Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- немного_об_электричестве_и_не_только [2021/11/07 17:54] – serviko
+++ немного_об_электричестве_и_не_только [2021/11/07 22:03] (current) – [Уровень 2 (для Опыта 2. Электрическое сопротивление)] serviko
@@ Line 18: / Line 18: @@
 ----
-=====Опыт 1. Источники тока=====
+=====Опыт 1. Источник тока=====
 Начиная примерно со [[https://www.youtube.com/watch?v=ASNd8HsT-H4&t=153s|второй минуты видео]], ведущий упоминает [[https://formulki.ru/electromagnetism/vidy-istochnikov-toka|"источники тока"]] - устройства которые имеют накопленный заряд электронов или создают электрический ток, преобразуя какой-то вид энергии в электрический ток.
@@ Line 48: / Line 48: @@
 Давайте проверим сколько вольт выдает наша "батарейка". Соедините "Отрицательный" контакт (черный, рядом с гвоздем) нашей "батарейки" с "Отрицательным" контактом (черный) мультиметра, а "Положительный" контакт "батарейки" (красный, рядом с "монеткой") с контактом "Положительный" мультиметра. Проконтролируйте, чтобы мультиметр был в режиме измерения напряжения (выделен символ "V").
-Нажмите кнопку "Начать моделирование". Мы видим, что
+Нажмите кнопку "Начать моделирование". Мы видим, что наш источник питания выдает всего 520 mV (милливольт). Если перевести в вольты, то 0.52 вольта. Как мы знаем, пальчиковая батарейка (элемент типа АА) выдает 1.5 вольта, то есть в три раза больше!
+Давайте попробуем увеличить выходное напряжение лимонного "источника питания", соединив последовательно несколько лимонов. Последовательно это значит, положительный контакт одного лимона соединить с отрицательным контактом следующего лимона и так далее. Таким образом получим цепь лимонов, с двумя контактами на концах всей цепи: положительным и отрицательным. Также соединяют и обычные батарейки для увеличения выходного напряжения. При последовательном подключении общее напряжение всей цепи источников питания равно сумме напряжений каждого отдельного источника питания.
+На видео показана цепь из 10 лимонов. Выходное напряжение такой цепи 5.2 вольта. Это уже позволяет немного зажечь светодиод. Но всё-равно яркость недостаточна, так как мощность нашего источника питания очень слабая.
+<note>Электрическая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии</note>
+Чтобы быстро выполнять какую-нибудь работу, нужная **сила**.  В нашем случае нужна сила тока источника питания.
+Повысить силу тока источника питания можно несколькими способами:
+  *заменить соединительные провода на серебряные или платиновые (уменьшить удельное сопротивление металла)
+  *укоротить соединительные провода и взять их потолще (побольше сечением)
+  *сильно охладить (заморозить) соединительные провода
+  *изменить конструкцию источника питания: добавить трансформатор или параллельный транзистор
+----
+=====Опыт 2. Электрическое сопротивление=====
+{{ :wiki:helpful:elec:elec03.png?nolink|}}На пути движения любого потока всегда мешаются какие-то препятствия: камни, крутые изгибы, водопады...
+Иногда эти препятствия делают специально, вспомните старые ветряные или водяные мельницы или современные ветрогенераторы и гидроэлектростанции. Эти устройства сопротивляются действующим на них потокам и производят полезную работу (мелют зерно в муку, производят электроэнергию и т.д.)
+Сопротивления в электрических схемах играют очень важную роль: они светят, греют, заставляют двигаться или, наоборот, тормозить, а сколько измерительных устройств работают на основе изменения сопротивления датчиков, трудно даже подсчитать!
+Рассмотрим схему, в которой в качестве сопротивления используется [[https://ru.wikipedia.org/wiki/Светодиод|светодиод]] - устройство, излучающее свет определенного цвета. Конструкцию, принцип действия и разновидности полупроводниковых светодиодом можно посмотреть по [[https://ru.wikipedia.org/wiki/Светодиод|ссылке]], для нас важно, что при правильном включении его в электрическую цепь, он светится.
+Что значит "правильное включение"? Светодиод - полупроводник, то есть пропускает электрический ток только в одну сторону. Мы знаем, что у источника тока, например батарейки, всегда есть положительный контакт (+) и отрицательный контакт (-). Принято считать, что ток течёт от "плюса" к "минусу".
+<note important>"Плюс" источника питания соединяется с контактом светодиода "Анод" (более длинная ножка), а "минус" батарейки соединяется с контактом светодиода "Катод" (более короткая ножка)</note>
+Создадим в TinkerCAD новый проект в разделе "Цепи". Добавим "Кнопочную батарею 3В", светодиод и кнопку. Соединим всё по схеме. Не забудьте про катод и анод светодиода и заметьте, что лучше использовать контакты кнопки, расположенные по диагонали.
+Для контроля напряжения на светодиоде и силы тока в цепи добавим два мультиметра: правый подключим последовательно со светодиодом в режиме амперметра ("A" - измерение силы тока), а левый параллельно со светодиодом в режиме вольтметра ("V" - измерение напряжения тока).
+{{ :wiki:helpful:elec:velec02.mp4?nolink|}}Запустим моделирование. Нажимая на кнопку, увидим, что напряжение на светодиоде 2.38 вольта, а сила тока в цепи 61.9 миллиампер. В таком режиме светодиод проработает недолго, так как безопасная сила тока для него 20 миллиампер.
+Чтобы снизить силу тока обычно последовательно со светодиодом подключают **токоограничивающий [[https://ru.wikipedia.org/wiki/Резистор|резистор]]**. Номинал резистора можно легко вычислить, но для наших устройств, работающих от источника питания от 3 до 12 вольт, можно просто запомнить: для каждого светодиода + один резистор на 180-220 Ом.
+Добавив в схему последовательно со светодиодом постоянный резистор на 220 Ом, увидим, что напряжение на светодиоде снизилось до 1.92 V, а сила тока до 4.70 mA. Вполне нормальные, хотя и несколько заниженные, параметры работы светодиода.
+Вы, наверное, уже догадались, что для более эффективной работы светодиода (например, изменение яркости свечения) можно подключать резисторы разного номинала. А можно вместо постоянного резистора подключить резистор с переменным сопротивлением. И тогда, вращая движок переменного резистора (к которому подключен центральный контакт), можно изменять номинал резистора в большом диапазоне. А это будет влиять, например, на яркость светодиода или скорость вращения двигателя.
+-----
 -----
 =====Задание для самостоятельной работы====
-====Уровень 1====
+====Уровень 1 (для опыта "Источник Тока")====
 Мы измерили напряжение лимонного источника питания. При этом подключали мультиметр в режиме "V" параллельно источнику питания  нагрузке (светодиоду).
@@ Line 60: / Line 102: @@
 ''**Подсказка**'': //посмотрите в инструкции к вашему телефону требование к зарядному устройству по силе тока и сравните его с измеренными в опытах. Если нет инструкции к телефону, посмотрите выходные параметры по напряжению и току любого зарядного устройства для телефона (поищите наклейку на зарядке)//.
+-----
+====Уровень 2 (для опыта "Электрическое сопротивление")====
+{{ :wiki:helpful:elec:elec02.png?nolink|}}Замените лимонный источник питания плоской круглой батарейкой ("Кнопочная батарея"). Сможет ли данный элемент питания раскрутить "Двигатель постоянного тока"?
+Создайте схему устройства, которое включает двигатель по нажатию на "Кнопку".
+Измерьте:
+  *напряжение на двигателе, подключив мультиметр параллельно двигателю в режиме "V"
+  *силу тока в цепи, подключив мультиметр последовательно с двигателем в режиме "A"
 -----
 [[start|На главную страницу]]