У3: Електрически схеми с резистори

 

У3: Електрически схеми с резистори

I. Организационни въпроси

1. Анализ на предишното упражнение.

2. Нови моменти.

II. Схеми с един резистор

1.     За какво служат резисторите в електрическите и електронни схеми

2.     Резисторът като информационен преобразувател:

a.     напрежение-ток и съпротивление-ток;

b.     ток-напрежение и съпротивление-напрежение

3.     Приложения на резистивните преобразуватели в електрическите и електронни устройства:

a.     Съставен волтметър (амперметър + резистор последователно), опитна постановка за изследване на диоди по ток, захранване на светодиоди, базов резистор.

b.     Съставен амперметър (волтметър + резистор паралелно), опитна постановка за изследване на транзистори по напрежение, колекторен резистор, емитерен резистор.

4.     “Pull-up” и “pull-down” резистор

a.     Идея (интуитивно обяснение на произхода на имената)

b.     Приложения в транзисторните схеми по ППЕ и МПТ (порт E на микроконтролера HC11)

III. Схеми с два резистора

1.     Делител на напрежение

a.     "Изобретяване”

·        … от натоварен реален източник на напрежение

·        … чрез каскадно свързване на преобразуватели напрежение-ток и съпротивление-ток

·        … чрез последователно свързване на “pull-up” и “pull-down” резистори

b.     Изследване:

·        Без товар (на празен ход)

·        С товар (резистори с различни стойности или няколко с еднаква стойност паралелно)

·        Измерване на напрежението на празен ход и еквивалентното съпротивление на Тевенин

·        Експериментална проверка на втория закон на Кирхоф за напреженията

c.      Разглеждане на желани приложения и нежелани проявления в електронните схеми

2.     Делител на ток

IV. Схеми с променливи резистори

1.     Потенциометър

a.     "Изобретяване” чрез:

·        … вертикално слепване на два резистора

·        … снемане на потенциална диаграма на съпротивителен проводник (Разхождайки се по съпротивителния слой)

b.     Изследване:

·        Без товар (на празен ход)

·        С товар - резистор, комбинация от резистори

c.      Изследване на необичайни потенциометри

·        Изследване на самоделни “потенциометри”, направени от графит на молив, рисувани с мек молив върху хартия, проводяща пяна (дунапрен), съпротивителен проводник, подсолена вода, човешкото тяло и др.

·        Изследване на потенциалния релеф на проводяща вода чрез сондите на волтметър (В търсене на интересни експерименти за третото упражнение...)

·        Захранване на консуматори (лампа, светодиод, моторче, "пищялка" и др.) от напрежителния пад върху проводяща вода ("театрален реостат").

2.     Понятие за електрическа “маса” (опорен потенциал). Експерименти с “масата”, избирана в различни точки на захранващия източник:

a.     отрицателната шина (-12 V)

b.     положителната шина (+12 V)

c.      средата (+6 V)

3.     Двуполярно захранване (split supply) получено чрез:

a.     … "слепване" на две батерии чрез последователно свързване

b.     … "разцепване" на една батерия на две последователно свързани

·        Експеримент: отваряне на 9 V батерия и намиране на средна точка вътре в нея)

c.      … изкуствено получаване на средна точка (виртуална маса) чрез делител на напрежение

4.     Пресъздаване на исторически експеримент от 19-ти век: Измерване на напрежение чрез компенсационен метод:

·        Идея на метода. Дискусия за произхода на думата "потенциометър"

·        Пресъздаване на опитната постановка от 19-ти век.

·        Измерване на различни напрежения.

5.     Приложения в електронните схеми с последователна отрицателна обратна връзка (повторител на напрежение и неинвертиращ усилвател, реализирани с операционен усилвател)

V. Схеми с няколко източника

1.     Резистивен суматор (R1-R2 верига)

a.     "Изобретяване” чрез

·        … “изместване” на масата чрез втори източник

·        … чрез потенциалната диаграма

b.     Анализиране чрез принципа на суперпозицията

c.      Приложение в инвертиращите схеми с операционни усилватели (виртуална маса)

VI. Схеми с няколко резистора

1.      Мост на Уитстон

a.     "Изобретяване” чрез:

·        … “разцепване на потенциометър на две вертикални половинки

·        … сглобяване от два потенциометъра

·        Нетрадиционни мостове от съпротивителни материали (графити, проводим дунапрен и др.)

b.     Изследване:

·        несиметрично

·        диференциално

·        синфазно

Comments