W ostatnim wpisie tej serii skupiliśmy się na podstawach teoretycznych. Dzisiaj przyszedł czas na pierwsze ćwiczenia praktyczne w których sprawdzimy, czy poznana teoria idzie w parze z praktyką? Poznamy podstawowe przyrządy pomiarowe oraz części z których będziemy tworzyć układy elektroniczne.

Strona 4 z 4

Układ testowy z diodą oraz różnymi opornikami

W poniższym przykładzie przekonamy się w praktyce jaka jest różnica w poziomie świecenia diody dla dwóch różnych wartości opornika:

  • wariant 1 - rezystor 100Ω
  • wariant 2 - rezystor 220Ω

Po zmontowaniu testowych układów powinniśmy gołym okiem zauważyć, że dioda przy oporniku o mniejszej rezystancji świeci mocniej (co idzie w parze z większym prądem wskazanym przez amperomierz), a przy rezystorze 220Ω praktycznie w ogóle nie świeci.

Jak kształtują się prądy w obydwu przypadkach? Spójrzmy na wyliczenia:

Dla wygody w Internecie znajdziecie całą masę kalkulatorów, które pomagają szybko dokonać powyższych obliczeń dla dowolnych wartości. Ja ze swojej strony mogę polecić aplikację Electrodroid Pro na iOS, która oprócz wyliczeń rezystancji posiada jeszcze całe mnóstwo innych przydatnych funkcji.

Połączenia równoległe i szeregowe

Kiedy już naocznie przekonaliśmy się jak ważną rolę w układzie odgrywa rezystancja możemy przejść do ostatniego ćwiczenia. Spróbujmy przetestować połączenia równoległe i szeregowe.

Jak Twoim zdaniem zachowają się diody w poniższym układzie?

Otóż przy połączeniu szeregowym w całym analizowanym obwodzie płynie ten sam prąd. Nie ma połączonych ze sobą gałęzi w których prąd „mógłby się rozdzielić”. Każdy dodatkowy odbiornik (w tym wypadku dioda) to dodatkowy spadek napięcia. Przy zasilaniu rzędu 3V zwyczajnie „zabraknie” napięcia do prawidłowego działania dwóch diod (2x 2V > napięcia zasilania). Co więcej jeżeli jedna dioda uległaby awarii, cały układ z automatu przestałby świecić (przerwa na diodzie to przerwa w całym układzie) lub narażałby pozostałe diody na uszkodzenie (większy prąd płynący w układzie, gdy „nóżki” zepsutej diody zostaną zwarte). Teraz już wiesz, dlaczego LEDowe lampki choinkowe łączone szeregowo to średni pomysł... ;-)

Dla kontrastu sprawdźmy układ z LEDami połączonymi równolegle:

Tym razem obydwie diody będą świecić tak samo, gdyż spadki napięcia na diodach nie sumują się. Innymi słowy to tak naprawdę dwa układy szeregowe połączone ze sobą. Zarówno dla pierwszej jak i drugiej diody możemy obliczyć prąd korzystając ze wcześniej poznanej metody:

Ur1 = Ub - Ud1

Ur1 = 3,2V - 2V

Ur1 = 1,2V

I1 = Ur1/R1

I1 = 1,2V/100Ω

I1 = 12mA (0,012A)

I1 = I2 (użyliśmy takich samych diod i rezystorów)

W połączeniu równoległym, nawet gdy jedna dioda zostanie uszkodzona pozostałe będą świecić normalnie (są połączone na osobnych gałęziach). Co więcej możemy w każdej gałęzi zastosować inny kolor diody LED z odpowiednio dobranym rezystorem (prądy dla każdej z gałęzi będą różne). To właśnie taki typ połączenia najlepiej zastosować we wspomnianych lampkach choinkowych :-)

Warto natomiast w tym miejscu zapoznać się z I prawem Kirchhoffa, które mówi, że suma prądów wpływających do węzła równa jest sumie prądów wypływających z tego węzła (I = I1 + I2). Tym samym skoro dla jednej diody wyliczyliśmy 12mA, tak mierząc prąd przed punktem (węzłem), w którym prąd się rozchodzi, otrzymamy łącznie 24mA.

Ok, dobrnęliśmy do końca kolejnej lekcji! Zdaję sobie sprawę, że pojawiło się sporo zagadnień, które nie od razu da się przyswoić, ale spokojnie im dalej zajdziemy, tym bardziej poznana dzisiaj wiedza będzie łączyć się w logiczną i spójną całość.

W następnej części serii Makowe przygody z elektroniką zbudujemy nasze pierwsze układy z wykorzystaniem Arduino. Już teraz serdecznie zapraszam!

Bibliografia: