Дялове

17 основни експеримента

17 основни експеримента

Образователен комплект OPITEC 118.381 · седемнайсет опита с макетна платка — от един светодиод до светлинна бариера

Цъкни комплекта, за да започнеш

Дял AСписък по инструкцията на OPITEC 118.381

Какво има в комплекта?

1Макетна платка1 бр.83×55

2Високоговорител1 бр.

3Щипки за батерията2 бр.

4Резистор 120 Ω2 бр.

5Резистор 470 Ω1 бр.

6Резистор 1 kΩ1 бр.

7Резистор 2,7 kΩ1 бр.

8Резистор 4,7 kΩ1 бр.

9Резистор 22 kΩ1 бр.

10Резистор 39 kΩ1 бр.

11Резистор 56 kΩ1 бр.

12Резистор 1 MΩ1 бр.

13Фоторезистор (LDR)1 бр.

14Транзистор BC 5172 бр.

15Транзистор BC 5482 бр.

16Транзистор BC 5571 бр.

17Кондензатор 4,7 µF1 бр.

18Електролитен кондензатор 22 µF2 бр.

19Електролитен кондензатор 470 µF1 бр.

20Червен светодиод1 бр.

21Зелен светодиод1 бр.

22Монтажен проводник1 бр.2000

Инструменти: инструмент за оголване на проводник · клещи резачки. Номерата са същите като в схемите.

Един комплект стига за двойка ученици. Ако групите са повече от бройките, дайте им ЕДИН опит на група и после ги разменете — всяка група показва своя.

BСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Как стига токът до платката?

три начина за свързване към батерията

Два проводника от батерията: увити, с щипки или с крокодили.

Правилото важи за целия комплект и се казва веднъж тук: първо схемата, накрая батерията.

BСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Колко проводника ще трябват?

дължини на проводниците

Отрежете ги наведнъж по чертежа и оголете двата края на всеки.

CСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 1: какво прави резисторът?

опит 1 — сменяме резистора

Проводник от „+" към 2a · анод на светодиода в 2b, катод в 6b · резистор между 6c и „–". Буквите и цифрите са напечатани по ръба на платката.

Резисторът не „намалява светлината", а ограничава тока. Светодиодът само показва колко ток минава — той е и уредът в този опит.

CСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 2: двата светодиода един срещу друг

опит 2 — двата светодиода

Включете и двата, после обърнете червения.

Ще светят ли и двата, ако единият е обърнат?

Сравнението, което върши работа: светодиодът е като вентила на велосипедна гума — пропуска само в едната посока. Оттам идва и думата „диод".

CСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 3: транзисторът като ключ

опит 3 — транзисторът

Транзисторът има три извода: база, колектор, емитер. Резистор 120 Ω между 6c и 6f.

Кое включва светодиода — батерията или базата?

Тук се въвежда думата база. Всичко след дял C е приложение на това едно изречение.

CСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 4: кондензаторът — пълни се и се разрежда

опит 4 — кондензаторът

Местете „+" извода на кондензатора между 8b и 9a и наблюдавайте.

Какво ще стане, ако преместим плюса на кондензатора?

Кондензаторът е кофа за заряд: пълни се бързо и се разрежда бързо. Тази кофа дава ВРЕМЕТО в дялове D и E.

CСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 5: фоторезистор — съпротивление, което зависи от светлината

опит 5 — фоторезистор (LDR)

Фоторезисторът управлява базата на транзистора. Закрийте го с ръка.

Какво ще стане, щом закрием фоторезистора с ръка?

LDR идва от английското „light dependent resistor" — светлинозависим резистор. нощната лампа и светлинната бариера в последния дял.

DСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Схемата, върху която стъпват всички следващи опити

основната схема — от нея тръгват следващите опити

Зелен и червен светодиод, два транзистора, резистори R1–R4. Сглобете я веднъж и не я разглобявайте.

Двете половини изглеждат еднакво. Ще светят ли и двата светодиода?

Ключовият въпрос за целия дял: схемата е симетрична, а свети само едната страна. Значи нещо е решило спора — и това нещо е причината за всичко следващо.

DСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 6: изваждаме едно краче

опит 6 — R1 работи като ключ

Извадете и върнете крачето на резистор R1 в 11h.

Кой светодиод ще светне, щом извадим крачето на R1?

Тук се вижда, че „ключ" не значи прекъсвач на веригата: прекъсва се управлението, а не пътят на тока през светодиода.

DСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 7: двете половини са еднакви

опит 7 — схемата, нарисувана симетрично

Схемата е начертана симетрично, за да си личи: две почти еднакви половини.

Щом двете половини са еднакви, защо свети само едната?

Отговорът е в дребните разлики на елементите: единият транзистор винаги тръгва мъничко по-рано и веднага „заключва" другия. Това е и причината мигачът в дял E да работи без никакъв часовник.

DСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 8: насила затваряме единия транзистор

опит 8 — блокираме T2 с парче проводник

Късо парче проводник блокира T2.

Какво ще стане с червения светодиод?

Двата опита заедно (6 и 8) показват, че всяка от двете страни може да спечели. Остава двете страни да се редуват сами — това е дял E.

EСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 9: часовник за викторина

опит 9 — с кондензатор 470 µF

Разредете кондензатора, като допрете двата му извода с проводник, и включете отново.

Колко време ще мине, преди светодиодът да се превключи?

Тук вече има измерване с число. Таблица на дъската: капацитет → секунди.

EСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 10: двете светлини се редуват сами

опит 10 — двоен мигач

Два кондензатора вместо един — всяка страна получава свое време.

Какво кара превключването да се случва само?

Обяснението на производителя е точно: транзисторът, който провежда, „открадва" базовия ток на другия, докато кондензаторът му се разреди — и тогава ролите се сменят. Оттам е и името на дяла.

EСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 11: същата схема, но се чува

опит 11 — метроном

Зеленият светодиод се заменя с високоговорител. Включете и слушайте.

Какво ще чуем от високоговорителя?

При по-малки кондензатори превключването става хиляди пъти в секунда и тракането се слива в ТОН. Светодиодът също мига хиляди пъти, но окото не успява да ги различи и го вижда като светещ постоянно — добър повод да се говори за инерцията на зрението.

FСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 12: светва от наелектризирана пластмаса

опит 12 — електроскоп

Първо 22 kΩ към базата, после 1 MΩ. Накрая — сонда, до която не е свързано нищо.

Сондата не е свързана с нищо. Как тогава светва светодиодът?

Няма никаква връзка със сондата и въпреки това тече ток: приближеният наелектризиран предмет привлича електроните в проводника, а при рязкото махане те се връщат — това движение Е токът. ⚠ Сондата НЕ се допира до нищо под напрежение.

FСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 13: два транзистора един след друг

опит 13 — Дарлингтон

Схема на Дарлингтон: BC 548 управлява BC 517.

Колко слаб ток стига, за да светне светодиодът?

Всеки транзистор умножава тока; два един след друг умножават два пъти. Затова електроскопът в предишния опит е петстепенен — иначе токът от наелектризирана пластмаса е твърде малък, за да се види.

GСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 14: кутия, която квичи

опит 14 — квичащата кутия

Като двойния мигач, но с много малки кондензатори и високоговорител. За да закрещи, входът се свързва към „+".

Как ще я накараме да закрещи, без да пипаме схемата?

Тялото затваря веригата — същият слаб ток, който в опит 13 палеше светодиода, тук се чува. Добър момент да се каже, че „ток през тялото" при 4,5 V е безопасен, а при мрежово напрежение — не.

GСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 15: трети транзистор, но обърнат

опит 15 — добавен PNP транзистор

Добавя се BC 557 — това е PNP тип, с обратен ред на слоевете.

С какво PNP се различава от досегашните транзистори?

Досега всички транзистори бяха NPN. PNP работи по същия начин, но с обърнати посоки — оттук нататък в схемите се среща и стрелка навън.

GСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 16: светлинна бариера

опит 16 — светлинна бариера

Фоторезисторът от опит 5 се свързва към входа на квичащата кутия.

Кога ще се обади кутията?

Тук се събират два отделни модула: сензор и изпълнително устройство. Точно така е устроена всяка автоматика — нещо мери, нещо решава, нещо действа.

GСхемите са на OPITEC 118.381 · заглавията и въпросите са наши

Опит 17: сигнал за вода

опит 17 — сензорът е заменен с два проводника

Махнете фоторезистора и сложете два проводника в купа с вода.

Какво ще стане, щом потопим двата проводника?

Същата схема, друг сензор — и уредът вече пази от преливане. Оттук се стига до въпроса какъв сензор би трябвал за дим, за студ, за движение.

За учителяОрганизация · какво учи комплектът

Как върви работата

1. Опитите стъпват един върху друг. От дял D нататък всичко е една и съща схема с два транзистора, която се преправя. Ако групата разглоби всичко, следващият опит започва отначало — оставяйте платката сглобена до края на дяла.

2. Дяловете са отделни часове. Първите пет елемента · кражбата на ток · мигачи и часовник · усилване · звук и бариера.

3. Всеки опит е въпрос. Първо предположение, после включване на батерията, накрая бутонът с отговора.

4. Този комплект е ПО-НАПРЕД от 118.392. Ако класът не е работил с макетна платка, започнете с „LED и диоди" — там се въвеждат посоката на тока и базата на транзистора.

⚠ Внимание: Батерията не е в комплекта — трябва плоска батерия 4,5 V. Работи се само с нея: сондата от опита „електроскоп" никога не се допира до нещо под напрежение от мрежата — това убива транзисторите (и е опасно). Електролитните кондензатори се включват по полярност. Дребни части — не за деца под 3 години

Какво учи комплектът

Единият транзистор „краде" тока на другия. Това е цялата идея на дялове D–E: два еднакви транзистора, всеки от които държи другия затворен. Кой ще спечели, решава кондензаторът — и оттам се получава мигане, а не постоянна светлина.

Кондензаторът дава ВРЕМЕТО. По-голям капацитет — по-бавно мигане. При метронома капацитетите са толкова малки, че превключването се чува като звук.

Дарлингтон = два транзистора един след друг. Усилва толкова, че светва от тока, който тече през пръст или през наелектризирана пластмаса.

Фоторезисторът има голямо съпротивление на тъмно и малко на светло — оттам са светлинната бариера и нощното осветление.

Комплектът е OPITEC 118.381 — схемите са на производителя. Българските заглавия, указания и въпросите към класа са наши.