LED + резистор
Керуй світлом.
Одна деталь світиться, інша обмежує струм. Увімкни коло й дізнайся, як вони працюють разом.
- LED · Світлодіод
- Light-emitting diode. Напівпровідникова деталь, що випромінює світло за прямого струму. У цій схемі резистор обмежує цей струм.
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.
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
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.
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.
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?
- Світлодіод стане яскравішим
- Ідеальний струм не зміниться
- 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.