ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΑ ΕΙΚΟΝΙΚΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Transcript

1 ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΑ ΕΙΚΟΝΙΚΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΤΗΣ ΠΟΥΤΑΧΙΔΟΥ ΔΡΟΣΙΑ 2377 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ Ι. ΜΠΑΛΟΥΚΤΣΗΣ (ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΣ/ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ, ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ,PhD)

2 Περιεχόμενα Σελ. Εισαγωγή.. 3 Ευχαριστίες. 4 Κεφάλαιο 1 Scratch 1.1 Τι είναι το scratch; Πως δημιουργήθηκε; Από πού προέρχεται το όνομα scratch;; Σε ποιους απευθύνεται;; Είναι εύκολο στην χρήση;; Πόσες γλώσσες υποστηρίζει;; Που μπορείς να το χρησιμοποιήσεις;; Πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην εκπαίδευση;; Τι χρειάζεται για να τρέξει στον υπολογιστή μου; Πλεονεκτήματα του Scratch. 7-8 Κεφάλαιο 2 Scratch Τι είναι το Scratch 2.0; Επιφάνεια εργασίας του Scratch Το περιβάλλον του Scratch 2.0 πιο αναλυτικά Εντολές Δομικά στοιχεία του scratch Τύποι δομικών στοιχείων Περιγραφή δομικών στοιχείων Motion- εντολές κίνησης Looks- εντολές εμφάνισης Sound- εντολές ήχου Pen- εντολές γραφικών Data Events- Γεγονότα Control- εντολές ελέγχου Sensing- εντολές αντίληψης περιβάλλοντος Operators More blocks Εργαστηριακή Άσκηση 1 Θεωρητικό μέρος Ηλεκτρικό κύκλωμα Αντιστάσεις Χαρακτηριστικά μεγέθη των αντιστάσεων Μέτρηση αντιστάσεων Μέθοδος ανάγνωσης χρωματικού κώδικα Ηλεκτρονική πλακέτα ή ράστερ Σύνδεση σε σειρά

3 1.5 Παράλληλη σύνδεση Πολύμετρο Παλμογράφος Scratch - Πρακτικό μέρος Ερωτήσεις κατανόησης (ανάπτυξης) Εργαστηριακή Άσκηση 2 Θεωρητικό μέρος Ο νόμος του Ohm Εύρεση ισοδύναμης αντίστασης Σύνδεση δύο ωμικών αντιστάσεων σε σειρά: Σύνδεση δύο ωμικών αντιστάσεων παράλληλα: Scratch - Πρακτικό μέρος Ερωτήσεις κατανόησης (ανάπτυξης). 37 Εργαστηριακή Άσκηση 3 Θεωρητικό μέρος Νόμος των ρευμάτων Νόμος του Kirchhoff Νόμος των κόμβων: Νόμος των βρόχων: Εφαρμογή του νόμου των βρόχων γίνεται ως εξής: Scratch - Πρακτικό μέρος Εργαστηριακή Άσκηση 4 Θεωρητικό μέρος Θεώρημα Thevenin Το ισοδύναμο κατά Thevenin Θεώρημα Norton Scratch - Πρακτικό μέρος Εργαστηριακή Άσκηση 5 Θεωρητικό μέρος Μέγιστη μεταφορά ισχύος Μετασχηματισμοί αστέρα- τριγώνου Scratch - Πρακτικό μέρος. 52 Εργαστηριακή Άσκηση 6 Θεωρητικό μέρος Υπέρθεση Μέθοδος των κόμβων Scratch - Πρακτικό μέρος Βιβλιογραφία

4 Εισαγωγή Ο στόχος του βιβλίου αυτού είναι να εξοικειώσει του φοιτητές του τμήματος της Πληροφορικής του ΤΕΙ Σερρών με τις έννοιες των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, με την βοήθεια του προγράμματος Scratch 2.0 του MIT. Οι έννοιες που αναπτύσσονται στις σημειώσεις αυτές είναι η μέτρηση αντιστάσεων με τον χρωματικό κώδικα, ο νόμος του Ohm, οι νόμοι του Kirchhoff, τα θεωρήματα Thevenin και Norton, τα θεωρήματα των κόμβων και των βρόχων, κ.α. στο συνεχές ρεύμα. Για την εμπέδωση των παραπάνω εννοιών σε κάθε μάθημα υλοποιείται ένα εργαστηριακό πείραμα με το Scratch 2.0 από το οποίο οι φοιτητές γνωρίζουν και αντιλαμβάνονται καλύτερα τα αντικείμενα που χρησιμοποιούνται για τα ηλεκτρικά κυκλώματα, με την βοήθεια ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής, ασκήσεων και διάφορα άλλα. Το περιβάλλον του Scratch 2.0, μοιάζει με παιχνίδι, κάνοντας έτσι πιο ευχάριστη την εκμάθηση των εννοιών και των ασκήσεων των ηλεκτρικών κυκλωμάτων στους φοιτητές. 3

5 Ευχαριστίες Θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον Καθηγητή του τμήματός μου και επιβλέποντα της πτυχιακής μου εργασίας, κ. Αναστάσιο Μπαλούκτση, για τον καθοδηγητικό του ρόλο σε όλη τη διάρκεια της έρευνας, καθώς και της υλοποίησης της. 4

6 Κεφάλαιο 1 Scratch 1.1 Τι είναι το scratch;; Το scratch είναι μια γραφική γλώσσα προγραμματισμού με την οποία μπορούμε να φτιάχνουμε τις δικές μας διαδραστικές ιστορίες, παιχνίδια, κινούμενα σχέδια, μουσική, την τέχνη καθώς επίσης και παρουσιάσεις εύκολα και γρήγορα. Μπορείτε ακόμα και να μεταφέρετε τις δημιουργίες σας στο Διαδίκτυο, και να τις μοιραστείτε με άλλα άτομα της διαδικτυακής κοινότητας από όλο τον κόσμο. Το scratch έχει σχεδιαστεί για αναπαραγωγή, αυτοεκπαίδευση, και σχεδιασμό. Το λογισμικό διανέμεται δωρεάν για διαφορετικά λειτουργικά συστήματα (Windows, Mac OS X ή Linux) και η εγκατάστασή του είναι πολύ απλή. 1.2 Πως δημιουργήθηκε;; Το scratch είναι ένα έργο που χρηματοδοτήθηκε από το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF). Αναπτύχθηκε από το Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab s Lifelong Kindergarten Group με επικεφαλή τον Mitchel Resnick και πρωτοεμφανίστηκε το καλοκαίρι του 2007, είναι δηλαδή σχετικά καινούριο περιβάλλον. 1.3 Από που προέρχεται το όνομα scratch;; Το Scratch πήρε το όνομά του από την τεχνική των DJ's (scratching), όπου δημιουργικά συνδυάζουν μουσικά κομμάτια, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται scratch. Με τον ίδιο τρόπο, οι προγραμματιστές στο Scratch συνδέουν διαφορετικά μέσα (εικόνες, φωτογραφίες, ηχητικά εφέ, και ούτω καθεξής) μαζί με συναρπαστικούς τρόπους για να δημιουργήσουν κάτι εντελώς νέο. Η δημιουργία του Scratch επηρεάστηκε επίσης από τον τρόπο με τον οποίο τα παιδιά παίζουν και κατασκευάζουν με τα τουβλάκια Lego. Παρατηρήθηκε ότι τα παιδιά µε τα τουβλάκια σχεδιάζουν και δηµιουργούν κατασκευές, οι οποίες µε τη σειρά τους τούς δίνουν ιδέες για νέες κατασκευές. 1.4 Σε ποιους απευθύνεται;; Το Scratch είναι ειδικά σχεδιασμένο για άτομα από 8 έως 16 χρονών, αλλά χρησιμοποιείται επίσης και από άτομα όλων των ηλικιών. Εκατομμύρια χρήστες δημιουργούν έργα στο Scratch σε διάφορες τοποθεσίες, όπως σπίτια, σχολεία, μουσεία, βιβλιοθήκες και πολιτιστικά κέντρα. 1.5 Είναι εύκολο στην χρήση;; Το Scratch δημιουργήθηκε με στόχο να αποτρέψει τις κοινές παγίδες που εμφανίζονται σε κάποιον αρχάριο όπως τα συντακτικά λάθη και λάθη στη συνοχή. Αντί να πληκτρολογείτε τις εντολές, το να προγραμματίσεις στο Scratch γίνεται χρησιμοποιώντας δομικούς λίθους (blocks), οι οποίοι συνδυάζονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν προγράμματα. Τα blocks είναι σχεδιασμένα να «δένουν» µεταξύ τους µόνο αν υπάρχει συντακτικό νόηµα στο πρόγραµµα. Επίσης τα blocks ελέγχου (όπως τα forever και repeat) έχουν ένα C σχήµα που προτρέπουν το χρήστη να τοποθετήσει άλλα block µέσα σε αυτά, ενώ τα blocks που επιστρέφουν τιµές έχουν σχήµα ανάλογα µε την τιµή που επιστρέφουν: οβάλ για τα blocks που επιστρέφουν αριθµητικές τιµές και εξαγωνικά για τα blocks που επιστρέφουν Boolean τιµές. Αυτή η γραφική διεπαφή επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν εύκολα τον τρόπο που αντιδρούν διαφορετικοί τύποι εντολών μαζί. Έχοντας η κάθε κατηγορία διαφορετικό χρώμα, βοηθάει επίσης, να οργανώσετε και να ομαδοποιήσετε 5

7 διαφορετικά σύνολα σχετικών εντολών που βασίζονται στην λειτουργία τους. Δεδομένου ότι τα προγράμματα στο Scratch τρέχουν σε πραγματικό χρόνο, τα προγράμματα μπορούν να επεξεργαστούν και να ελέγχονται ανά πάσα στιγμή, ακόμη και κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να πειραματιστούν εύκολα με νέες ιδέες ή να δοκιμάσουν επανειλημμένα τις βελτιώσεις τους! 1.6 Πόσες γλώσσες υποστηρίζει;; Το Scratch μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε 50 διαφορετικές γλώσσες. Απλά κάντε κλικ στο εικονίδιο της γης για να αλλάξετε την ενεργή γλώσσα του προγράμματος. 1.7 Πού μπορείς να το χρησιμοποιήσεις;; Το Scratch μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σε σχολεία, βιβλιοθήκες, κοινοτικά κέντρα, και στο σπίτι. Ακόμα κι αν Scratch έχει σχεδιαστεί για τους νέους ηλικίας 8 και πάνω, τα μικρότερα παιδιά μπορούν να μάθουν να σχεδιάζουν και να δημιουργούν παράλληλα με τους γονείς ή τα αδέλφια τους. Το Scratch χρησιμοποιείται σε όλο τον κόσμο στα δημοτικά, στα γυμνάσια και στα λύκεια. Οι καθηγητές της επιστήμης των υπολογιστών χρησιμοποιούν επίσης το Scratch ως μέσο για την εισαγωγή των φοιτητών του πανεπιστημίου στις έννοιες του προγραμματισμού. 1.8 Πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην εκπαίδευση;; Τα σχολεία μπορούν να χρησιμοποιήσουν το Scratch, για να βοηθήσουν τους εκπαιδευτικούς σε διάφορα θέματα όπως τα μαθηματικά, αγγλικά, μουσική, τέχνη, σχεδιασμός, και της τεχνολογίας των πληροφοριών. Το Scratch σχεδιάστηκε για την εξερεύνηση και τον πειραματισμό, έτσι ώστε να στηρίζει πολλά διαφορετικά στυλ μάθησης. Δεν έχει σημασία για τι θα χρησιμοποιήσετε το Scratch, είτε για μία δημιουργική αφήγηση, για μοναδικά παιχνίδια βίντεο, ή για απλές επιδείξεις εννοιών προγραμματισμού. Το Scratch θα παρέχει ένα χώρο για μαθητές όπου θα μπορούν να εξερευνήσουν και να φανταστούν. Με τη συμμετοχή στο σχεδιασμό με βάση τη δραστηριότητα, ατομικά ή σε ομάδες, οι μαθητές θα αναπτύξουν ένα μεγαλύτερο κίνητρο για να μάθουν. Παρακάτω είναι μερικά μόνο απ' τα πράγματα όπου οι μαθητές χρησιμοποίησαν το Scratch για να τα κάνουν: Ένα σχολείο στη Νέα Υόρκη χρησιμοποιείσαι το Scratch για την κατασκευή προσομοίωσης για την εξάπλωση των λοιμωδών νοσημάτων. Μια ομάδα εφήβων στην Ινδία χρησιμοποιείσαι το Scratch για να κάνει έναν animated χάρτη του χωριού τους, απεικονίζοντας έτσι τις περιβαλλοντικές τους ανησυχίες για το μέρος όπου ζουν. Φοιτητές σε ένα πανεπιστήμιο στην Κωνσταντινούπολη χρησιμοποίησαν το Scratch για να εξετάσουν την κουλτούρα των video games, και πρωτοτύπησαν δημιουργώντας δικά τους παιχνίδια και δοκιμάζοντας τα παιχνίδια με το κοινό. Οι μαθητές των αγγλικών, σε ένα γυμνάσιο στην Καλιφόρνια χρησιμοποιείσαν το Scratch για να δημιουργήσουν μια μηχανή τυχαίων ιστοριών. Οι μαθητές σε ένα δημοτικό σχολείο στη Ρωσία χρησιμοποίησαν το Scratch για να δημιουργήσουν το δικό τους προσωπικό οδηγό για την εκμάθηση του συστήματος συντεταγμένων και τριγωνομετρίας. Μαθητές λυκείου στο Michigan, χρησιμοποίησαν το Scratch για την κατασκευή ενός προσομοιωτή φυσικής. 6

8 Οι δυνατότητες είναι ατελείωτες. 1.9 Τι χρειάζεται για να τρέξει στον υπολογιστή μου;; Δεν πειράζει εάν χρησιμοποιείτε έναν παλαιότερο υπολογιστή! Αυτές είναι οι απαιτήσεις που προτείνονται από το MIT: Λειτουργικό σύστημα Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, or Windows 7 Mac OS X 10.4 or later Ubuntu Linux version 9.04 or later (δείτε στο site του Scratch για άλλες επιλογές Linux) Απεικόνιση ή μεγαλύτερο Δίσκος Τουλάχιστον 120 megabytes ελεύθερο χώρο Σημείωση: Το Scratch έρχεται με μια μεγάλη βιβλιοθήκη πολυμέσων και μια συλλογή από δείγματα έργων. Αν έχετε πολύ περιορισμένο χώρο στο δίσκο, μπορείτε να διαγράψετε τα Media και τους φακέλους των έργων από το φάκελο του Scratch. Μνήμη Ο κάθε υπολογιστής θα πρέπει να έχει αρκετή μνήμη για να τρέξει το Scratch. Οι παλαιότεροι υπολογιστές ίσως να το τρέχουν αργά. Ήχοι Θα χρειαστείτε ηχεία (ή ακουστικά) και μικρόφωνο για εγγραφή και αναπαραγωγή ηχητικών εφέ και μουσικής Πλεονεκτήματα του Scratch To Scratch παρέχει επίσης δύο πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά: 1) Ποικιλομορφία (Diversity): υποστήριξη πολλών και διαφορετικών τύπων projects (ιστορίες, παιχνίδια, κινούμενα γραφικά, προσομοιώσεις), µε σκοπό ο κάθε χρήστης να δημιουργεί projects ανάλογα µε τα ενδιαφέροντα του. 2) Οικειοποίηση (Personalization): δυνατότητα εισαγωγής φωτογραφιών, μουσικών αρχείων, γραφικών αλλά και ηχογράφησης φωνής µε σκοπό ο κάθε χρήστης να νιώθει το project ως ένα κοµµάτι του εαυτού του. Η ανάπτυξη του περιβάλλοντος προγραμματισμού Scratch είναι άρρηκτα συνδεδεμένη µε την ανάπτυξη του web site του Scratch, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα σε κάθε χρήστη να διαμοιραστεί (share) τα έργα του, να συνεργαστεί (collaborate) και να επικοινωνήσει (communicate) µέσω του forum της online κοινότητας µε άλλους ανθρώπους-µέλη της κοινότητας, καθώς και να σχολιάσει (comment) και να «χτίσει» (build) πάνω στο project κάποιου άλλου χρήστη. Για πολλούς ανθρώπους, η ευκαιρία να εκθέσουν τα projects τους µμπροστά σε ένα µμεγάλο κοινό και να δεχτούν ανατροφοδότηση και συμβουλές από άλλους ανθρώπους, ίσως και µμεγαλύτερους γνώστες του προγραμματισμού- είναι ένα πολύ ισχυρό κίνητρο. Η δυνατότητα επίσης να μπορεί 7

9 κάθε χρήστης να εξερευνήσει πολλά και διαφορετικά projects, του δίνει ιδέες για δημιουργία νέων projects και τον βοηθάει να μάθει νέες προγραμματιστικές τεχνικές. Από την άλλη υπάρχουν και κάποιοι που δεν αισθάνονται άνετα όταν τα έργα τους χρησιμοποιούνται από άλλους και θεωρούν ότι αυτός είναι ένας τρόπος «κλοπής» της πνευµατικής τους ιδιοκτησίας. Προκειμένου να αποφευχθούν όσο το δυνατόν αυτές οι περιπτώσεις, όταν κάποιος χρησιμοποιεί ένα υπάρχον project µε σκοπό να φτιάξει ένα καινούριο, το site αυτόματα δημιουργεί ένα link στο αρχικό project και ο αρχικός δημιουργός κερδίζει κάποιους πόντους. Επίσης κάθε project παρέχει links στα «παράγωγά» του (projects που έχουν δημιουργηθεί στηριζόμενα σε αυτό) και αυτό που έχει τα περισσότερα «παράγωγα» αναρτάται µε αυτό το χαρακτηρισμό στην ιστοσελίδα του Scratch. Έχουν δημιουργηθεί ακόμη και projects που εστιάζουν στην ίδια την ιστοσελίδα του Scratch όπως το SNN (Scratch News Network) που δημοσιεύει όλα τα νέα της online κοινότητας του Scratch, καθώς και κριτικές και αναλύσεις για άλλα δημοσιευμένα projects. Το SNN µε τη σειρά του ενέπνευσε άλλους χρήστες του Scratch να δημιουργήσουν ακόμη και «εταιρείες», όπου πολλοί χρήστες εργάζονται όλοι µαζί για έναν κοινό σκοπό, π.χ. Να δημιουργήσουν µία συλλογή από κινούμενες φιγούρες. Επίσης, ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό του Scratch είναι η μετάφρασή του σε πολλές γλώσσες. Μ αυτό τον τρόπο γίνεται πλέον πολύ πιο εύκολη η ανάγνωση αλλά και η δημιουργία προγραμμάτων από μικρούς σε ηλικία χρήστες. Ολοένα και αυξανόμενος είναι ο αριθμός των σχολείων ανά τον κόσμο, αλλά και κάποιων πανεπιστημίων (συμπεριλαμβανόμενων των Harvard και Berkeley) που χρησιμοποιούν το Scratch ως το πρώτο βήμα για τη διδασκαλία του προγραμματισμού στους μαθητές τους. Τέλος, για όλους αυτούς που θέλουν στο μέλλον να ακολουθήσουν μία καριέρα προγραμματιστή είναι πολύ σημαντικό μετά το Scratch να ασχοληθούν και µε άλλες γλώσσες προγραμματισμού. Αλλά για όλους αυτούς που βλέπουν τον προγραμματισμό ως μέσο έκφρασης, το Scratch είναι αυτό ακριβώς που χρειάζονται για να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες τους. Έτσι ώστε να αναπτύξουν δημιουργικές μεθόδους μάθησης για τον εικοστό πρώτο αιώνα. Όταν τα παιδιά δημιουργούν προγράμματά, μαθαίνουν σημαντικές έννοιες υπολογιστή, οι οποίες τους βοηθούν να βελτιώσουν τη δημιουργική τους σκέψη, το λογικό συλλογισμό, την επίλυση προβλημάτων και τις δεξιότητες συνεργασίας. Σχεδιάζοντας έργα στο Scratch, οι προκλήσεις της δημιουργικής σκέψης,η υπέρβαση εμποδίων και η επίλυση προβλημάτων, δημιουργεί εμπιστοσύνη. Αυτό είναι ένα πλεονέκτημα για τους μαθητές, γιατί θα τους βοηθήσει αργότερα στη ζωή. Για την δημιουργία των εργαστηριακών μαθημάτων, χρησιμοποίησα την έκδοση Scratch 2.0. Παρακάτω υπάρχουν κάποιες από τις αλλαγές που έχουν γίνει σε αυτήν την έκδοση. 8

10 Κεφάλαιο 2 Scratch Τι είναι το Scratch 2.0 ;; Το Scratch 2.0 είναι η καινούργια έκδοση του Scratch η οποία δίνει πλέον τη δυνατότητα στο χρήστη να δημιουργήσει, να επεξεργαστεί και να δει έργα του Scratch κατευθείαν μέσα από έναν φυλλομετρητή. Η λήψη της νέας έκδοσης γίνεται από τα μέσα του καλοκαιριού του Στην έκδοση αυτή όμως έχουν γίνει και άλλες αλλαγές. Έχουν βελτιωθεί π.χ. τα χαρακτηριστικά της κοινότητας του Scratch αφού ένας χρήστης μπορεί πλέον να ακολουθήσει έναν άλλο και να παρακολουθεί τις ενέργειες που κάνει. Ιδιαίτερα χρήσιμη είναι και η δυνατότητα να βλέπει ο χρήστης τον κώδικα των έργων που έχουν φτιάξει κάποιοι άλλοι. Και όχι μόνο αυτό. Μπορεί, χρησιμοποιώντας μία δυνατότητα που ονομάζεται σακίδιο, να μεταφέρει εικόνες, σενάρια κώδικα αλλά και ήχους από ένα έργο σε ένα άλλο έργο. Υπάρχουν όμως και προσθήκες στο σύνολο των εντολών. Η πιο σημαντική προσθήκη είναι σίγουρα η δυνατότητα δημιουργίας νέων εντολών, δηλαδή δίνεται πλέον η δυνατότητα στο χρήστη να δημιουργήσει διαδικασίες. Μάλιστα δίνεται η δυνατότητα και περάσματος παραμέτρων, κάτι που επεκτείνει σημαντικά τις ενέργειες που μπορεί να κάνει ο χρήστης. Μία ακόμα προσθήκη είναι η δημιουργία cloud μεταβλητών, δηλαδή μεταβλητών που η τιμή τους αποθηκεύεται στο "σύννεφο". Έτσι μπορεί πλέον ο χρήστης να δημιουργήσει πίνακα με highscores. Μία ακόμη αλλαγή που φαίνεται να έχει γίνει αφορά την τοποθέτηση των εντολών της καρτέλας Έλεγχος σε δύο καρτέλες που ονομάζονται Συμβάντα και Έλεγχος. Σε αυτές τις καρτέλες υπάρχουν νέες εντολές που αφορούν τη δημιουργία και το χειρισμό αντιγράφων, την αντίδραση στην αλλαγή του υποβάθρου αλλά και την αντίδραση σε αλλαγές που αφορούν την ένταση του ήχου, τη χρονομέτρηση και την κίνηση της κάμερας. Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η δυνατότητα να τερματιστεί από ένα σενάριο κώδικα η εκτέλεση άλλων σεναρίων κώδικα. Υπάρχουν επίσης εντολές που δίνουν τη δυνατότητα αλλαγής του υποβάθρου (κάτι που γινόταν μόνο με μηνύματα), που ορίζουν τον άξονα περιστροφής, που ενεργοποιούν η απενεργοποιούν την προβολή κάμερας, που προβάλλουν το όνομα ενός χρήστη. Ενδιαφέρουσα είναι και η αλλαγή του τελεστή ΟΧΙ, που πλέον ονομάζεται "δεν ισχύει ότι". Τέλος υπάρχει ένας νέος επεξεργαστής σχεδίων που περιλαμβάνει διανυσματικά γραφικά ώστε οι εικόνες να μπορούν να αλλάζουν μέγεθος χωρίς να "τετραγωνίζονται" 9

11 2.2 Επιφάνεια εργασίας του Scratch 2.0 Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε την επιφάνεια εργασίας του Scratch 2.0 και σημειωμένα με βέλη κάποια απ τα σημαντικά χαρακτηριστικά του. Μερικά από αυτά θα τα δούμε αναλυτικότερα παρακάτω. 10

12 2.3 Το περιβάλλον του Scratch 2.0 πιο αναλυτικά Πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε νέο αντικείμενο και νέο σκηνικό. Πατώντας το κουμπί επέλεξε από την βιβλιοθήκη, σου εμφανίζει την πρώτη εικόνα που βλέπουμε παρακάτω για τα αντικείμενα και την δεύτερη για τα σκηνικά. Και όπως βλέπουμε έχεις πάρα πολλές επιλογές. 11

13 12

14 2.4 Εντολές Μπορείτε να δώσετε ζωή στις δημιουργίες σας, τοποθετώντας εντολές στο χώρο των σεναρίων κάθε αντικειμένου. Σημειώνουμε ξανά ότι κάθε αντικείμενο έχει τα δικά του σενάρια, τις δικές του συμπεριφορές και πριν εισάγουμε οποιαδήποτε εντολή πρέπει να διακρίνουμε το αντικείμενο που είναι επιλεγμένο από την λίστα αντικειμένων μας. Πρώτα επιλέγουμε αντικείμενο και μετά εισάγουμε εντολές στο συγκεκριμένο αντικείμενο. Το βασικό δομικό στοιχείο ενός σεναρίου είναι οι εντολές. Για να εισάγουμε εντολές πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την παλέτα εντολών που μας παρέχει το Scratch. Η παλέτα αυτή βρίσκεται στο κέντρο του παραθύρου του Scratch και οι εντολές είναι κατηγοριοποιημένες ανάλογα με το τι προκαλούν στον χαρακτήρα μας, όπως φαίνεται στην επόμενη εικόνα. Πατώντας σε κάθε κατηγορία, εμφανίζονται από κάτω οι αντίστοιχες διαθέσιμες εντολές. Μπορούμε να σύρουμε τις εντολές στο χώρο των σεναρίων, να τις ενώσουμε και να σχηματίσουμε σενάρια. Ή μπορούμε να κάνουμε διπλό κλικ στις εντολές μέσα στην παλέτα για να δούμε τι επίδραση θα έχουν στο επιλεγμένο αντικείμενο. Ας δούμε λίγο πιο αναλυτικά τις διαθέσιμες κατηγορίες εντολών: : εντολές που κινούν τα αντικείμενα, αλλάζουν την κατεύθυνσή τους και καθορίζουν την θέση τους στο σκηνικό. Στο παράδειγμα που ακολουθεί το επιλεγμένο αντικείμενο θα κινηθεί κατά 10 βήματα μόλις πατήσουμε την πράσινη σημαία. : εντολές που αφορούν τη διαχείριση της εμφάνιση των αντικειμένων, όπως π.χ. την αλλαγή του μεγέθους ή της ενδυμασίας του αντικειμένου. : εντολές που αναπαράγουν μουσική και ηχογραφήσεις που έχουν εισαχθεί στο επιλεγμένο αντικείμενο ή που επιτρέπουν την αναπαραγωγή νοτών από συγκεκριμένα μουσικά όργανα. : εντολές που επιτρέπουν στο αντικείμενο να ζωγραφίζει στη σκηνή καθώς κινείται, δηλαδή να αφήνει ένα ίχνος στις θέσεις πάνω από τις οποίες κινείται. : εντολές που καθορίζουν πότε θα τρέξει ένα σύνολο εντολών ή πόσες φορές θα εκτελεστεί το συγκεκριμένο σύνολο εντολών. : εντολές που επιτρέπουν στο αντικείμενο να αντιλαμβάνεται το περιβάλλον του, όπως π.χ. το αν αγγίζει άλλα αντικείμενα ή χρώματα, και να αντιδρά ανάλογα. : εντολές που βοηθούν τα αντικείμενα να κάνουν μαθηματικές πράξεις, συγκρίσεις, υπολογισμούς κτλ. : εντολές που αφορούν τιμές που αποθηκεύουμε για τη συνέχεια του προγράμματος, όπως π.χ. το σκορ, ή τις ζωές του χρήστη σε ένα παιχνίδι. 13

15 Η κατηγοριοποίηση των εντολών με βάση τα χρώματα, θα σας διευκολύνει πολύ είτε για να βρείτε την εντολή που θέλετε να χρησιμοποιήσετε είτε για να κατανοήσετε τις εντολές που περιέχει ένα έτοιμο έργο του Scratch. Οι εντολές μοιάζουν με τουβλάκια. Για τη δημιουργία ενός προγράμματος, όπως και πριν αναφέρθηκε, σέρνουμε τις εντολές στο χώρο ενεργειών και τις βάζουμε σε στοίβα τη μια πάνω από την άλλη, όπως ακριβώς και τα τουβλάκια LEGO! Κάποιες εντολές έχουν άσπρα κουτάκια έτσι ώστε να μπορούμε να αλλάζουμε το περιεχόμενό τους (παράμετροι) όπως είναι η εντολή κινήσου X βήματα. Για να αλλάξουμε την τιμή, κάνουμε κλικ μέσα στην άσπρη περιοχή, σβήνουμε την υπάρχουσα τιμή και γράφουμε τον αριθμό των βημάτων που θέλουμε να κάνει το αντικείμενό μας. Οι εντολές που δεν μοιάζουν με τουβλάκια, αλλά έχουν σχήμα καπέλου (στην κατηγορία Events) όπως η όταν στην πράσινη σημαία γίνει κλικ μπαίνουν πάντα στην αρχή της στοίβας. Η πιο χαρακτηριστική από αυτές είναι αυτή με την πράσινη σημαία (από την παλέτα έλεγχος- control), της οποίας η εκτέλεση ξεκινά όταν πατάμε την πράσινη σημαία. Και δεν εκτελείται μόνο αυτή, αλλά και όλες οι εντολές που είναι συνδεδεμένες μαζί της. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι εντολές συνθήκης και οι επαναληπτικές για πάντα εάν X που δίνουν τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε μια εσωτερική στοίβα εντολών. 2.5 Δομικά στοιχεία του Scratch Τύποι δομικών στοιχειών Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι δομικών στοιχείων στην «παλέτα των δομικών στοιχείων»: Stack Blocks: αυτά τα δομικά στοιχεία έχουν εξογκώματα τη βάση τους και/ ή εγκοπές στο πάνω μέρος, όπως. Μπορείς να ενώσεις αυτά τα δομικά στοιχεία σε στοίβες. Μερικά stack blocks διαθέτουν μία κενή περιοχή, όπου μπορείς να πληκτρολογήσεις έναν αριθμό (όπως 10 στο δομικό στοιχείο ) ή επιλέγεις ένα θέμα από το μενού που εμφανίζεται στην οθόνη (όπως pop στο δομικό στοιχείο ). Μερικά stack blocks όπως, έχουν μία εσοχή που μοιάζει με στόμα όπου μπορείς να εισάγεις άλλα stack blocks. Hats: Αυτά τα δομικά στοιχεία έχουν κυκλικό το πάνω μέρος, όπως:. Αυτά τα δομικά στοιχεία τοποθετούνται στην κορυφή της στοίβας. Περιμένουν να συμβεί κάτι, όπως να πατηθεί ένα κουμπί, και τότε εκτελούνται τα υπόλοιπα δομικά στοιχεία που είναι κάτω από αυτά. 14

16 Reporters: αυτά τα δομικά στοιχεία, όπως και, είναι σχεδιασμένα ώστε να τοποθετούνται στην κενή περιοχή των άλλων δομικών στοιχείων. Τα δομικά στοιχεία reporters υπάρχουν σε δύο σχήματα, και ταιριάζουν μόνο μέσα σε «τρύπες» του ίδιου σχήματος. Τα reporters με κυκλικά τελειώματα (όπως αριθμούς και ταιριάζουν μέσα σε δομικά στοιχεία με κυκλικά κενά (όπως ) αναφέρουν ). Τα reporters με αιχμηρές άκρες όπως ) αναφέρουν λογικές τιμές (αληθής ή ψευδής) (Boolean values) και ταιριάζουν μόνο με αιχμηρές τρύπες (όπως ). Ορισμένα δομικά στοιχεία reporters έχουν δίπλα τους ένα κουτάκι επιλογής, όπως. Εάν τσεκάρεις αυτό το κουτάκι εμφανίζεται στη σκηνή μια οθόνη που δείχνει η τρέχουσα τιμή του reporter. Όταν η τιμή του reporter αλλάξει η οθόνη ανανεώνεται αυτόματα. Μια οθόνη μπορεί να δείξει την τιμή του reporter με διάφορους τρόπους: Ένα μικρό μήνυμα με το όνομα του reporter Ένα μεγάλο μήνυμα χωρίς κανένα όνομα Έναν επιλογέα ολίσθησης το οποίο επιτρέπει το χειρισμό της τιμής του reporter (διαθέσιμο μόνο για μεταβλητές) Κάνε διπλό κλικ ή αριστερό κλικ πάνω στην οθόνη για να αλλάξεις το format. Το slider format είναι διαθέσιμο μόνο για τη χρήση και τη δημιουργία μεταβλητών. Κάνε αριστερό κλικ στο monitor στο slider format για να ρυθμίσεις τη μεγαλύτερη και τη μικρότερη αξία του. 2.6 Περιγραφή δομικών στοιχειών Τα δομικά στοιχεία του scratch είναι οργανωμένα σε οχτώ κατηγορίες που είναι με διαφορετικό χρώμα: κίνηση (motion), εμφάνιση (looks), ήχος (sound), ίχνος (pen), έλεγχος (control), αισθητήρες (sensing), αριθμοί (number), μεταβλητές (variables) Motion εντολές κίνησης Μετακινεί το αντικείμενο προς τα μπροστά ή προς τα πίσω. Περιστρέφει δεξιά το αντικείμενο με βάση τις μοίρες. Περιστρέφει δεξιά το αντικείμενο με βάση τις μοίρες. 15

17 Προσανατολίζει το αντικείμενο σε συγκεκριμένη κατεύθυνση (0=πάνω, 90=δεξιά, 180=κάτω, - 90=αριστερά). Προσανατολίζει το αντικείμενο προς τη θέση του ποντικιού ή άλλου αντικειμένου. Μετακινεί το αντικείμενο σε συγκεκριμένη x και y σημείο στη σκηνή. Μετακινεί το αντικείμενο προς την τοποθεσία του ποντικιού ή άλλου αντικειμένου. Μετακινεί το αντικείμενο ομαλά σε ένα συγκεκριμένο σημείο σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αλλάζει τη x θέση του αντικειμένου από συγκεκριμένη ποσό. Θέτει τη θέση x του αντικειμένου σε συγκεκριμένη αξία. Αλλάζει τη y θέση του αντικειμένου από συγκεκριμένο ποσό. Θέτει τη θέση y του αντικειμένου σε συγκεκριμένη αξία. Αναπηδά το αντικείμενο όταν αγγίξει το περιθώριο της σκηνής. Αναφέρει τη x θέση του αντικειμένου. (Ακτίνα από εώς 240) Αναφέρει τη y θέση του αντικειμένου. (Ακτίνα από -180 έως 180) Αναφέρει την κατεύθυνση του αντικειμένου. (0=πάνω, 90=δεξιά, 180=κάτω, -90=αριστερά) Looks εντολές εμφάνισης Αλλάζει την εμφάνιση του αντικειμένου αλλάζοντας το κοστούμι. Αλλάζει το κουστούμι του αντικειμένου στο επόμενο κουστούμι της λίστας αντικειμένων (αν είναι στο τέλος των κουστουμιών, ξεκινάει ξανά από το πρώτο). Αναφέρει τον πρόσφατο αριθμό του κοστουμιού. Αλλάζει την εμφάνιση της σκηνής αλλάζοντας το φόντο. Αλλάζει το φόντο της σκηνής στο επόμενο φόντο από τη λίστα των φόντων. Αναφέρει τον πρόσφατο αριθμό σκηνής. 16

18 Αλλάζει τον λόγο του αντικειμένου στο άσπρο πλαίσιο για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αλλάζει τον λόγο του αντικειμένου στο άσπρο πλαίσιο. Αλλάζει την σκέψη του αντικειμένου στο άσπρο πλαίσιο για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αλλάζει την σκέψη του αντικειμένου στο άσπρο πλαίσιο. Αλλάζει μία οπτική ενέργεια στο αντικείμενο σε συγκεκριμένο ποσό. (Επέλεξε από το μενού με το βελάκι την ενέργεια) Αλλάζει μια οπτική ενέργεια σε συγκεκριμένο αριθμό. (Οι περισσότερες οπτικές ενέργειες γίνονται στη περιοχή από 0 έως 100) Καθαρίζει όλα τα γραφικά εφέ του αντικειμένου. Αλλάζει το μέγεθος του αντικειμένου σε συγκεκριμένο ποσό. Αλλάζει το μέγεθος του αντικειμένου σε ένα συγκεκριμένο ποσοστό επί της εκατό (%) του πραγματικού μεγέθους. Αναφέρει το μέγεθος του αντικειμένου σε ποσοστό επί της εκατό του πραγματικού μεγέθους. Κάνει το αντικείμενο να εμφανίζεται στην σκηνή. Κάνει το αντικείμενο να εξαφανίζεται από την σκηνή. Μετακινεί το αντικείμενο μπροστά από όλα τα αντικείμενα. Μετακινεί το αντικείμενο πίσω από συγκεκριμένο αριθμό επιπέδων, ώστε να κρυφτεί πίσω από άλλα αντικείμενα Sound Εντολές ήχου Ξεκινάει να παίζει ένας ήχος, που έχει επιλεχθεί από το μενού που εμφανίζεται στην οθόνη και αμέσως πηγαίνει στο επόμενο τουβλάκι τη στιγμή που ο ήχος ακόμη παίζει. Παίζει έναν ήχο και περιμένει μέχρι ο ήχος να σταματήσει για να συνεχίσει στο επόμενο τουβλάκι. Σταματούν να παίζουν όλοι οι ήχοι. Παίζει ένας ήχος από τύμπανο, που επιλέγεται από το μενού που εμφανίζεται στην οθόνη, για προκαθορισμένο αριθμό χτύπων. 17

19 Παίζει μία μουσική νότα (υψηλότεροι αριθμοί για μεγαλύτερη ένταση) για προκαθορισμένο αριθμό χτύπων. Καθορίζει τον τύπο του μουσικού οργάνου που χρησιμοποιεί το sprite για τα δομικά στοιχεία όπου παίζουν νότες. (το κάθε sprite έχει το δικό του μουσικό όργανο) Αλλάζει η ένταση του ήχου του sprite για προκαθορισμένο ποσό. Ρυθμίζει την ένταση ήχου του sprite σε προκαθορισμένη αξία. Αναφέρει την ένταση ήχου του sprite. Αλλάζει το ρυθμό του sprite me προκαθορισμένο ποσό. Ρυθμίζει το ρυθμό του sprite σε προκαθορισμένη αξία χτύπων ανά λεπτό. Αναφέρει το ρυθμό του sprite σε χτύπους ανά λεπτό Pen - Εντολές γραφικών Καθαρίζει όλα τα σημάδια του στυλό και των stamps από τη σκηνή. Τοποθετεί κάτω το στυλό του αντικειμένου, έτσι ώστε να ζωγραφίζει ενώ κινείται το αντικείμενο. Σηκώνει το στυλό του αντικειμένου, έτσι ώστε να μην ζωγραφίζει το αντικείμενο. Καθορίζει το χρώμα του στυλό, που καθορίζεται από την επιλογή του εργαλείου που επιλέγει χρώμα. Αλλάζει το χρώμα του στυλό με καθορισμένο ποσό. Καθορίζει το χρώμα του στυλό με καθορισμένη αξία (pen shade=0 είναι στο κόκκινο του ουράνιου τόξου, pen shade=100 είναι το μπλε στο ουράνιο τόξο). Αλλάζει τη σκιά του στυλό με καθορισμένο ποσό. Καθορίζει τη σκιά του στυλό σε καθορισμένο ποσό (pen shade=0 είναι πολύ σκούρο, pen shade=100 είναι πολύ φωτεινό). Αλλάζει το πάχος του στυλό. Καθορίζει το πάχος του στυλό. 18

20 Αφήνει στάμπα της εικόνας του αντικειμένου στη Σκηνή Data Επιτρέπει να δημιουργείς και να ονομάζεις μία νέα μεταβλητή. Όταν δημιουργείς μία μεταβλητή, τρία τουβλάκια δημιουργούνται αυτόματα (δες παρακάτω). Μπορείς να επιλέξεις οποιαδήποτε μεταβλητή για όλα τα αντικείμενα (παγκοσμίως) ή απλά ένα αντικείμενο (τοπικό). Οι εντολές που εμφανίζονται όταν δημιουργείς μία νέα μεταβλητή. Επιτρέπει να δημιουργείς και να ονομάζεις μία νέα λίστα. Αρχικά είναι κενή αλλά μπορείς να προσθέσεις όσα στοιχεία θες. Με την δημιουργία, εμφανίζεται ένα πινακάκι στην σκηνή. Οι εντολές που εμφανίζονται όταν δημιουργείς μία νέα λίστα. 19

21 2.6.6 Events- Γεγονότα «Τρέχει» τις ενέργειες που βρίσκονται από κάτω, όταν πατηθεί η πράσινη σημαία. Τρέχει τις ενέργειες που βρίσκονται από κάτω, όταν ένα καθορισμένο πλήκτρο πατηθεί. «Τρέχει» τις ενέργειες όταν ένα αντικείμενο-sprite πατηθεί. «Τρέχει» τις ενέργειες όταν το σκηνικό είναι αυτό που έχουμε επιλέξει «Τρέχει» τις ενέργειες όταν το loudness ή timer ή video motion είναι μεγαλύτερο από την τιμή της επιλογής μας. Τρέχει όλες τις ενέργειες που βρίσκονται παρακάτω όταν λαμβάνει συγκεκριμένο μήνυμα που έχει μεταδοθεί. Στέλνει ένα μήνυμα σε όλα τα αντικείμενα- sprite και μετά συνεχίζει με το επόμενο τουβλάκι, χωρίς να περιμένει καθόλου για «σπρωγμένα» αντικείμενα- sprite. Στέλνει ένα μήνυμα σε όλα τα αντικείμενα- sprite και τα ωθεί να κάνουν κάτι, περιμένει μέχρι όλα να τελειώσουν προτού συνεχίσει στο επόμενο τουβλάκι Control-Εντολές Ελέγχου Περιμένει καθορισμένο αριθμό δευτερολέπτων, και μετά συνεχίζει στο επόμενο τουβλάκι. Τρέχει τα τουβλάκια που βρίσκονται μέσα, ξανά και ξανά (ατέρμονας βρόγχος). Τρέχει τα τουβλάκια που βρίσκονται μέσα κατά ένα καθορισμένο αριθμό φόρων. Συνεχώς ελέγχει αν η συνθήκη είναι αληθής, όποτε είναι «τρέχει» τα τουβλάκια που είναι μέσα Ελέγχει αν η συνθήκη είναι αληθής, αν είναι «τρέχει» τα τουβλάκια που είναι μέσα 20

22 Ελέγχει αν η συνθήκη είναι αληθής, «τρέχει» τα τουβλάκια που είναι μέσα το μέρος if, αν δεν είναι «τρέχει» τα τουβλάκια που είναι παρακάτω μέσα στο μέρος, else, «αλλιώς». Περιμένει μέχρις ότου η συνθήκη να γίνει αληθής και μετά τρέχει τα παρακάτω τουβλάκια. Ελέγχει αν η συνθήκη είναι αληθής, και αν είναι «τρέχει» τα τουβλάκια που είναι μέσα και ελέγχει ξανά τη συνθήκη. Αν η συνθήκη δεν είναι αληθής, πηγαίνει στα τουβλάκια που την ακολουθούν. Σταματάει όλες τις ενέργειες σε όλα τα αντικείμενα- sprite. «Τρέχει» τις ενέργειες όταν δημιουργηθεί ο κλώνος Δημιουργεί έναν κλώνο από όποιο αντικείμενο θέλουμε Διαγράφει τον κλώνο Sensing Εντολές αντίληψης περιβάλλοντος Αναφέρει τη θέση-χ του βέλους του ποντικιού Αναφέρει τη θέση-ψ του βέλους του ποντικιού Αναφέρει αληθής, αν το πλήκτρο του ποντικού είναι πατημένο Αναφέρει αληθής, αν ένα συγκεκριμένο πλήκτρο είναι πατημένο Αναφέρει αληθής, αν ένα αντικείμενο αγγίξει ένα συγκεκριμένο αντικείμενο, τα σύνορα ή το βέλος του ποντικιού. (επιλέγετε από ένα μενού που έχει καθορισμένες επιλογές) Αναφέρει αληθής, αν ένα αντικείμενο αγγίξει ένα συγκεκριμένο χρώμα. ( Κάνε κλικ πάνω στη συλλογή - παλέτα χρωμάτων και μετά χρησιμοποίησε το σταγονόμετρο για να επιλέξεις χρώμα ) Αναφέρει αληθής, αν ένα συγκεκριμένο χρώμα (μέσα σε ένα αντικείμενο sprite) αγγίξει ένα δεύτερο χρώμα (από το φόντο ή από ένα άλλο αντικείμενο sprite). (Κάνε κλικ πάνω στη συλλογή - παλέτα χρωμάτων και μετά χρησιμοποίησε το σταγονόμετρο για να επιλέξεις χρώμα) Αναφέρει την απόσταση από ένα συγκεκριμένο αντικείμενο ή από το βέλος του ποντικιού. Μηδενίζει το χρονόμετρο. Αναφέρει την τιμή του χρονομέτρου σε δευτερόλεπτα. ( το χρονόμετρο πάντα τρέχει). 21

23 Αναφέρει μια ιδιότητα ή μια μεταβλητή ενός άλλου αντικείμενου. Αναφέρει την ένταση του ήχου ( που κυμαίνεται από το 1 έως το 100) που ανιχνεύεται από το μικρόφωνο του υπολογιστή. Αναφέρει αληθής, αν το μικρόφωνο του υπολογιστή ανιχνεύσει έναν ήχο πιο δυνατό από 30 ( στη κλίμακα από 1 έως 100) Αναφέρει την τιμή ενός συγκεκριμένου αισθητήρα. (για να χρησιμοποιήσεις αυτό το τουβλάκι χρειάζεσαι μια πλακέτα scratch συνδεδεμένη στον υπολογιστή σου δες την ιστοσελίδα Αναφέρει αληθής, αν ένας συγκεκριμένος αισθητήρας είναι «πατημένος». ( για να χρησιμοποιήσεις αυτό το τουβλάκι χρειάζεσαι μια πλακέτα scratch συνδεδεμένη στον υπολογιστή σου δες την ιστοσελίδα Κάνει μία ερώτηση και εμφανίζει ένα πλαίσιο όπου περιμένει την απάντηση. Τσεκάροντας το answer, εμφανίζει ένα πλαίσιο στην σκηνή όπου καταχωρεί την απάντηση όταν δοθεί. Εμφανίζει την τρέχον στιγμή σε λεπτά, χρόνια ή ότι επιλέξουμε. Έτοιμες εντολές για να χρησιμοποιηθούν σε Operators Προσθέτει δύο αριθμούς. Αφαιρεί τον δεύτερο αριθμό. Πολλαπλασιάζει δύο αριθμούς. Διαιρεί τον πρώτο αριθμό από τον δεύτερο. Διαλέγει ένα τυχαίο ακέραιο ανάμεσα σε συγκεκριμένο εύρος. Αναφέρει αν αληθεύει η συνθήκη ότι ο πρώτος αριθμός είναι μικρότερος από τον δεύτερο. Αναφέρει αν αληθεύει η συνθήκη ότι οι δύο αριθμοί είναι ίσοι. Αναφέρει αν αληθεύει η συνθήκη ότι ο πρώτος αριθμός είναι μεγαλύτερος από τον δεύτερο. Αναφέρει αν και οι δύο συνθήκες είναι αληθείς. Αναφέρει αν μία από τις συνθήκες είναι αληθείς. Αναφέρει ότι ισχύει η συνθήκη αν είναι ψευδής ή αναφέρει ότι είναι ψευδής αν είναι αληθής. Αναφέρει το αποτέλεσμα μιας καθορισμένης πράξης (abs, sqrt, sin, cos, tan, asin, acos, atan, ln,log, e^, 10^) εφαρμοσμένα σε έναν καθορισμένο αριθμό. Διαγράφει τα τρία τουβλάκια που συνδέονται με τη μεταβλητή. 22

24 Αλλάζει τη μεταβλητή με συγκεκριμένο βήμα. Συνδυάζει τα αλφαριθμητικά. Εμφανίζει ένα συγκεκριμένο γράμμα από ένα αλφαριθμητικό. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας την εντολή όπως είναι στην διπλανή εικόνα, θα εμφανίσει το w. Εμφανίζει το μέγεθος ενός αλφαριθμητικού More blocks Δημιουργείς ένα define μπλοκ όπως το θες εσύ, έχοντας τις επιλογές που βλέπουμε στην διπλανή εικόνα. 23

25 Εργαστηριακή άσκηση 1 Εξοικείωση με το εργαστήριο και εύρεση ισοδύναμης αντίστασης με τον χρωματικό κώδικα. Σκοπός της άσκησης Εξοικείωση με το εργαστήριο. Δηλαδή με τον εξοπλισμό του εργαστηρίου καθώς και με τα υλικά που θα χρησιμοποιήσει ώστε να υλοποιήσει της ασκήσεις-εργασίες κάθε μαθήματος. Επιπλέον, εύρεση της ισοδύναμης αντίστασης με τον χρωματικό κώδικα. Θεωρητικό μέρος 1.1 Ηλεκτρικό κύκλωμα Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται μια διάταξη που αποτελείται από ένα σύνολο ηλεκτρικών στοιχείων στα οποία κυκλοφορεί ηλεκτρικό ρεύμα. 1.2 Αντιστάσεις Κάθε είδους υλικό στην ροή του ρεύματος παρουσιάζει αντίσταση. Το μέγεθος της αντίστασης που παρουσιάζει ένα υλικό εξαρτάται από το στοιχείο που είναι κατασκευασμένο, την διάμετρο του και το μήκος του. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του υλικού τόσο αυξάνεται η αντίστασή του. Στα ηλεκτρονικά κυκλώματα η χρησιμοποίηση αντιστάσεων δημιουργεί περιορισμό της ροής του ρεύματος και πτώση τάσης στα άκρα τους Χαρακτηριστικά μεγέθη των αντιστάσεων 1. Τιμή αντίστασης Είναι η τιμή της αντίστασης με μονάδα μέτρησης το Ωμ. 2. Ισχύς της αντίστασης Είναι η μέγιστη τιμή της ισχύος που μπορεί να καταναλωθεί πάνω στην αντίσταση υπό μορφή θερμότητας. 3. Ανοχή Είναι η απόκλιση της τιμής της αντίστασης από την τιμή που δίνει ο κατασκευαστής. Οι τιμές ανοχής ορίζονται από τον κατασκευαστή και είναι ±10%, ±5%, ±2%, ±1% και ±0,5% Μέτρηση αντιστάσεων Σε σταθερές αντιστάσεις από 2 Watt και πάνω, η ονομαστική τιμή, η ισχύς και η ανοχή της αντίστασης αναγράφεται στο κέλυφός τους λόγω του μεγάλου μεγέθους της. Για σταθερές αντιστάσεις μικρής ισχύος, από 1 Watt και κάτω δηλαδή, έχει επινοηθεί ένας χρωματικός κώδικας. Η πρώτη μέθοδος είναι με τις χρωματικές δακτυλιοειδής λωρίδες που υπάρχουν στο σήμα της αντίστασης, ενώ η δεύτερη μέθοδος είναι με το πολύμετρο όπως θα δούμε παρακάτω. 24

26 1.2.3 Μέθοδος ανάγνωσης χρωματικού κώδικα Η μέθοδος αυτή είναι και η ποιο δημοφιλής. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο υπάρχουν τουλάχιστον τρεις χρωματικές δακτυλιοειδής λωρίδες πάνω στο σώμα της αντίστασης. Υπάρχουν 12 συνολικά χρώματα τα οποία χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν την τιμή της αντίστασης, όπως βλέπουμε και στον πίνακα χρωμάτων. Στο σώμα της αντίστασης συνήθως παρατηρούμε τουλάχιστον 4 χρωματικές λωρίδες, όπου η μία βρίσκεται σε μεγαλύτερη απόσταση από τις υπόλοιπες και καθορίζει την ανοχή της αντίστασης. Κρατάμε στο χέρι μας την αντίσταση κατά τέτοιον τρόπο ώστε η λωρίδα της ανοχής της αντίστασης να βρίσκεται δεξιά μας. Από αριστερά η πρώτη χρωματική λωρίδα δίνει το πρώτο ψηφίο του αριθμού που παριστάνει την τιμή της αντίστασης. Η δεύτερη κατά σειρά χρωματική λωρίδα μας δίνει το δεύτερο ψηφίο του αριθμού της ονομαστικής τιμής της αντίστασης, ενώ το τρίτο κατά σειρά είναι ο πολλαπλασιαστής. Ουσιαστικά το τρίτο ψηφίο μας δίνει τον αριθμό των μηδενικών μετά από τα δύο πρώτα ψηφία και συνολικά την ονομαστική τιμή της αντίστασης σε Ωμ. Το τέταρτο ψηφίο όπως αναφέραμε και πριν είναι η τιμή της ανοχής της αντίστασης και για αντιστάσεις 4 λωρίδων συνήθως έχουν χρώμα ή χρυσαφί ή ασημί, που σημαίνει ότι έχει ανοχή ή 5%, ή 10% σύμφωνα με το Σχήμα 1. Σχήμα 1: Χρωματικός κώδικας αντιστάσεων 25

27 1.3 Ηλεκτρονική πλακέτα ή ράστερ Η ηλεκτρονική πλακέτα αποτελεί κατά κάποιο τρόπο ένα ηλεκτρονικό «πίνακα» πάνω στον οποίο μπορούμε να κατασκευάσουμε το κύκλωμα. Όπως φαίνεται στην Εικόνα 1, το ράστερ αποτελείται από πολλές μικρές οπές, καθώς και από τρεις υποδοχές για να δώσουμε την τροφοδοσία που επιθυμούμε. Οι μεγάλες οριζόντιες γραμμές (κόκκινη και μπλε) δείχνουν τη σύνδεση των οπών κάτω από την επιφάνεια του ράστερ σε εκείνη την περιοχή. Όλες οι υπόλοιπες οπές ενώνονται ανά κάθετες πεντάδες (Εικόνα 2). Αυτές αποτελούνε τους κόμβους ουσιαστικά του κυκλώματος μας και με αυτές υλοποιείται το κυρίως κύκλωμα που κατασκευάζεται. Το πρώτο βήμα που κάνουμε είναι να συνδέσουμε τις υποδοχές (μπόρνες)(οι οποίες ξεβιδώνουν) με ένα καλωδιάκι με τις μεγάλες οριζόντιες γραμμές επάνω στο ράστερ. Αυτές (κόκκινες και μπλε) είναι μεταξύ τους συνδεδεμένες από κάτω, είναι δηλαδή σαν ένας κόμβος, τα σημεία τροφοδοσία και γείωσης. Συνήθως,και για να είμαστε σίγουροι για την θετική τάση και την γείωση, συνδέουμε την κόκκινη μπόρνα (+ τάσης) με την κόκκινη γραμμή και την μαύρη μπόρνα (GND/γείωση) με την μπλε. Η τρίτη μπόρνα χρησιμεύει στην πιθανότητα χρησιμοποίησης και δεύτερης τροφοδοσίας, διαφορετικής από την πρώτη. Αφού είδαμε τον τρόπο σύνδεσης των οπών επάνω στο ράστερ, θα παραθέσουμε και δύο παραδείγματα για ευκολότερη κατανόηση του τρόπου σύνδεσης. Στα ηλεκτρικά υπάρχουν δύο τρόποι σύνδεσης των επιμέρους στοιχείων μεταξύ τους, σε σειρά και παράλληλα. 1.4 Σύνδεση σε σειρά: Όταν λέμε ότι μία σύνδεση είναι σε σειρά εννοούμε ότι από το ένα άκρο του ενός στοιχείου (θα χρησιμοποιούμε αντιστάσεις, αλλά αυτό επεκτείνεται στη χρήση οποιουδήποτε εξαρτήματος) συνδέουμε το δεύτερο. Ακόμα πιο απλά θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα δύο στοιχεία έχουν μόνο το ένα τους άκρο ενωμένο, από εκεί που τελειώνει το ένα στοιχείο ξεκινάει το άλλο. Πως υλοποιείται αυτό επάνω στο ράστερ; Πολύ απλά! Το μόνο που θα χρειαστεί να προσέξουμε στην υλοποίηση ενός κυκλώματος σε σειρά θα είναι το εξής: 26

28 Από την πεντάδα που τελειώνει το ένα στοιχείο, από την ίδια πεντάδα θα πρέπει να συνδέσουμε το επόμενο στοιχείο! Όπως φαίνεται στην Εικόνα 3, η πρώτη αντίσταση ξεκινάει από την τρύπα με τις συντεταγμένες (a,1) και καταλήγει στο σημείο (e,5). Η επόμενη αντίσταση ξεκινάει από το σημείο (b,5) και καταλήγει στο (d,10).απ ότι βλέπουμε δεν έχει σημασία από ποιο γράμμα θα ξεκινάει το ποδαράκι του στοιχείου, αρκεί να βρίσκονται στην ίδια πεντάδα! Σε αυτό το σημείο να τονίσουμε ότι οι πεντάδες a-b-c-d-e δεν ενώνονται με τις πεντάδες e-f-g-h-i. 1.5 Παράλληλη σύνδεση: Στην παράλληλη σύνδεση τα ποδαράκια από τα δύο (ή και παραπάνω) στοιχεία έχουν κοινή αρχή και κοινό τέλος. Ας τη δούμε επάνω στο ράστερ και αυτή τη συνδεσμολογία! 27

29 Από την Εικόνα 4 είναι φανερή η δεύτερη φιλοσοφία σύνδεσης. Και οι δύο αντιστάσεις ξεκινάνε από την ίδια πεντάδα και τελειώνουν επίσης στην ίδια πεντάδα! Συγκεκριμένα η πρώτη αντίσταση έχει τρύπα ξεκινήματος την (d,1) και τελειώνει στην τρύπα (e,10). Η δεύτερη αντίσταση ξεκινάει από την τρύπα (b,1) και τελειώνει στην (b,10). Όπως φαίνεται από τις συντεταγμένες έχουν αρχή και τέλος στις ίδιες πεντάδες! Στην περίπτωση που χρειάζεται να συνδέσουμε παραπάνω στοιχεία, απλά με ένα καλωδιάκι συνδέουμε δύο διαφορετικές πεντάδες! Με αυτόν τον τρόπο λοιπόν, απομονώνοντας τον κάθε κόμβο του κυκλώματος μας και αναγνωρίζοντας τον τρόπο σύνδεσής του μπορούμε να υλοποιήσουμε στο ράστερ μας οποιοδήποτε πειραματικό κύκλωμα πριν το κάνουμε πλακέτα! 1.6 Πολύμετρο Το πολύμετρο είναι ένα ηλεκτρονικό όργανο μέτρησης που χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση χαρακτηριστικών μεγεθών ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Το πολύμετρο επιτρέπει τη μέτρηση: 2. της έντασης ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα. 3. της τάσης ή διαφοράς δυναμικού ανάμεσα σε δύο σημεία ενός κυκλώματος. 4. της ωμικής αντίστασης τμήματος κυκλώματος. Η σύνδεση του πολυμέτρου γίνεται σε σειρά ή παράλληλα ανάλογα με την χρήση του ως αμπερόμετρου ή βολτομέτρου αντίστοιχα. Όπως φαίνεται στο σχήμα υπάρχει ένας περιστροφικός επιλογέας με τον οποίο μπορούμε να επιλέξουμε τι θέλουμε να μετρήσουμε, καθώς και κάποιες 28

30 ωπές στις οποίες συνδέουμε τα καλώδια ανάλογα πάλι με το είδος της μέτρησης μας. 2. Μέτρηση τάσης με το πολύμετρο Για να μετρήσουμε την τάση στο πολύμετρο τοποθετούμε τον επιλογέα στην περιοχή V συνεχές και τα καλώδια το μαύρο στο COM και το κόκκινο στο VΩHz. 2. Μέτρηση έντασης με το πολύμετρο Για να μετρήσουμε την ένταση με το πολύμετρο τοποθετούμε τον επιλογέα στην περιοχή Α συνεχές και τα καλώδια το μαύρο στο COMκαι το κόκκινο στο ma (200m). Μέτρηση ωμικής αντίστασης Για να μετρήσουμε ωμική αντίσταση τοποθετούμε τον επιλογέα στην περιοχή Ω και τα καλώδια το μαύρο στο COM και το κόκκινο στο VΩHz. 1.7 Παλμογράφος Ο παλμογράφος είναι ένα πολύ χρήσιμο όργανο για τη μελέτη της λειτουργίας των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Χρησιμοποιείται κυρίως για την απεικόνιση τάσεων που εμφανίζονται σε διάφορα σημεία ενός κυκλώματος, και με τη βοήθειά του μπορούν να μετρηθούν χαρακτηριστικά μεγέθη αυτών. Ενδεικτικά αναφέρουμε το πλάτος, τη συχνότητα, τη διαφορά φάσης σε σχέση με μία άλλη τάση κ.λ.π. Επίσης, ο παλμογράφος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη έμμεση (νόμος Ohm) μέτρηση ρευμάτων που διαρρέουν ένα κύκλωμα. Στον κατακόρυφο άξονα μετράται η τάση και στον οριζόντιο άξονα μετράται ο χρόνος. Η οθόνη του παλμογράφου είναι χωρισμένη σε τετράγωνα με κατακόρυφες και οριζόντιες γραμμές, έτσι ώστε να είναι δυνατή η ακριβέστερη μέτρηση των δύο μεγεθών. Ο παλμογράφος έχει δύο κανάλια εισόδου, επομένως υπάρχει η δυνατότητα ταυτόχρονης μελέτης δύο τάσεων οποιασδήποτε μορφής. Για την μέτρηση κάθε τάσης χρησιμοποιούμε ομοαξονικό καλώδιο το οποίο έχει την ιδιαιτερότητα ότι καταλήγει σε μια τσιμπίδα η οποία συνδέεται στο υψηλό δυναμικό και σε ένα μαύρο ακροδέκτη που συνδέεται στο χαμηλό δυναμικό ή στη γείωση. Τα κυριότερα κουμπιά ελέγχου του παλμογράφου, αναφερόμενοι στο Σχήμα, είναι: 2. POWER Ο διακόπτης λειτουργίας του παλμογράφου. 3. POWER λυχνία Ανάβει όταν ο παλμογράφος τεθεί σε λειτουργία. 4. INTENS Ρυθμίζει την ένταση της δέσμης στην οθόνη. 5. FOCUS Εστιάζει τη δεσμη πάνω στην οθόνη 6. VOLTS/DIV Περιστροφικοί διακόπτες 12 θέσεων, ένας για κάθε ενισχητή κατακόρυφου. 29

31 7. VARIABLE Ποτενσιόμετρο για συνεχή μεταβολή του πλάτους. Αυξάνει την ευαισθησία όταν περιστρέφεται δεξιά. 8. TIME/DIV Περιστροφικός διακόπτης 20 θέσεων. 9. X-MAG x 10 Δίνει τη δυνατότητα για συνεχή μεταβολή του χρόνου σάρωσης. 10. HOLD OFF Ακινητοποιεί στην οθόνη πολύπλοκα σήματα. 11. CH1 INPUT, CH2 INPUT Ακροδέκτες για την σύνδεση του σήματος που πρόκειται να παρατηρηθεί. 12. Διακόπτης σύζευξης εισόδου (AC-DC) Θέση AC: Η θέση αυτή είναι χρήσιμη στις περιπτώσεις όπου η εναλλασσόμενησυνιστώσα του σήματος είναι πολύ μικρότερη της συνεχούς. Θέση DC: Το σήμα εισόδου εφαρμόζεται απευθείας στους ενισχυτές κατακόρυφης απόκλισης, με αποτέλεσμα στην οθόνη να έχουμε απεικόνιση όλων των συνιστωσών του σήματος. 13. Διακόπτης σύζευξης εισόδου (GND) Χρησιμεύει για τον καθορισμό της θέσης αναφοράς των τάσεων. 14. GROUND Σημείο σύνδεσης για χωριστή γείωση. 15. ADD Απεικονίζεται στην οθόνη το αλευρικό άθροισμα των δύο σημάτων. 16. Y-POS, X-POS Μας επιτρέπει να μετακινούμε το σήμα κατακόρυφα ή οριζόντια,αντίστοιχα. 17. DUAL Επιλέγει την λειτουργία ή ενός ή και των δύο καναλιών. 18. LEVEL Ρυθμιστής του επιπέδου της τάσης σκανδαλισμού. 19. TRIG. EXT Επιλογέας εσωτερικού- εξωτερικού σκανδαλισμού. 20. INV Διακόπτης αντιστροφής της απεικόνισης του σήματος του καναλιού Ι. 21. CH I/II Επιλογή απεικόνισης του σήματος του καναλιού Ι/ΙΙ. 22. TRIG. MODE Επιλογέας του τρόπου σύζευξης του σήματος σκανδαλισμού. 30

32 1.8 Scratch Πρακτικό μέρος Με την βοήθεια του scratch, δημιουργήσαμε για το πρώτο εργαστηριακό μάθημα ένα πρόγραμμα για τον υπολογισμό της τιμής των αντιστάσεων με βάση τον χρωματικό κώδικα. Το πρόγραμμα λειτουργεί πολύ απλά. Πατώντας πάνω στις γραμμές, αλλάζουν χρώμα και τα πλαίσια στα δεξιά, μας δείχνουν τις τιμές ανάλογα με το χρώμα και την σειρά της γραμμής. Έπειτα γίνεται η πράξη μεταξύ των πληροφοριών που έχουμε, δηλαδή, (τιμή γραμμής 1+ τιμή γραμμής 2) * τιμή γραμμής 3. Τέλος στο πλαίσιο με όνομα Τιμή αντίστασης εμφανίζεται η τιμή της συνολικής αντίστασης. 31

33 Επιπλέον, δημιουργήσαμε ένα πρόγραμμα τύπου quiz, για την επαλήθευση της κατανόησης του μαθήματος μέσω κάποιον απλών ερωτήσεων. 1.9 Ερωτήσεις κατανόησης (ανάπτυξης) 1) Δώστε κάποια παραδείγματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων στην καθημερινή σας ζωή. 2) Οι αντιστάσεις και τα φορτία, πως μπορούν να συνδεθούν στα κυκλώματα; 3) Πως ονομάζονται τα υλικά που επιτρέπουν τη μετακίνηση των ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο; 4) Πως ονομάζονται τα υλικά που παρεμποδίζουν τη μετακίνηση των ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο; Αιτιολογήστε τις απαντήσεις σας! 32

34 Εργαστηριακή άσκηση 2 Ο νόμος του Ohm και η εύρεση ισοδύναμης αντίστασης Σκοπός της άσκησης Κατανόηση του νόμου του Ohm και εξοικείωση με την έννοια της ισοδύναμης αντίστασης. Θεωρητικό μέρος 2.1 Νόμος του Ohm O George Simon Ohm το 1827 διαπίστωσε σε μια μελέτη του, ότι: Η τάση στα άκρα πολλών μετάλλων είναι ανάλογη προς το ρεύμα που τα διαρρέει. Ο νόμος του Ohm είναι πειραματικός και σύμφωνα μ' αυτόν η τάση στους ακροδέκτες ενός αντιστάτη είναι ανάλογη προς την ένταση του ρεύματος, η οποία τον διαρρέει. Ο αντιστάτης είναι ένα στοιχείο, για το οποίο ισχύει ο νόμος του Ohm και διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: α) γραμμικός χρονικά αμετάβλητος β) μη γραμμικός χρονικά αμετάβλητος γ) μη γραμμικός χρονικά μεταβαλλόμενος Σ ένα γραμμικό χρονικά αμετάβλητο αντιστάτη ο νόμος του Ohm εκφράζεται από τις σχέσεις: u(t)= Ri(t) ή i(t)= Gu(t) όπου G= 1/R Ο συντελεστής R καλείται αντίσταση, το δε αντίστροφο αυτής G καλείται αγωγιμότητα. Οι μονάδες στο σύστημα SI είναι για την αντίσταση το Ohm (Ω) και για την αγωγιμότητα το Siemens (S) (S=Ω -1 ). Η αντίσταση είναι στοιχείο στο οποίο καταναλίσκεται ενέργεια, που εμφανίζεται υπό μορφή θερμότητας. Η στιγμιαία ισχύς, η οποία καταναλίσκεται στην αντίσταση, είναι ίση με: p(t)= u(t)i(t)= u(t)²g= i(t)²r> 0 Γενικά η αντίσταση δεν αποθηκεύει ισχύ, αλλά πάντα καταναλώνει. Η ωμική αντίσταση ενός κυλινδρικού αγωγού εξαρτάται από τις διαστάσεις του και από το υλικό του, και δίνεται από τη σχέση: 33

35 R= ρ l S όπου l και S είναι το μήκος και η διατομή του αγωγού αντίστοιχα. Ο συντελεστής ρ ονομάζεται ειδική αντίσταση του υλικού και εξαρτάται κυρίως από το υλικό καθώς επίσης και από άλλες παραμέτρους, όπως είναι η θερμοκρασία. Η μονάδα του ρ στο σύστημα SI είναι το Ω m. Στους αγωγούς, επειδή η διατομή τους εκφράζεται συνήθως σε mm 2, χρησιμοποιείται στην πράξη η μονάδα Ω.mm 2 /m. 2.2 Εύρεση ισοδύναμης αντίστασης Σύνδεση δύο ωμικών αντιστάσεων σε σειρά Όταν n αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες σε σειρά, η ισοδύναμη αντίσταση υπολογίζεται από τη σχέση: Rισοδ.= R1+ R Rn ή υπό μορφή αγωγιμοτήτων από τη 1 Gισοδ. = 1 G1 + 1 G Gn σχέση: Σύνδεση δύο ωμικών αντιστάσεων παράλληλα Όταν n αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες παράλληλα, η ισοδύναμη αντίσταση υπολογίζεται από τη σχέση: 1 Rισοδ. = 1 R1 + 1 R Rn ή υπό μορφή αγωγιμοτήτων από τη σχέση: Gισοδ.= G1+G Gn Από τις παραπάνω σχέσεις συνάγεται ότι όποια αντίσταση είναι βραχυκυκλωμένη, κατά την απλοποίηση του κυκλώματος, μπορεί να αφαιρεθεί. 34

36 2.3 Scratch Πρακτικό μέρος Με την βοήθεια του scratch, δημιουργήσαμε για το δεύτερο εργαστηριακό μάθημα ένα πρόγραμμα με ερωτήσεις πολλαπλών απαντήσεων και σωστό- λάθος, κάνοντας αρχικά μία μικρή επανάληψη. Οι ερωτήσεις περιλαμβάνουν υπολογισμούς για την εύρεση ισοδύναμης αντίστασης και ερωτήσεις για να επαληθεύσουμε την κατανόηση κάποιων βασικών ορισμών. 35

37 Επιπλέον δημιουργήσαμε ένα πρόγραμμα στο οποίο υπολογίζουμε την ισοδύναμη αντίσταση ενός κυκλώματος βήμα βήμα. Μέσω κινήσεων και υπολογίζοντας τις αντιστάσεις ανά δύο, γίνεται ευκολότερη η κατανόηση του τρόπου υπολογισμού των αντιστάσεων από τους φοιτητές. 36

38 2.4 Ερωτήσεις κατανόησης (ανάπτυξης) 1) Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με παράλληλες αντιστάσεις, τι συμβαίνει με το ηλεκτρικό ρεύμα μέσα στο κύκλωμά; Το ηλεκτρικό ρεύμα διαχωρίζεται στις δύο αντιστάσεις. Από τις μικρότερες αντιστάσεις διαρρέει μεγαλύτερο ρεύμα και από τις μεγαλύτερες αντιστάσεις μικρότερο ρεύμα. 2) Πως συνδέονται οι διακόπτες στα ηλεκτρικά κυκλώματα; Οι διακόπτες συνδέονται σε σειρά στο κύκλωμα. 3) Ποιος είναι ο τύπος υπολογισμού τάσης, σύμφωνα με τον νόμο του Ohm; V=I*R 4) Εάν αυξηθεί η τάση σε ένα κύκλωμα, η ένταση του ρεύματος θα ; Αυξηθεί, γιατί σύμφωνα με τον νόμο του Ohm ρεύμα και τάση είναι ανάλογα μεγέθη. 37

39 Εργαστηριακή άσκηση 3 Νόμοι του Kirchhoff Σκοπός της άσκησης Εκμάθηση των νόμων του Kirchhoff θεωρητικά αλλά και πρακτικά. Θεωρητικό μέρος Το 1848 ο Gustav Kirchhoff διατυπώνει 2 θεμελιώδεις νόμους για τα ηλεκτρικά κυκλώματα. Τον νόμο των ρευμάτων και τον νόμο των τάσεων. 3.1 Νόμος των ρευμάτων : Το αλγεβρικό άθροισμα όλων των ρευμάτων σ ένα κόμβο του κυκλώματος, σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή, είναι ίσο με μηδέν. Ο νόμος των ρευμάτων πηγάζει από την αρχή διατήρησης της ποσότητας του ηλεκτρισμού (ηλεκτρικού φορτίου). Σ ένα κόμβο ενός κυκλώματος με n ρεύματα ισχύει η σχέση : όπου k(j) =1 αν το ρεύμα ij(t) εισέρχεται στον κόμβο και k(j) =-1 αν το ρεύμα ij(t) εξέρχεται από τον κόμβο. Οι ηλεκτρικές πηγές τάσης και ρεύματος καθώς και οι αντιστάσεις μπορούν να συνδεθούν μαζί με ποικίλους τρόπους και να σχηματίσουν ένα σύνθετο ηλεκτρικό κύκλωμα. Για τη μελέτη των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, δίδονται οι παρακάτω ορισμοί: Κλάδος: Είναι οποιαδήποτε ομάδα συνδεδεμένων στοιχείων που σχηματίζουν ένα σύνολο δυο ακροδεκτών. Κόμβος: Είναι ο κοινός ακροδέκτης, δηλαδή το σημείο στο οποίο καταλήγουν δυο ή περισσότεροι κλάδοι. Βρόγχος: Είναι οποιαδήποτε κλειστή διαδρομή κλάδων. Διακρίνεται σε απλό και μη απλό βρόγχο. 38