Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ra686DdZFxL4u1

Ćwiczenie 1

Diody są elementami obwodu elektrycznego które:

dobrze przewodzą prąd tylko w jednym kierunku
są podłączane do napięcia zawsze w kierunku dobrego przewodzenia prądu
mogą być podłączone i wykorzystywane, gdy napięcie ma kierunek zaporowy
mają stały opór elektryczny

REb2zQDqMgivi1

Ćwiczenie 2

Natężenie prądu płynącego przez diodę:

jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia
przy danej wartości napięcia zależy od kierunku przyłożonego napięcia
w pewnym zakresie napięć,natężenie prądu praktycznie nie zależy od napięcia
jest stałe i nie zależy od napięcia

Ćwiczenie 3

Dane są obwody I i II

R1ZCWaDw0hdAY

Rysunek przedstawia dwa obwody obok siebie oznaczone: rzymską cyfrą jeden (obwód z lewej) i rzymską cyfrą dwa (obwód z prawej strony). Oba obwody składają się z trzech elementów: źródła napięcia oznaczonego znakiem plus i znakiem minus, opornika oznaczonego wielką literą R i diody. Różnica polega na kierunku wpięcia diody. W schemacie obwodu II dioda wpięta jest tak, że wierzchołek trójkąta symbolizującego diodę wskazuje w kierunku ujemnego bieguna źródła, natomiast w schemacie numer I dioda wpięta jest odwrotnie. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RyCmM45OZenni

Jeżeli w obu obwodach źródła prądu, oporniki R i diody są jednakowe, a napięcie nie przekracza napięcia przebiciato:

w obu obwodach płynie prąd o takim samym natężeniu
prąd o większym natężeniu płynie w obwodzie I
prąd o większym natężeniu płynie w obwodzie II
w żadnym z obwodów prąd nie płynie

Ćwiczenie 4

Dany jest obwód ze źródłem prądu przemiennego:

R1UwAYWbTKoCC

Rysunek przedstawia schemat złożony ze źródła prądu przemiennego na lewej gałęzi, diody na górnej gałęzi i opornika oznaczonego wielką literą R z indeksem dolnym wielkie L na prawej gałęzi. Kierunek prądu – zgodny z ruchem wskazówek zegara- zaznaczono strzałką na górnej gałęzi. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R6biUHTp184fR

W obwodzie tym prąd płynie:

przez połowę czasu pracy źródła
przez cały czas pracy źródła
przez ¾ czasu prasy źródła
prąd w tym obwodzie nie płynie

Ćwiczenie 5

Wykres przedstawia charakterystykę prądowo – napięciową diody.

R8bGmO3dyL9Ok

Rysunek przedstawia wykres zależności I(U) dla diody. Prostokątny układ współrzędnych – oś pozioma oznaczona wielką literą U, a oś pionowa wielką literą I – narysowano w kolorze czarnym. Kolorem niebieskim narysowano wykres w kształcie gładkiej ciągłej linii zaczynającej się w III ćwiartce, stromo rosnącej od nieskończoności w małym zakresie U, następnie stałej i bardzo wolno rosnącej do zera i następnie rosnącej w I ćwiartce od zera do nieskończoności. Przy fragmentach krzywej A, B i C znajdują się odpowiednio opisy: zakres przebicia (wielkie A), zakres zaporowy (wielkie B) i zakres przewodzenia (wielkie C). — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1Hsa71CosIzA

Diody LED pracują w zakresie:

Ćwiczenie 6

R1A9Rc6wkT4i9

Rysunek przedstawia schemat obwodu elektrycznego z trzema elementami: źródło prądu stałego oznaczone znakami plus i minus na lewej gałęzi, opornik opisany wielką literą R i dioda opisana wielką literą D na górnej gałęzi. Od symbolu diody odchodzą dodatkowo dwie małe strzałki skierowane w górę w prawo. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1XZrTyVBO8jx

Bateria B₁wytwarza napięcie U = 6 V, dioda LED o mocy P = 0,1 W do właściwej pracy wymaga natężenia prądu o wartości I = 50 mA. Jaka powinna być wartość opornika R₁.

R₁= ............ Ω

Wykorzystaj wzory: na moc prądu $P = U \cdot I$ i prawo Ohma: $U = I \cdot R$ .

Obliczamy napięcie na diodzie, przy przepływie prądu o wymaganym natężeniu:

U_{D} = \frac{P}{I} = \frac{0, 1 W}{0, 05 A} = 2 V

Obliczamy napięcie na oporniku UIndeks dolny R=U‑UIndeks dolny D=6V‑2 V=4 V. Napięcie na oporniku powinno wynieść 4V a natężenie prądu płynącego przez opornik jest takie jak płynącego jak na diodzie.

Stąd opór opornika:

R_{1} = \frac{U_{R}}{I} = \frac{4 V}{0, 05 A} = 80 Ω

Ćwiczenie 7

Dane katalogowe diody Power LED wyglądają następująco:

RExuW7vx8sUMi

Rysunek przedstawia schematycznie pojedynczą diodę wysokiej mocy w kolorze żółtym. Dioda pokazana jest w powiększeniu. — Dioda POWER LED Wysokiej MOCY 5W BIAŁA zimna.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RbQpZ1JPJx81E

Moc: 5 W
Napięcie zasilania: 24V
Max. pobór prądu: 300mA
Strumień światła: 465 lm
Temperatura barwowa 6000K-6500K
średnica: 26mm x 28mm
średnica części świecącej: 20mm
Oblicz, jaka powinna być wartość oporu dołączonego dotej diody, aby przy podanym napięciu zasilania, dioda miała nominalną moc, przy nominalnym natężeniu prądu. W jaki sposób podłączyć opornik?

R = ............ Ω
Opornik podłączamy ..................

Wykorzystaj wzory: na moc prądu $P = U \cdot I$ i prawo Ohma: $U = I \cdot R$ . Opornik zabezpieczający włączany jest szeregowo z diodą.

Obliczamy napięcie na diodzie, przy przepływie wymaganego natężenia prądu:

U_{D} = \frac{P}{I} = \frac{5 W}{0, 3 A} \approx 16, 7 V

Obliczamy napięcie na oporniku:

U_{R} = U - U_{D} = 24 V - 16, 7 V = 7, 3 V

Napięcie na oporniku powinno wynieść $3, 3 V$ , a natężenie prądu płynącego przez opornik jest takie, jak płynącego przez diodę. Stąd opór opornika

R_{1} = \frac{U_{R}}{I} = \frac{7, 3 V}{0, 3 A} \approx 24 Ω

Ćwiczenie 8

R18zv8wT5CErd

Dioda LED o mocy P = 1W do właściwej pracy wymaga prądu o natężeniu I = 0,5A. Oblicz,jakie napięcie powinno być na tejdiodzie w celu zapewnienia właściwejpracy, jaki opór elektryczny wykazuje ta dioda przy właściwej pracy.

R = ............ Ω

Obliczamy napięcie zasilania diody

U_{D} = \frac{P}{I} = 2 V

obliczamy opór elektryczny diody w danych warunkach

R = \frac{U}{I} = 4 Ω

Ćwiczenie 9

RacatQ4Plz8xj

Diodę opisaną w zadaniu 8 można zasilać bezpośrednio ze źródła o napięciu 2V lub, tak jak powinno się to robić, wykorzystując opornik zabezpieczający. Jeżeli zasilamy diodę bezpośrednio ze źródła napięcia 2V, to w wyniku wzrostu temperatury zmniejsza się jej opór, a co za tym idzie, natężenie płynącego prądu przez niezabezpieczoną diodę wzrasta. Przyjmijmy, że natężenie prądu dla tak zasilanej diody wzrosło o 25%. Oszacuj, o ile procent wzrośnie natężenie prądu dla tej samej diody zabezpieczonej szeregowo włączonym opornikiem o wartości 20Ω. Przyjmij, że opór diody zabezpieczonej zmienił się tak,jak diody zasilanej bezpośrednio napięciem 2V. Pamiętaj, że przy szeregowo włączonym oporniku, układ diody z opornikiem zabezpieczającym musi być zasilany ze źródła o większym napięciu niż sama dioda. Dla uzyskania potrzebnego dla właściwej pracy diody natężenie wynosi 0,5A.

W obwodzie z diodą zabezpieczoną oporem 20Ω, taki sam wzrost temperatury jak diody niezabezpieczonej, spowodowałby wzrost natężenia o ............ %. W obwodzie niezabezpieczonym natężenie wzrosłoby o ............ %.

Obliczamy napięcie na oporniku zabezpieczającym przy natężeniu prądu $I = 0, 5 A$

U_{R} = I \cdot R = 0, 5 A \cdot 20 Ω = 10 V

Obliczamy potrzebne napięcie zasilające układ, sumując napięcie na oporniku i napięcie na diodzie

U_{D} = \frac{P}{I} = 2 V

U = U_{R} + U_{D} = 12 V

Ze wzoru

R = \frac{U}{I}

wynika, że wzrost natężenia prądu diody o 25% powoduje spadek oporu diody do wartości

R_{D 2} = \frac{2 V}{1, 25 \cdot 0, 5 A} = 3, 2 Ω

Taką wartość osiągnąłby opór w przypadku bezpośredniego zasilenia napięciem $2 V$ .

Szacujemy zmianę natężenia prądu płynącego przez diodę, zabezpieczoną przy założeniu podobnej zmiany oporu, jak w przypadku niezabezpieczonej.

I_{2} = \frac{U}{R + R_{D 2}} = \frac{12 V}{20 Ω + 3, 2 Ω} = 0, 52 A

co w stosunku do $0,5 A$ stanowi

\frac{0, 02}{0, 5} = 0, 04 = 4 %

W przypadku diody niezabezpieczonej zmiana natężenia wyniosła 25%.

Ćwiczenie 10

Dany jest schemat obwodu z diodą Zenera pracującej w zakresie prądów przebicia:

R1MmYkqAwtkQe

Rysunek przedstawia schemat obwodu z opornikiem wielkie R i diodą wielkie D z indeksem dolnym małe z. Od lewej: dwa małe kółeczka oznaczone znakiem plus i znakiem minus. Od nich odchodzą dwie proste: górna załamuje się do dołu i łączy się z małym pionowym prostokątem – opornikiem oznaczonym wielką literą R i dalej z diodą oznaczoną wielką literą D z indeksem dolnym małe z i dalej łączy się z dolną linią. Od linii pionowej odchodzą dwie linie poziome zakończone dwoma małymi kółeczkami. Z lewej strony oznaczenie wielkie U z indeksem dolnym "we", z prawej wielkie U z indeksem dolnym "wy". — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RaNla7uhuu1oe

Jeżeli napięcie zasilające Uwe wzrośnie o 25%, to napięcie wyjściowe Uwy:

wzrośnie o 25%
zmaleje o 25%
wzrośnie o 50%
nie zmieni się

Symulacja interaktywna

Dla nauczyciela