Tricky Circuit

LED + резистор

Керуй світлом.

Одна деталь світиться, інша обмежує струм. Увімкни коло й дізнайся, як вони працюють разом.

Відкрити інтерактивний дослід
LED · Світлодіод
Light-emitting diode. Напівпровідникова деталь, що випромінює світло за прямого струму. У цій схемі резистор обмежує цей струм.
Circuitpedia

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ

Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.

Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.

Відкрити лабораторію в повному вікні

Одне коло. Дві різні ролі.

Модель червоного LED: падіння 2 V, межа 20 mA. Яскравість умовна. Нагрівання й зворотний пробій не моделюються.

Модуль «Світло» = резистор + LED послідовно. Резистор працює з будь-якого боку: струм однаковий. I ≈ (Uжив − 2 V) / R; потужність резистора P = I²R. Для справжніх деталей перевіряй допустимі значення, зокрема зворотну напругу.

Складність
  1. Збери · Запали перше світло

    Увімкни живлення. Отримай 5–20 mA за правильної полярності LED.

    Потрібна підказка?

    Почни з 5 V і 330 Ω. Кнопка живлення під схемою.

  2. Досліди · Світло без перевантаження

    За 5 V встанови 8–12 mA. Потім переверни LED та поясни результат.

    Потрібна підказка?

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

  3. Розв’яжи · Обери захист

    За 9 V отримай 10–15 mA. Самостійно обери опір.

    Потрібна підказка?

    На резисторі 7 V. Підійде приблизно 467–700 Ω.

Додаткові матеріали та картки схем

Крихітне світло, що змінило світ

Світлодіод — напівпровідниковий перехід. Під час рекомбінації електронів і дірок частина енергії виходить як світло. Колір залежить від матеріалу, а не лише пластику корпусу. Резистор дозволяє керувати струмом цього чутливого джерела світла.

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

На світлодіоді моделі падає приблизно 2 В, на резисторі залишається 3 В. Подвоєння опору зменшує струм удвічі. Реальна пряма напруга залежить від світлодіода, струму й температури.

Колір, вартий Нобелівської премії

Ефективні сині світлодіоди принесли Нобелівську премію з фізики 2014 року. Вони допомогли створити яскраві, ощадливі джерела білого світла.

Струм не витрачається

У послідовному колі струм до і після світлодіода однаковий. Компоненти перетворюють енергію, а не витрачають електрони.

Резистор можна переставити

Перед чи після світлодіода в тому самому послідовному колі — ідеальний струм не зміниться. Резистор обмежує струм у всьому колі.

Помилка, якої варто уникати

Паралельним світлодіодам зазвичай потрібен окремий резистор у кожній гілці. Через відмінності прямої напруги один може забирати більше струму.

Переставимо резистор на інший бік світлодіода. Що зміниться?

  1. Світлодіод стане яскравішим
  2. Ідеальний струм не зміниться
  3. Струм зникне
Читати далі

Послідовний шлях, живлення, світлодіод і опір ті самі. Порядок компонентів не змінює рівняння кола.

Кишеньковий індикатор

М’яке світло від 3 В. Передбач струм до запуску.

Приблизно 3,03 мА. Світло є, але струм нижчий за ціль першого завдання: 5 мА.

Маячок на 9 В

Збільшуй опір зі зростанням напруги живлення.

Приблизно 10,29 мА. На резисторі падає 7 В; у моделі він розсіює близько 0,072 Вт.

Нобелівська премія: сині світлодіоди