требуется большое сопротивление. [2 балла]


Чайник, плита, лампочка, обогреватели.

Посмотрите на следующую фотографию электрического тостера.

Электрический тостер.
  1. Как вы думаете, сопротивление элемента тостера низкое или высокое? Поясните свой ответ.[2 балла]



  2. Объясните передачу энергии, которая происходит внутри нагревательного элемента тостера. [3 балла]




  3. Есть ли в этой системе потери энергии? Если да, то что это такое и почему мы можем считать это «потраченной впустую энергией»? [2 балла]



  • Элемент имеет высокое сопротивление, поскольку он противодействует электрическому току, который вызывает нагрев и накаливание провода.
  • Электрическая энергия передается нагревательному элементу.Нагревательный элемент имеет высокое сопротивление, поэтому передается много энергии. Элемент светится и нагревается. Нагревательный элемент становится очень горячим и передает эту энергию хлебу, чтобы поджарить его.
  • Свет, излучаемый элементом, можно рассматривать как потерянную энергию, поскольку он не используется для поджаривания хлеба.

Перечислите факторы, влияющие на величину сопротивления резистора [4 балла]





  • длина материала
  • вид материала
  • температура резистора
  • Площадь поперечного сечения резистора

На рисунках ниже показаны два куска металлической проволоки одного и того же типа с одинаковым диаметром.

Какая деталь имеет большее сопротивление? Объяснить, почему. [2 балла]



Провод B имеет большее сопротивление, чем длиннее. Чем длиннее резистор, тем выше сопротивление, поскольку электроны должны двигаться по проводу дальше.

На рисунках ниже показаны сечения двух отрезков металлической проволоки одного типа. Детали одинаковой длины, но разного диаметра.

Какая деталь имеет меньшее сопротивление? Объяснить, почему.[2 балла]



Провод А имеет меньшее сопротивление. Он имеет больший диаметр, поэтому сопротивление меньше, так как электронам больше места для движения по проводу.

Посмотрите на изображение нагревательного элемента на плите. Нагревательный элемент оказывает большое сопротивление прохождению электрического тока.

  1. Почему нагревательный элемент имеет форму змеевика? [2 балла]



  2. Какова потребляемая энергия в этой системе? [1 балл]


  3. Что такое выходная энергия? [2 балла]


  4. Вся энергия, переданная нагревательному элементу, полезна? [2 балла]



  1. Увеличивает площадь нагреваемой поверхности.Это позволяет использовать более длинный резистор на меньшей площади для увеличения эффективности печи.

  2. Электроэнергия.

  3. Свет и тепло.

  4. Нагревательный элемент предназначен для нагрева пищи. Большая часть энергии, передаваемой элементу, используется для нагрева элемента. Это означает, что большая часть энергии полезна. Энергия, которая используется для получения света, бесполезна, но это небольшое количество по сравнению с теплом.

Итого [26 баллов]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *