Tricky Circuit

LED + резистор

Заставь свет подчиняться.

Одна деталь светится, другая ограничивает ток. Включи цепь и узнай, как они работают вместе.

Открыть интерактивный опыт
LED · Светодиод
Light-emitting diode. Полупроводниковая деталь, которая излучает свет при прямом токе. В этой схеме резистор ограничивает этот ток.
Circuitpedia

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ

Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.

Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.

Открыть лабораторию в полном окне

Одна цепь. Две разные роли.

Модель красного LED: падение 2 V, предел 20 mA. Яркость условная. Обратный пробой и нагрев не моделируются.

Модуль «Свет» = резистор + LED последовательно. Резистор можно поставить с любой стороны: ток одинаковый. I ≈ (Uпит − 2 V) / R; мощность резистора P = I²R. Для настоящих деталей проверяй допустимые значения, включая обратное напряжение.

Сложность

  1. Собери · Зажги первый свет

    Включи питание. Получи ток 5–20 mA при правильной полярности LED.

    Нужна подсказка?

    Начни с 5 V и 330 Ω. Кнопка питания под схемой.

  2. Исследуй · Свет без перегрузки

    При 5 V настрой ток 8–12 mA. Затем переверни LED и объясни результат.

    Нужна подсказка?

    На резисторе около 3 V. Для 10 mA: R = 3 / 0,010 = 300 Ω.

  3. Реши сам · Подбери защиту

    При 9 V получи ток 10–15 mA. Сам выбери сопротивление.

    Нужна подсказка?

    На резисторе 7 V. Подойдёт примерно 467–700 Ω.

Дополнительные материалы и карточки схем

Крошечный свет, изменивший мир

Светодиод — полупроводниковый переход. При рекомбинации электронов и дырок часть энергии выделяется в виде света. Цвет зависит от материала, а не только от пластика корпуса. Резистор позволяет управлять током через этот хрупкий источник света.

I = (Vs − Vf) / R → (5 − 2) / 330 ≈ 9.1 mA

В модели на светодиоде падает около 2 В, на резисторе остаётся 3 В. Удвой сопротивление — ток уменьшится вдвое. Реальное прямое напряжение зависит от светодиода, тока и температуры.

Цвет, достойный Нобелевской премии

Создание эффективных синих светодиодов принесло Нобелевскую премию по физике 2014 года. Они помогли сделать яркие, экономичные источники белого света.

Ток не расходуется

В последовательной цепи ток до и после светодиода одинаков. Компоненты преобразуют энергию, а не расходуют электроны.

Резистор можно переставить

До или после светодиода в той же последовательной цепи — идеальный ток не изменится. Резистор ограничивает ток во всей цепи.

Ошибка, которой стоит избежать

Параллельным светодиодам обычно нужен отдельный резистор в каждой ветви. Из-за разброса прямого напряжения один может забирать больше тока.

Переставим резистор на другую сторону светодиода. Что изменится?

  1. Светодиод станет ярче
  2. Идеальный ток останется прежним
  3. Ток прекратится
Читать дальше

Последовательный путь, питание, светодиод и сопротивление остались теми же. Порядок компонентов не меняет уравнение цепи.

Карманный индикатор

Мягкий свет от 3 В. Предскажи ток перед запуском.

Около 3,03 мА. Свет есть, но ток ниже цели первого задания: 5 мА.

Маячок на 9 В

При повышении питания увеличь сопротивление.

Около 10,29 мА. На резисторе падает 7 В, и в модели он рассеивает около 0,072 Вт.

Нобелевская премия: синие светодиоды