Загальна інформація
Застосування
Жовтий світлодіод
Окрім освітлення приміщень чи вуличного освітлення, світлодіоди (скорочено: LED) застосовують також у кишенькових ліхтариках, світлодіодних прожекторах, а також в установках заливного світла й в ефектному освітленні.
Інша інформація (1/3)
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Треба знати, як в електричному колі вимірюють дві величини - силу струму й напругу.
Принцип
Для унаочнення роботи та застосування світлодіода використовують просте електричне коло.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Після виконання досліду учні мають уміти використовувати світлодіод в електричному колі.
Завдання
Треба зняти характеристичну криву світлодіода (LED: Light-Emitting-Diode), вимірюючи напругу й силу струму. Крім того, треба показати, що за допомогою світлодіода можна визначити полярність джерела постійного струму та розрізнити постійну і змінну напруги.
Інша інформація (3/3)
Через інерційність ока навіть при під'єднанні до джерела змінного струму виникає враження, що світлодіод світиться безперервно.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 6 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 3 |
| 6 | Патрон для лампи розжарювання E10, модуль DB | 09404-00 | 1 |
| 7 | Світлодіод, червоний, модуль DB | 09454-00 | 1 |
| 8 | Опір 50 Ом, модуль DB | 09412-50 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 3 |
| 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 3 |
| 11 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 12 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 |
| 13 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 14 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 15 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання (1/2)
Рисунок 1
1. Дослід:
Склади дослід відповідно до рисунка 1.
Увімкни світлодіод у прямому напрямку.
Обери діапазони вимірювання - для вимірювання напруги і - для вимірювання сили струму.
Виконання (1/3)
Збільшуй постійну напругу, починаючи від , придатними малими кроками. Зчитуй при цьому виміряні значення напруги й сили струму та записуй їх до таблиці.
Спостерігай за поведінкою світлодіода (1).
Поверни напругу на ; встав модуль світлодіода, повернувши його на 180°.
Знову покроково збільшуй напругу й записуй виміряні значення до таблиці.
Складання (2/2)
Рисунок 2
2. Дослід:
Склади дослід відповідно до рисунка 2.
Виконання (2/3)
Подай постійну напругу близько і спостерігай за лампою розжарювання.
Поміняй місцями під'єднання до джерела постійного струму і спостерігай за лампою розжарювання.
Заміни джерело постійного струму джерелом змінного струму.
Встанови напругу ~ .
Спостерігай за лампою розжарювання (2).
Виконання (3/3)
3. Дослід
Заміни патрон для лампи світлодіодом.
Подай постійну напругу . Обери при цьому полярність так, щоб світлодіод був увімкнений спочатку в прямому, а потім у зворотному напрямку.
спостерігай за поведінкою світлодіода в колі постійного струму за різної полярності джерела струму (3).
Заміни джерело постійного струму джерелом змінного струму.
Встанови напругу .
спостерігай за поведінкою світлодіода.
Поміняй місцями під'єднання до світлодіода і знову поспостерігай за його поведінкою (4).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
При діод починає світитися, і його яскравість зростає зі збільшенням напруги.
Лампа розжарювання світиться незалежно від того, у якому напрямку тече струм і чи використано постійну, чи змінну напругу.
У колі постійного струму світлодіод світиться лише тоді, коли його ввімкнено в прямому напрямку.
При під'єднанні до джерела змінного струму світлодіод світиться незалежно від вибору під'єднань.
Опрацювання результатів
З виміряних значень отримують характеристичну криву світлодіода. При вмиканні світлодіода в прямому напрямку його вольт-амперна характеристика має вигляд, подібний до характеристики кремнієвого випрямного діода. Однак пряма напруга вища; вона становить близько .При вмиканні у зворотному напрямку струм не вимірюється і світлодіод не світиться. Світлодіод придатний для визначення полярності джерела постійного струму.Оскільки в колі змінного струму полярність періодично змінюється, світлодіод вмикається в прямому напрямку з половиною частоти змінної напруги. Це не змінюється, якщо світлодіод під'єднати до джерела змінного струму зі зворотною полярністю. За цією поведінкою можна розрізнити, чи маємо справу з джерелом постійного, чи змінного струму.
