Electron lekce 1
1. Tlačítko, rezistor a LED
Obvod obsahuje zdroj elektrického napětí, spotřebič – LED, rezistor, který omezuje proud procházející diodou, spínací tlačítko a spojovací vodiče. Spojte na panelu zdířky dle schématu.
Po zmáčknutí tlačítka se rozsvítí LED. Stiskem tlačítka se spojí jeho kontakty a uzavře se elektrický obvod. Elektrický proud teče po dobu stisku tlačítka od plus (+) pólu baterie přes propojené součástky k minus (-) pólu baterie. Ve schématu je dioda zapojena v propustném směru neboli propouští proud a ten ji rozsvěcuje. Po uvolnění tlačítka se elektrický obvod přeruší, proud přestane procházet a LED zhasne.
Nyní zkuste připojit LED obráceně (prohoďte vzájemně konce vodičů upevněné ve zdířkách). Dioda je nyní zapojena v závěrném směru, nepropouští proud, a tedy po zmáčknutí tlačítka nesvítí.
Ověřili jste si tak základní vlastnost polovodičové diody – propouští proud jen v jednom směru. Tímto jednoduchým zapojením si můžete vždy, když máte pochybnosti, ověřit, jestli jsou jednotlivé diody v pořádku.
Můžete rozsvítit červenou, žlutou nebo zelenou diodu.
POZOR! Je nutné, aby v obvodu s LED byl vždy zařazen omezovací rezistor. Pokud byste připojili LED v propustném směru přímo na zdroj napětí – baterii, zcela jistě byste LED zničili.
Měřené hodnoty
Napětí na diodě je nižší než na vstupu. Je to způsobeno rezistorem, který snižuje protékající proud a napětí. Napětí na LED by mělo být zhruba 2 V. Proud procházející LED je přibližně 16 mA, což stačí na to, aby se LED rozsvítila.
2. Sériové zapojení rezistorů
Vlastnosti sériového spojení rezistorů si můžete ověřit na modelu dle schématu. Po zapojení se rozsvítí. Pokud je přepínač v poloze nahoře, proud musí procházet oběma rezistory, z nichž každý svým dílem zmenšuje celkový proud v obvodu a LED svítí slaběji. Pokud přepnete přepínač do spodní polohy, proudu se do cesty nestaví rezistor 560 Ω a protéká tak pouze rezistorem 180Ω. Souhrnný odpor je tak menší, a proto je proud větší, a LED svítí silněji. V tomto schématu jsou zařazeny v sérii dva rezistory, ale je možno takhle za sebou propojit rezistorů více. Výsledný odpor R sériové kombinace rezistorů se rovná součtu hodnot jednotlivých rezistorů, v našem případě R = R3 + R2 = 560 + 180 = 740 Ω
Měřené hodnoty
Napětí na LED, při pozici přepínače v poloze dole, by mělo být zhruba 2 V, v poloze nahoře je to o něco méně 1,9 V.
Proud procházející LED při pozici přepínače v poloze dole, je stejný jako v prvním příkladě, tedy 16 mA, v poloze nahoře je to o dost méně skoro 4,3 mA, což stále stačí na to, aby se LED rozsvítila.
3. Paralelní zapojení rezistorů
Na tomto zapojení si můžete vyzkoušet, jaké vlastnosti bude mít zapojení rezistorů paralelně (souběžně) neboli vedle sebe. Zapojte obvod podle schématu. Rozsvítí se LED a po stisku tlačítka se rozsvítí silněji. Vysvětlení je následující: pokud je tlačítko rozepnuto, proud prochází přes rezistor a rozsvěcuje LED poněkud slaběji. Po stisknutí tlačítka začne proud procházet oběma rezistory současně a je proto větší. To se projeví zvětšením jasu LED.
Pro snadnější pochopení principu si představte situaci, kdy jedněmi dveřmi proudí do kina zástup lidí. V okamžiku, kdy se otevřou druhé dveře, začnou vcházet lidé i těmito dveřmi a kino se začne plnit rychleji.
Vraťme se k našemu schématu. V sériovém zapojení podle návodu č.2 byl výsledný odpor větší než odpor kteréhokoli použitého rezistoru. Paralelně můžeme spojit dva i více rezistorů. Výsledný odpor je vždy menší než hodnota nejmenšího z rezistorů zapojených paralelně. Přesně se výsledný odpor R v našem schématu vypočte podle vztahu:
