Instrukcje do doświadczeń Elektronika 1
Spis doświadczeń 1 Dioda podstawowy obwód elektryczny...7 2 Dioda badanie charakterystyki...8 3 Dioda jako prostownik...9 4 LED podstawowy obwód elektryczny...10 5 Dzielnik napięcia...11 6 Obwód mostkowy...13 7 NTC- termistor - podstawowy obwód elektryczny...14 8 PTC pozystor - podstawowy obwód elektryczny...15 9 Fotorezystor podstawowy obwód elektryczny...16 10 Tranzystor charakterystyka statyczna...17 11Tranzystor jako przełącznik...19 12 Tranzystor charakterystyka prądowa.21 13 Tranzystor jako potencjometr...22 14 Tranzystor jako wzmacniacz (układ o wspólnym emiterze)...23 15 Tranzystor jako wzmacniacz (obwód komutatorowy)...25 16 Kontrola fotoelektryczna 1...27 17 Kontrola fotoelektryczna 2...28 18 Bariera świetlna - przełączanie w świetle...29 19 Bariera świetlna przełączanie w ciemności...31 20 Przełącznik...32 21 Układ czasowy I...34 22 Układ czasowy II...36 23 Kontrola temperatury...38 24 Termostat...40 25 Generator błsków...42 26 Przerzutnik Schmitt`a...44 27 Czujnik wilgoci...46 28 Wzmacniacz różnicowy...48 29 Multiwibrator astabilny...49 30 Multiwibrator monostabilny...50 31 Multiwibrator bistabilny...51 32 Układ włącz-wyłącz...55 33 Bramka - AND...56 34 Bramka - OR...58 35 Bramka - NAND...58 36 Tranzystor polowy zasada działania.59 37 Wpływ pól elektrycznych...60 38 Pole tranzystora podstawowa instalacja elektryczna...61 39 Tranzystor z efektem pola opór wejściowy...62 40 Tranzystor z efektem pola okablowanie...63 41 Tranzystor z efektem pola charakterystyczna linia kontrolna...64 42 Opto elektronika FET 1...65 43 Opto elektronika FET 2...66 44 Opto elektronika FET 3...67 45 Obwód otwórz - zamknij z efektem pola tranzystora...68 2
Ilość Nr Opis Ilość Nr Opis 1 51623 Przewód, żółty, 25 cm 1 62724 NTC termistor 1 51610 Przewód, zielony, 25 cm 1 62733 Potencjometr 1kΩ 2 52188 Uchwyt do lampy MES 1 62741 Potencjometr 10 kω 2 52151 Żarówka 14 62791 Zworka 1 62619 Opornik 1 kω 1 62484 PTC pozystor 2 62694 Kondensator elektrolityczny 47 μf 1 62903 Opornik 100 Ω 2 62708 Kondensator elektrolityczny 470μF 2 63945 Opornik 2 kω 1 62710 LED, czerwony 2 62953 Opornik 5 kω 1 62711 LED, zielony 1 62961 Opornik 50 kω 1 62716 Fotoopornik LDR 1 62988 Dioda 2 63615 Tranzystor BC 547 2 63616 Tranzystor 3
Podstawą do doświadczeń jest tablica łączeniowa. Każdy element, który można przyłączyć, wyposażony jest w 4 mm wtyczki, które pasują do 4 mm gniazdek znajdujących się na tablicy łączeniowej. Upewnij się, że elementy te dokładnie pasują do wtyczek. Zawsze trzymaj elementy w pobliżu, by łatwo móc je wprowadzić do wtyczek. W niektórych doświadczeniach dłuższe lub skrzyżowane połączenia nie będą możliwe bez zworki. W tym wypadku użyj przewodów, by uzyskać połączenie. Używaj także przewodów do połączeń mierników. (Podłączaj je tylko w wypadku gdy obwód jest zamknięty.) Tablica łączeniowa może być ustawiona w różnych pozycjach, w zależności od rodzaju obwodu. Zazwyczaj połączenie do ujemnego bieguna znajduje się niżej. Doświadczenia zasilane są ze źródła prądu o napięciu to 6 V DC (prądu stałego), jeśli przy doświadczeniu nie jest podane inne napięcie. Jako źródło prądu może być użyty element nr 68535 lub każde inne urządzenie o podobnych parametrach. Niektóre doświadczenia wymagają dodatkowo zastosowania napięcia AC (zmiennego), którego dostarcza element nr 55215. Końcówki tranzystorów bipolarnych są podłączone do wtyczek zgodnie z rysunkiem obok. Od strony wtyczek końcówki tranzystora polowego, bramka znajduje się w jednym z zewnętrznych przyłączy. Musi być to wzięte pod uwagę przy wkładaniu elementu na tablicy łączeniowej. Do pomiarów przy obwodach zalecane jest używanie dwóch mierników. W przypadku, gdy mamy do dyspozycji tylko jeden miernik pomiary muszą być wykonane jeden po drugim. 4
1 Dioda podstawowy obwód elektryczny Materiały: Zworka, 3x Podstawka pod żarówkę Dodatkowo wymagane: Dioda Tablica łączeniowa Napięcie stałe 6V (DC) Żarówka Doświadczenie Przyłącz elementy zgodnie z powyższym rysunkiem. Podłącz źródło napięcia, naciśnij przycisk i obserwuj żarówkę. Odwróć biegunowość diody, naciśnij ponownie przycisk i obserwuj efekt. Wnioski z doświadczenia Jeśli dodatni biegun napięcia jest podłączony do anody diody, żarówka świeci przy naciśnięciu przycisku. Jeśli polaryzacja diody zostanie odwrócona, żarówka przestaje świecić nawet po włączeniu przycisku. Ocena Dioda pokazuje różne zachowania w obwodzie elektrycznym. W zależności od polaryzacji zastosowanego napięcia, pozwala ona na przepływ prądu (kierunek przewodzenia) lub nie pozwala (kierunek zaporowy). Pełni ona funkcję zaworu. Ta cecha charakterystyczna ma zastosowanie w wielu obwodach. Pozwala na prostowanie prądu zmiennego (AC). 5
2 Dioda badanie charakterystyki Materiały: Zworka, 5x Opornik, 100Ω Dodatkowo wymagane: Dioda Tablica montażowa Miernik, 2x Potencjometr 1 kω napięcie stałe 6 V (DC) W przypadku, gdy dostępny jest tylko jeden miernik, amperomierz musi być zastąpiony zworką. Doświadczenie Włóż elementy zgodnie z rysunkiem powyżej. Włóż diodę w kierunku przewodzenia i zmierz wartość prądu (zakres 30 ma) przy napięciach od 0,2 do 1,0 V. Włóż diodę w odwrotnym kierunku i powtórz pomiary (zakres prądu 0,3 ma) przy napięciach od 0,2 do 4,0 V. Nanieś wartości na wykres z napięciem na osi OX i prądem na osi OY. Wnioski z doświadczenia Gdy dioda przyłączona jest w kierunku przewodzenia pozwala ona na przepływ prądu, jeśli napięcie jest wyższe niż napięcie tzw. progowe. Przyłączenie w przeciwnym kierunku powoduje niewielki przepływ prądu przez diodę, nawet gdy napięcie jest wyższe niż napięciem progowe. Ocena Dioda jest półprzewodnikiem. Dwa półprzewodniki są połączone razem tak, że tworzą złącze p-n. Powstaje bariera potencjału na granicy dwóch obszarów. Zmniejsza się ona jeśli dodatni biegun źródła prądu przyłączony jest do anody a ujemny biegun do katody diody. Prąd przepływający przez diodę nazywany jest prądem przewodzenia I f. Jeśli polaryzacja źródła energii jest odwrotna, warstwa zaporowa wzrasta. Wytwarza to obszar bardzo niskiej przewodności. Z powodu dużego oporu przez diodę przepływa tylko prąd o kierunku zwrotnym I r. 6
24 Termostat Materiały: Zworka, 12x NTC termistor Dodatkowo wymagane: Żarówka PTC pozystor Napięcie stałe 6 V ( DC ) Podstawka pod żarówkę Tranzystor, 2x Źródło ciepła Tablica montażowa Opornik, 100 Ω Potencjometr, 1 kω Opornik, 5 kω Doświadczenie Włóż elementy zgodnie z diagramem montażowym. Obróć oś potencjometru do środkowej pozycji. Włącz napięcie zasilania i obserwuj żarówkę. Ogrzewaj termistor NTC płomieniem świecy (Uważaj!). Zastąp termistor NTC pozystorem PTC i powtórz doświadczenie. Położeniem osi potencjometru spowoduj aby żarówka zaczęła świecić. Wnioski z doświadczenia Żarówka nie świeci się po włączeniu napięcia zasilania. Poprzez ogrzewanie termistora zapal się jednak po chwili. żarówka świeci przez krótki czas po tym, jak źródło ciepła zostało usunięte. Gaśnie powoli. Przy użyciu pozystora PTC efekty są odwrotne. Ocena Temistory pełnią rolę rezystorów, w znaczeniu oporników zależnych od temperatury. W niskich temperaturach opór NTC termistora jest duży, tak że napięcie na bazie tranzystora T1 powoduje jego przewodzenie, napięcie między emiterem a kolektorem jest na tyle małe, że tranzystor T2 blokuje się i żarówka nie świeci. Gdy termistor jest ogrzewany, jego opór znacznie maleje. Napięcie bazy T1 zmniejsza się i tranzystor T1 blokuje się a tranzystor T2 przewodzi: żarówka świeci. Gdy NTC termistor 3
ostygnie, obwód powraca do poprzedniego stanu. Gdy termistor nie zostanie szybko ochłodzonyżarówka świeci jeszcze przez krótki czas. Wyłączanie żarówki następuje w zależności od oporności termistora. Tego typu układy używane są do wskazywania czy określona temperatura została już osiągnięta czy przekroczona. W taki sposób procesy i maszyny mogą być monitorowane a niebezpieczeństwo przegrzania ograniczone. Układy mogą być także używane, by wykrywać ogień w magazynach, hurtowniach i przy uprawie roślin. Używając PTC pozystora układ działa odwrotnie. Opór wzrasta przy ogrzewaniu i efekt jest odwrotny do NTC pozystora. 3
38 Tranzystor polowy podstawowa obwód elektryczny Materiały: Zworka, 12x Tablica montażowa Dodatkowo wymagane: Żarówka Tranzystor polowy Napięcie stałe 6 V podstawka pod żarówkę Potencjometr 10 kω Miernik, 2x W przypadku, gdy dostępny jest tylko jeden miernik, amperomierz musi być zastąpiony zworką. Doświadczenie Włóż elementy zgodnie z diagramem montażowym. Podłącz napięcie zasilania. Napięcie wejściowe musi na początku wynosić 0 V. Zwiększaj powoli napięcie wejściowe (użyj woltomierza jako wskaźnika) i obserwuj żarówkę. Ustal wartości napięcia wejściowego, które są konieczne, by żarówka się zapaliła i świeciła najjaśniej. Następnie zmniejszaj napięcie wyjściowe. Wnioski z doświadczenia Przepływ prądu pomiędzy bramką a drenem tranzystora polowego zależy od napięcia pomiędzy bramką a źródłem. Napięcie musi być dodatnie w stosunku do źródła. 5
45 Obwód otwórz - zamknij z efektem pola tranzystora Materiały: Zworka, 14x Tranzystor z efektem pola 2 x Dodatkowo wymagane: Przewód, zielony LED, czerwony DC napięcie 6 V Tablica montażowa LED, zielony Doświadczenie Przyłącz elementy zgodnie z diagramem obwodowym. Zastosuj napięcie operacyjne i obserwuj LED. Przetocz razem A i B i obserwuj efekty. Wnioski z doświadczenia Dwa tranzystory z efektem pola wzajemnie działają na siebie. Po zastosowaniu napięcia operacyjnego, jeden z nich łączy wskroś, drugi się blokuje. Po zastosowaniu wibracji w korespondującej bramie skrzyżowaniu obwód przełącza się do stanu przeciwnego. Taki typ obwodu z dwoma stabilnymi stanami nazywany jest obwodem otwórz zamknij. 6