Základy elektrotechniky PŘÍKLADY ZAPOJENÍ Pomocí elektro-stavebnice Voltík II. Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1/613, příspěvková organizace Tento výukový materiál byl zpracován v rámci akce EU peníze středním školám OP VK 1.5. Výuková sada Základy elektrotechniky, DUM č. 10
Úloha: Proveďte fyzicky jednotlivá zapojení a odzkoušejte jejich funkčnost Jméno a příjmení: Datum: Třída: Zadání: 1. Sestavte jednoduchý elektrický obvod s tlačítkem, rezistorem a svítivou diodou. Tento obvod se skládá ze zdroje elektrické energie (baterky), spotřebiče (svítivá dioda), rezistoru (180Ω), který omezuje velikost proudu tekoucí svítivou diodou, spínacího tlačítka a spojovacích vodičů. Navrhněte schéma zapojení, proveďte zapojení pomocí stavebnice Voltík II a vyzkoušejte funkčnost tohoto zapojení. Dále zapojte svítivou diodu obráceně a určete směr proudu protékající obvodem. Zdůvodněte zapojení rezistoru v obvodu.
2. Navrhněte modifikaci obvodu z 1. zadání tak, aby svítivá dioda svítila různou intenzitou jasu. V obvodě zůstane zdroj elektrické energie (baterky), spotřebič (svítivá dioda). Místo tlačítka použijeme přepínač a dále použijeme rezistory (180Ω a 560Ω). Navrhněte schéma zapojení, proveďte zapojení pomocí stavebnice Voltík II a vyzkoušejte funkčnost tohoto zapojení. Zdůvodněte, proč se mění intenzita svítivosti diody, určete veličinu, na které ta svítivost závisí, a dále určete, čím tuto veličinu měníte.
3. Ověření vlastnosti základního spojení rezistorů. Základní obvod se bude skládat ze zdroje elektrické energie (baterky), spotřebiče (svítivé diody), rezistoru (180Ω) a přepínače respektive tlačítka. K rezistoru připojte postupně druhý rezistor (560Ω) a to nejprve sériově a po vyzkoušení a ověření paralelně. Navrhněte schémata zapojení, proveďte zapojení pomocí stavebnice Voltík II a vyzkoušejte funkčnost tohoto zapojení. Podle intenzity jasu svítivé diody určete a vypočítejte velikost výsledného odporu obou rezistorů v jednotlivých zapojeních.
4. Cesta nejmenšího odporu. Obvod je složen ze zdroje elektrické energie (baterky), spotřebiče (svítivé diody), rezistoru (180Ω) a tlačítka. Ke spotřebiči připojte paralelně tlačítko a sledujte intenzitu jasu svítivé diody při stlačeném a nestlačeném tlačítku. Navrhněte schémata zapojení, proveďte zapojení pomocí stavebnice Voltík II a vyzkoušejte funkčnost tohoto zapojení. Zdůvodněte pokles intenzity jasu svítivé diody při stlačeném tlačítku.
Řešení: AD 1. SS Schéma zapojení: Intenzita Proud protéká obvodem ve směru od kladné svorky zdroje k záporné svorce zdroje. Svítivá dioda je na schématu zapojená v propustném směru. Zapojíme-li ji obráceně, nebude diodou protékat proud, protože je v závěrném směru a tudíž svítivá dioda se nerozsvítí. Rezistorem (180Ω) nastavujeme omezovací proud procházející diodou. Připojení svítivé diody ke zdroji bez tohoto rezistoru by znamenalo destruktivní zničení svítivé diody z důvodu překročení maximální hodnoty proudu, který může procházet svítivou diodou.
AD 2. Schéma zapojení Intenzita jasu svítivé diody se mění v závislosti na procházejícím proudu. Tento proud ovlivňuje velikost elektrického odporu daného rezistoru. Čím je odpor větší, tím je proud v obvodu menší a tím i intenzita jasu svítivé diody klesá. Z toho vyplývá, že svítivá dioda má největší intenzitu jasu, když touto diodou teče maximální proud. Proud obvodu je závislý na rezistoru dle Ohmova zákona.
AD 3. Schémata zapojení: Sériové spojení (za sebou) R = R 1 + R 2 = 180 + 560 = 740Ω Výsledný odpor je součtem jednotlivých odporů. Výsledný odpor je větší než největší z jednotlivých odporů. Paralelní spojení (vedle sebe) = R1 * R2 180 *560 100800 R = = = 136, Ω R + R 180 + 560 740 2 1 2 Výsledný odpor je převrácená hodnota součtu vodivostí jednotlivých odporů.
Výsledný odpor je menší než nejmenší z jednotlivých odporů. AD 4. Schéma zapojení: Proud, který prochází obvodem, rozsvítí svítivou diodu určitou intenzitou jasu. Po zmáčknutí tlačítka začne procházet proud přes tlačítko, proud se rozdělí do větví kde je tlačítko a svítivá dioda. A jelikož proud je nepřímo úměrně závislý na odporu a svítivá dioda vykazuje větší odpor než tlačítko, tak větší část proudu poteče přes tlačítko. Proud procházející svítivou diodou je tak malý, že se může stát, že se svítivá dioda vůbec nerozsvítí.
Použitá literatura: Ing. Ivan Svoboda, RNDr. Radka Svobodová, Průvodce stavebnicí VOLTÍK II. SVOBODA, Ostrava-Petřkovice 1997 Odborná recenze Mgr. František Novosad