Сборка и траблшутинг базовой 6-вольтовой батарейно-ламповой цепи

Детали и материалы

• 6-вольтовая батарея
• 6-вольтовая лампа накаливания
• Перемыточные провода
• Бредборд
• Клеммная полоса

От этого эксперимента и далее мультиметр считается обязательным и не будет перечислен среди обязательных компонентов.

Во всех последующих иллюстрациях будет показан цифровой мультиметр, если не требуется специфический аналоговый мультиметр. Использование обоих типов углубит знакомство.

Перекрестные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 1: «Basic Concepts of Electricity»

Обучающие цели

• Идентифицировать существенную конфигурацию для функциональной цепи
• Понимать типичные падения напряжения в работе
• Признавать роль непрерывности
• Определять «разомкнутую» versus «коротко замыкаемую» цепи
• Применять основы бредборда
• Эффективно использовать клеммную полосу

Схематическая диаграмма

Иллюстрация

Создание простой цепи

Этот эксперимент представляет самую элементарную полную цепь: батарею, соединенную с лампой накаливания. Следуйте иллюстрации для подключения компонентов; лампа должна загореться, когда обе детали функциональны и правильно согласованы под 6 В.

Дисконтинуитет где угодно в контуре предотвратит освещение. Студенты часто предполагают, что провод от минуса к лампе критичнее, чем обратный путь, но в реальности оба проводника равнозначно существенны.

Измерение напряжения в цепи

Установите ваш мультиметр на подходящий DC-напряжения диапазон. Запишите напряжение через батарею, через лампу и через каждый перемыточный провод. Затем введите обрыв в любой точке, переизмерьте и сравните чтения. Измерьте напряжение через обрыв как показано:

Наблюдайте, какие напряжения остаются неизменными, а какие отличаются. Вычислите падение напряжения через открытый участок и заметьте его полярность из чтения мультиметра. После переподключения перемычки повторите процесс с обрывом в другом месте для полного опыта разомкнутой цепи.

Воссоздайте цепь на бредборде, обеспечивая правильную непрерывность. Следующая раскладка — одна из возможных конфигураций; она не единственно правильная:

Сценарии короткого замыкания

Экспериментируйте с альтернативными бредборд-раскладками, вставляя лампу в разные ряды. Если лампа не загорается и провода греются, у вас короткое замыкание: низкосопротивление путь обходит лампу, предотвращая достаточное падение напряжения через нее.

Пример бредборд-короткого замыкания:

Пример случайного короткого замыкания

Студенты часто создают короткие замыкания нечаянно из-за неверной интерпретации бредборда. Вот такой случай, где видимого замыкающего провода нет, но лампа остается темной:

Используя ваше знание внутренностей бредборда, найдите скрытое короткое замыкание.

Советы избежать коротких замыканий

Короткие замыкания генерируют избыточный ток, нагревая проводы и быстро истощая источники питания. В высокомощных сценариях они могут вызывать серьезный нагрев, искры или даже пожар. Реальный пример — мокрая ветка дерева, замыкающая линии электропередач, создающая низкосопротивление путь, производящий опасную дугу.

Для более безопасной практики вы также можете собрать цепь на клеммной полосе — полосе изоляционного материала с металлическими шинами и винтами для надежных соединений. Вот как это может быть подключено:

Связанные рабочие листы:

• Simple Circuits
• Elementary Circuits