Litar Pembahagi Semasa

Hampir maut kemalangan ketika cilok (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Litar Pembahagi Semasa

DC Litar Elektrik


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua nilai voltan, arus, dan sebagainya.
  6. Berhati-hati mengukur jumlah itu, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter. Saya cadangkan resistor antara 1 kΩ dan 100 kΩ, melainkan, tentu saja tujuan litar adalah untuk menggambarkan kesan beban muatan!

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Kita tahu bahawa voltan dalam litar selari boleh dikira dengan formula ini:

E = Saya berjumlah total R

Kami juga tahu bahawa semasa melalui mana-mana perintang tunggal dalam litar selari boleh dikira dengan formula ini:

I R = E


R

Gabungkan kedua formula ini menjadi satu, dengan cara bahawa pembolehubah E dihapuskan, meninggalkan hanya I R menyatakan dari segi jumlah saya, R total, dan R.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya R = saya total  Jumlah R


R

 

Bagaimanakah formula ini sama, dan bagaimana ia berbeza, dari formula pembahagi voltan?

Nota:

Walaupun formula "pembahagi semasa" ini boleh didapati di dalam beberapa buku rujukan elektronik, pelajar anda perlu memahami bagaimana cara algebra memanipulasikan formula yang diberikan untuk tiba pada yang satu ini.

Pada mulanya ia mungkin kelihatan seolah-olah dua rumus pembahagi (voltan versus semasa) mudah dikelirukan. Adakah itu (R / (R total )) atau ((R total ) / R)? Walau bagaimanapun, terdapat cara yang sangat mudah untuk mengingati pecahan yang mana formulanya, berdasarkan nilai berangka pecahan itu. Sebutkan ini kepada pelajar anda dan sekurang-kurangnya satu daripada mereka pasti akan mengenali pola tersebut.

Soalan 3

Apakah yang akan berlaku semasa semasa melalui R1 dan R2 jika perintang R3 gagal dibuka?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya anda menganggap arus melalui R1 dan R2 akan meningkat, fikir lagi! Semasa melalui R1 dan semasa melalui R2 kedua-duanya tetap sama seperti sebelum R3 gagal dibuka.

Nota:

Kesilapan yang sangat biasa untuk memulakan pelajar elektronik adalah untuk berfikir bahawa perintang gagal dalam litar selari yang dibekalkan oleh sumber voltan menyebabkan arus melalui perintang lain untuk berubah. Pengesahan mudah menggunakan Undang-undang Ohm akan membuktikan sebaliknya.

Sekiranya kesilapan ini diturunkan semasa perbincangan, tanyakan kepada soalan kelas ini dengan sangat penting: "Apa yang anda perlu buat untuk membuat kesimpulan bahawa dua arus yang lain akan mengubah" panel kerja lalai panel kerja-lalai "

Soalan 4

Tentukan jumlah semasa yang dijalankan oleh setiap perintang dalam litar ini, jika setiap perintang mempunyai kod warna Org, Org, Red, Gld (menganggap nilai rintangan tepat yang tepat - ralat 0%):

Juga, tentukan maklumat berikut tentang litar ini:

Voltan merentas setiap perintang
Kuasa dibuang oleh setiap perintang
Nisbah setiap arus perintang ke arus bateri (((I R ) / (I bat )))
Nisbah rintangan litar jumlah kepada setiap rintangan perintang (((R total ) / R))
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Semasa melalui setiap perintang = 3.33 mA

Voltan merentasi setiap perintang = 11 V

Kuasa dibuang oleh setiap perintang = 36.67 mW

Nisbah semasa = (1/3)

Nisbah rintangan = (1/3)

Nota:

Apabila melakukan analisis matematik pada litar ini, terdapat lebih daripada satu urutan langkah yang mungkin untuk mendapatkan penyelesaian. Pelajar yang berbeza di kelas anda mungkin mempunyai urutan penyelesaian yang berbeza, dan ia adalah satu perkara yang baik untuk mempunyai pelajar berkongsi teknik penyelesaian masalah mereka yang berbeza sebelum seluruh kelas.

Aspek penting dalam persoalan ini adalah untuk pelajar memerhatikan nisbah yang sama (semasa terhadap rintangan), dan menentukan sama ada rasio-rasio ini sama secara kebetulan atau sama dengan keperluan. Tanyakan kepada pelajar anda, "Bukti apa jenis yang akan membuktikan nisbah ini hanya sekadar sama dengan" panel kerja panel panel lalai "itemcope>

Soalan 5

Hitung nilai resistor yang diperlukan untuk menghasilkan pecahan berikut berpecah semasa:

Petunjuk: satu perintang membawa tiga kali arus yang lain.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Terdapat banyak set nilai resistor yang akan mencapai matlamat reka bentuk ini!

Nota:

Pelajar yang berbeza mungkin akan mencapai penyelesaian yang berbeza untuk tugas reka bentuk ini. Adakah pelajar anda berkongsi penyelesaian yang berbeza, menekankan bahawa terdapat lebih daripada satu penyelesaian yang dapat diterima untuk masalah!

Soalan 6

Kirakan satu set nilai resistor yang mungkin menghasilkan pecahan berikut yang terbahagi dalam arus:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Terdapat banyak set nilai resistor yang akan mencapai matlamat reka bentuk ini! Saya akan membiarkan anda cuba untuk menentukan salah satu dari anda sendiri.

Nota:

Pelajar yang berbeza mungkin akan mencapai penyelesaian yang berbeza untuk tugas reka bentuk ini. Adakah pelajar anda berkongsi penyelesaian yang berbeza, menekankan bahawa terdapat lebih daripada satu penyelesaian yang dapat diterima untuk masalah!

Soalan 7

Kirakan peratusan jumlah arus bagi setiap perintang dalam litar selari ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R 1 = 50.3% daripada jumlah semasa

R 2 = 27.6% daripada jumlah semasa

R 3 = 22.1% daripada jumlah semasa

Nota:

Tidak ada komentar di sini, betul-betul. Hanya formula pembahagi arus lurus ke hadapan!

Soalan 8

Kirakan nilai rintangan yang sesuai R 2 perlu untuk menghasilkan 40% daripada arus total dalam litar ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R 2 = 1.5 kΩ

Soalan susulan: terangkan bagaimana anda boleh mencapai anggaran kasar nilai yang diperlukan oleh R 2 tanpa melakukan sebarang algebra. Dalam erti kata lain, tunjukkan bagaimana anda sekurang-kurangnya boleh menetapkan had pada nilai R2 (iaitu "Kami tahu ia harus kurang daripada …" atau "Kami tahu ia perlu lebih besar daripada …").

Nota:

Ini adalah masalah yang menarik untuk menyelesaikan secara algebra dari formula pembahagi semasa. Saya cadangkan menggunakan formula produk-over-jumlah untuk rintangan selari jika anda bercadang melakukan algebra ini. Soalan anggaran (dalam susulan) juga sangat baik untuk dibincangkan dengan pelajar anda. Ia boleh sekurang-kurangnya "braket" nilai R2 di antara dua nilai rintangan yang berbeza tanpa melakukan sebarang matematik yang lebih rumit daripada aritmetik mudah (pecahan).

Sudah tentu, pendekatan yang kurang halus untuk menyelesaikan masalah ini adalah untuk menganggap voltan bateri tertentu dan berfungsi dengan angka berangka - tetapi apa yang menyeronokkan ialah "workscopepanel panel panel-default" itemscope>

Soalan 9

Pelajar cuba menggunakan formula "pembahagi semasa" untuk mengira semasa melalui mentol lampu kedua dalam litar pencahayaan tiga lampu (khas untuk isi rumah Amerika):

Pelajar menggunakan Undang-undang Joule untuk mengira rintangan setiap lampu (240 Ω), dan menggunakan formula rintangan selari untuk mengira rintangan jumlah litar (80 Ω). Dengan angka yang kedua, pelajar juga mengira jumlah semasa (sumber) litar: 1.5 A.

Palamkan ini ke dalam formula divider semasa, arus melalui mana-mana satu lampu ternyata:

I = saya total  Jumlah R


R

  = 1.5 A  80 Ω


240 Ω

  = 0.5 A

Nilai 0.5 amps setiap mentol cahaya ini berkorelasi dengan nilai yang diperolehi dari Joule's Law secara langsung untuk setiap lampu: 0.5 amps dari nilai yang diberi 120 volt dan 60 watt.

Masalahnya adalah, sesuatu tidak ditambah apabila pelajar mengira semula senario di mana salah satu suis terbuka:

Dengan hanya dua lampu mentol yang beroperasi, pelajar tahu jumlah rintangan mestilah berbeza daripada sebelumnya: 120 Ω dan bukannya 80 Ω. Walau bagaimanapun, apabila pelajar menggugurkan angka-angka ini ke dalam formula pembahagi semasa, hasilnya seolah-olah bertentangan dengan apa yang Julae meramalkan untuk setiap cabaran semasa lampu:

I = saya total  Jumlah R


R

  = 1.5 A  120 Ω


240 Ω

  = 0.75 A

Pada 0.75 amps setiap mentol, watt tidak lagi 60 W. Menurut Hukum Joule, ia kini akan menjadi 90 watt (120 volt pada 0.75 amps). Apa yang salah di sini "# 9"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pelajar itu salah menganggap bahawa arus total dalam litar akan tetap tidak berubah selepas suis dibuka. Dengan cara ini, ini adalah salah faham konsep yang lazim di kalangan pelajar baru kerana mereka belajar tentang litar selari!

Nota:

Saya terkejut betapa seringnya prinsip ini disalahpahami oleh pelajar kerana mereka mula belajar litar selari. Nampaknya semulajadi bagi kebanyakan daripada mereka untuk menganggap bahawa jumlah arus litar adalah malar apabila sumber sebenarnya adalah sumber voltan malar!

Soalan 10

Katakan ammeter mempunyai julat 0 hingga 1 milliamp, dan rintangan dalaman 1000 Ω:

Tunjukkan bagaimana satu perintang boleh disambungkan ke ammeter ini untuk melanjutkan julatnya kepada 0 hingga 10 amps. Kirakan rintangan perintang "rentang" ini, serta penarafan pelesapan kuasa yang diperlukan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kedudukan pelesapan kuasa sekurang-kurangnya 10 watt diperlukan untuk aplikasi ini.

Nota:

Ammeter ranging adalah contoh yang sangat praktikal bagi litar pembahagi semasa.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →