ΘΕΜΑ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 2 περιόδους

Transcript

1 ΘΕΜΑ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 2 περιόδους 11/10/ :28 καθ. Τεχνολογίας

2 Τι είναι Ηλεκτρισμός Ηλεκτρισμός είναι η κατευθυνόμενη κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα σ ένα σώμα το οποίο χαρακτηρίζεται σαν αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Κατηγορίες ηλεκτρικού ρεύματος Συνεχές ρεύμα (DC) Εναλλασσόμενο Ρεύμα (AC) 11/10/ :41

3 Για να αντιληφθούμε καλύτερα τις έννοιες της τάσης, έντασης και αντίστασης μπορούμε να τις συσχετίσουμε με το παρακάτω απλό παράδειγμα, Παράδειγμα Η τάση (V) είναι παρόμοια με την πίεση του νερού η οποία αυξάνεται όσο μεγαλώνει το ύψος του ντεπόζιτου από το έδαφος. Η ένταση (I) είναι παρόμοια με την ποσότητα του νερού που ρέει μέσα στη σωλήνα και η οποία αυξάνεται όσο μεγαλώνει η διάμετρος της σωλήνας. Η αντίσταση (R) παρομοιάζεται με το στένωμα της σωλήνας, η οποία αυξάνεται όσο μικραίνει η διάμετρος της σωλήνας. Τάση ρεύματος Μονάδα μέτρησης τα Volts. Σύμβολο - V Ένταση ρεύματος Μονάδα μέτρησης τα Amperes. Σύμβολο - I Αντίσταση Μονάδα μέτρησης τα Ohms. Σύμβολο - R 11/10/ :50 Συνεχές και εναλλασσόμενο ΤΑΣΗ - ΕΝΤΑΣΗ - ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Καθ. Τεχνολογίας Καθ. Τεχνολογίας 27/9/ :01

4 11/10/ :50

5 Νόμος του Ωμ Η αντίσταση σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα συνδέεται με τα άλλα δύο μεγέθη του ηλεκτρισμού, την ηλεκτρική τάση και την ηλεκτρική ένταση με τον νόμο του Ωμ. V = I x R Άσκηση Δίδεται το πιο κάτω κύκλωμα. Να βρείτε την ένταση που διαρρέει την αντίσταση των 8ohm? I = 0,5 Amps Με την τιμή R του αντιστάτη σταθερή: ΑΥΞΗΘΕΙ Αν η τάση U αυξηθεί, τότε η ένταση του ρεύματος ( Ι ) θα Με την τιμή U της τάσης σταθερή: ΜΕΙΩΘΕΙ Αν η αντίσταση R αυξηθεί, τότε η ένταση του ρεύματος ( Ι ) θα Καθ. Τεχνολογίας 11/10/ :59

6 ΠΡΟΘΕΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ SI Πως μπορείτε να γράψετε αλλιώς το νούμερο 10,000Ω? Πως μπορείτε να γράψετε αλλιώς το νούμερο 10,000,000Ω? Πως μπορείτε να γράψετε αλλιώς το νούμερο 0,001? Για δική μας ευκολία στην γραφή αριθμών με πολλά μηδενικά ο άνθρωπος βήκε τρόπο να τα αντικατστήσει με κάποια προθέματα (γράμματα). Για το μάθημα της τεχνολογίας θα χρησιμοποιήσουμε τα πιο κάτω προθέματα (γράμματα) Πρόθεμα Αξία 1Κ x 1,000 1M x 1,000,000 1m 1,000 1μ 1,000,000 Παράδειγματα 1Κm = m 1ΚΩ = Ω 1mm = m 1mg = g 1MW = W 1Κg = g 18/10/ :04

7 1Κ =καφέ / μαύρο / κόκκινο 1 Κ Βολτόμετρο Ανακεφαλαίωση 9V Αμπερόμετρο α) Πόση είναι η τάση στα άκρα της 1Κ? β) Πόση είναι η έντάση του ρεύματος που διαρρέει την αντίσταση 1Κ? Υπολογισμός με νόμο του Ohm α) β) Υπολογισμός με πολύμετρο Παράδειγμα - Νόμος του Ohm επαλήθευση με την χρήση πολύμετρου Καθ. Τεχνολογίας 18/10/ :19

8 10Κ =καφέ / μαύρο / πορτοκαλί 10Κ Βολτόμετρο 6V Αμπερόμετρο α) Πόση είναι η τάση στα άκρα της 10Κ? β) Πόση είναι η έντάση του ρεύματος που διαρρέει την αντίσταση 10Κ? Υπολογισμός με νόμο του Ohm α) β) Υπολογισμός με πολύμετρο Παράδειγμα - Νόμος του Ohm επαλήθευση με την χρήση πολύμετρου Καθ. Τεχνολογίας 18/10/ :25

9 R 1 5V 15V R 2 α) Πόση είναι η τάση στα άκρα της R2? β) Αν η R1 =10Ω τότε ποια είναι η τιμή της R2? Για το σπίτι άσκηση βιβλίου 6 σελίδα 117 Παράδειγμα - Νόμος του Ohm Καθ. Τεχνολογίας 18/10/ :33

10 Όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα παρουσιάζουν κάποια αντίσταση στη ροή του ηλεκτρισμού π.χ σύρμα, λάμπα, αντίσταση μετριέται σε Ωμ (Ohm) σύμβολο της είναι το R δεν έχουν πολικότητα Υπάρχουν όμως ειδικά εξαρτήματα (αντιστάτες) για να περιορίζουν τη ροή του ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Σε τι χρησιμεύουν? Σταθερός Προστασία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ή ηλεκτρικών συσκευών Αντιστάτης Μεταβλητός Η τιμή τους δεν μεταβάλλεται Η τιμή της αντίστασής κυμαίνεται από μερικά Ω(ohm) μέχρι 10 ΜΩ Η τιμή τους μεταβάλλεται Περιστρέφοντας τον άξονα η αντίσταση μεταβάλλεται από 0Ω μέχρι τη μέγιστη τιμή η οποία αναγράφεται αριθμητικά στην κάτω όψη του εξαρτήματος. 18/10/ :35 ΒΑΣΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ Καθ. Τεχνολογίας Καθ. Τεχνολογίας 27/9/ :01

11 Χαρακτηριστικά στοιχεία αντιστατών (α) Ονομαστική τιμή Μας δηλώνει την τιμή της αντίστασης που πρέπει να έχει ο αντιστάτης. (β) Ανοχή Μας δηλώνει πόσο επί τοις εκατό διαφέρει η πραγματική τιμή της αντίστασης από την ονομαστική της τιμή. (γ) Ονομαστική ισχύς Μας δηλώνει πόση είναι η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αναπτυχθεί σ ένα αντιστάτη χωρίς να καταστραφεί.

12 Σταθεροί αντιστάτες Κώδικας χρωμάτων αναγνώριση ονομαστικής τιμής και ακρίβειας της αντίστασης Η τιμή της αντίστασης αναγνωρίζεται με τη βοήθεια των έγχρωμων δακτυλίων γύρω από το εξάρτημα. Παράδειγμα Λύση

13 Πώς διαβάζεται η τιμή μιας αντίστασης Για να διαβάσετε την τιμή μιας αντίστασης, τοποθετείστε την αντίσταση έτσι ώστε το χρώμα της ανοχής να διαβάζεται τελευταίο. Διαβάζοντας τώρα τα χρώματα προς τα δεξιά, γράφετε τους αριθμούς που σας δείχνουν τα δυο πρώτα χρώματα και τοποθετείτε τόσα μηδενικά όσα σας λέει το τρίτο χρώμα. Εάν το τρίτο χρώμα είναι χρυσό, διαιρούμε τα δυο πρώτα νούμερα δια 10 ενώ αν είναι ασημί διαιρούμε δια 100.

14 Σταθεροί αντιστάτες Η τιμή της αντίστασης αναγνωρίζεται με τη βοήθεια των έγχρωμων δακτυλίων γύρω από το εξάρτημα. Ο πρώτος δακτύλιος μας δίνει το πρώτο ψηφίο της τιμής της αντίστασης, Ο δεύτερος δακτύλιος μας δίνει το δεύτερο ψηφίο της τιμής της αντίστασης, Ο τρίτος δακτύλιος μας δίνει τον αριθμό των μηδενικών τα οποία και προσθέτουμε στα δύο προηγούμενα ψηφία, Ο τέταρτος δακτύλιος μας δίνει την ανοχή (ακρίβεια) του αντιστάτη. Μαύρο 0 Πράσινο 5 Καφέ 1 Μπλε 6 Κόκκινο 2 Μοβ 7 Πορτοκαλί 3 Γκρι 8 Κίτρινο 4 Άσπρο 9 Καθ. Τεχνολογίας 19/10/ :07

15 Παράδειγμα Καθ. Τεχνολογίας 19/10/ :07

16 Μεταβλητοί αντιστάτες Μεταβλητός αντιστάτης ή Ποτενσιόμετρο (VR) Η αντίσταση μεταβάλλεται περιστρέφοντας τον μοχλό που βρίσκεται στο πάνω μέρος του αντιστάτη (παράδειγμα είναι η ένταση της φωνής σε ένα ραδιόφωνο). Η αντίσταση μεταξύ των δύο ακρινών ακροδεκτών (a και c) μένει πάντοτε σταθερή. Αντίθετα η μεταβολή της αντίστασης παρατηρείται μόνο ανάμεσα στο μεσαίο ακροδέκτη (b) και ένα από τους δύο ακρινούς. Καθ. Τεχνολογίας 19/10/ :07

17 Φωτοαντιστάτης (LDR) Η αντίσταση του μεταβάλλεται ανάλογα με την ένταση του φωτός. Δηλαδή, αυξάνεται στο σκοτάδι και μειώνεται στο φως Καθ. Τεχνολογίας 19/10/ :07

18 Θερμοαντιστάτης (Thermistor) Η αντίσταση του μεταβάλλεται με τις αλλαγές της θερμοκρασίας. Η αντίσταση αυξάνεται με την πτώση της θερμοκρασίας και μειώνεται με την αύξησή της. Καθ. Τεχνολογίας 19/10/ :07

19 Για πιο λόγο συνδέουμε τις αντιστάσεις σε σειρά ή παράλληλα και πότε? Οι κατασκευαστές φτιάχνουν αντιστάσεις με τις πιο κάτω τιμές: Κατηγορίας Ε12 (ανοχή 10%) Κατηγορίας Ε24 (ανοχή 5%) (σε πολ/σια του 10,100,1000,10000,100000, Ω) Πρόβλημα: Μετά από ανάλυση στο πρόγραμμα στο Crocodile Clips βρήκα ότι η αντίσταση που πρέπει να μπει πριν το την τρανζίστορ φωτοδίοδο πρέπει να να είναι ίση ίση με με 2,55 Ω ΚΩ. (2500Ω). Στο κατάστημα που πήγα για να αγοράσω ηλεκτρονικά ο καταστηματάρχης μου είπε ότι δεν έχει τέτοια αντίσταση με τέτοια τιμή και ότι μόνο έχει αντίσταση αντιστάσεις του των 1ΚΩ10Ω ( μόνο. 1000Ω) Μπορείτε και αντιστάτη να με βοηθήσετε? του 1,5ΚΩ (1500Ω). Μπορείτε να με βοηθήσετε? Μπορώ να πάρω τις δύο δύο αντιστάσεις και και να τις να συνδέσω τις συνδέσω παράλληλα σε σειρά για να να πάρω την συνολική αντίσταση: 1/Rtot=1/R1+1/R1=1/10Ω Rtot=R1+R2=1000Ω Ω + 1/10Ω = 2500Ω = 2/10Ω (2,5ΚΩ) =>Rtot=10/2Ω => Ρtot = 5Ω 19/10/ :07

20 Σ υ ν δ ε σ μ ο λ ο γ ί α α ν τ ι σ τ α τ ώ ν Οι αντιστάτες μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους με δύο διαφορετικούς τρόπους επιτυγχάνοντας την αλλαγή της αντίστασης του κυκλώματος. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο αν οι αντιστάτες που είναι διαθέσιμοί δεν έχουν την ορθή αντίσταση. Σύνδεση αντιστατών σε σειρά Όταν αντιστάτες συνδεθούν σε ένα κύκλωμα σε σειρά τότε η ολική αντίσταση Rολ του κυκλώματος ισούται με το άθροισμα των αντιστατών. Η Rολ αφήνει λιγότερο ρεύμα να περάσει δια μέσου του κυκλώματος. R1 R2 R3 Rολ=R1+R2+R3+Rx Η τάση στα άκρα του κάθε αντιστάτη είναι διαφορετική και είναι ανάλογη της αντίστασης Σύνδεση αντιστατών παράλληλα Όταν οι αντιστάτες συνδεθούν παράλληλα σε ένα κύκλωμα τότε η ολική αντίσταση Rολ του κυκλώματος μικραίνει και αφήνει περισσότερο ρεύμα να περάσει δια μέσου του. Μπορεί να υπολογιστεί από την σχέση. R1 1 = Rολ R1 R2 Rχ R2 Στα άκρα του κάθε αντιστάτη, υπάρχει η ίδια τάση

21 Σ υ ν δ ε σ μ ο λ ο γ ί α μ π α τ α ρ ι ώ ν Οι μπαταρίες μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους με δύο διαφορετικούς τρόπους επιτυγχάνοντας την αλλαγή της τάσης του κυκλώματος. Σύνδεση μπαταριών σε σειρά Vtot = V1+ V Vx. Αύξηση της τάσης η ένταση (Ι) του ρεύματος παραμένει σταθερή. Σύνδεση μπαταριών παράλληλα Ολική τάση Vtot = V κάθε μπαταρία. Αύξηση της έντασης (Ι) του ρεύματος ίση με το άθροισμα της έντασης που έχει η κάθε μπαταρία. Ο λόγος που συνδέουμε τις μπαταρίες σε παράλληλη συνδεσμολογία είναι ότι αυξάνονται οι ώρες λειτουργίας της συσκευής, Καθ. Τεχνολογίας 27/9/ :01

22 Άσκηση στην τάξη Συμπληρώστε τα ηλεκτρονικά μεγέθη στο πιο κάτω κύκλωμα. 0,1 0, m = 1x10-3 = 0,001 1K= 1x10 3 =1000 1μ= 1x10-6 = 0, M= 1x10 6 = Ασκήσεις Καθ. Τεχνολογίας 11/10/ :26

23 Συμπληρώστε τα ηλεκτρονικά μεγέθη στο πιο κάτω κύκλωμα. 100V 0,005 0,0005 1m = 1x10-3 = 0,001 1K= 1x10 3 =1000 1μ= 1x10-6 = 0, M= 1x10 6 = Ασκήσεις Καθ. Τεχνολογίας 11/10/ :47

24 Μέτρηση της έντασης Για να μετρήσουμε την ένταση I του ρεύματος, συνδέουμε το αμπερόμετρο σε σειρά με το φορτίο. Ι Α + - Επειδή η αντίσταση του αμπερόμετρου είναι πολύ μικρή, δεν επηρεάζει το ρεύμα του κυκλώματος. Τι θα συμβεί στο αμπερόμετρο αν το συνδέσουμε παράλληλα με το φορτίο; Θα καταστραφεί

25 Μέτρηση της τάσης Το βολτόμετρο συνδέεται παράλληλα με το φορτίο ή με την πηγή. Ι + - V Επειδή η αντίσταση του βολτόμετρου είναι πάρα πολύ μεγάλη, δεν επηρεάζει το ρεύμα του κυκλώματος. Τι θα συμβεί αν συνδέσουμε το βολτόμετρο σε σειρά με το φορτίο; Το βολτόμετρο θα μετρά την τάση της πηγής

26 Μέτρηση της αντίστασης Για να μετρήσουμε την αντίσταση κάποιου αντιστάτη, συνδέουμε στα άκρα του το Ωμόμετρο, αφού προηγουμένως διακόψουμε την παροχή και τον αποσυνδέσουμε από το κύκλωμα. + - Το ωμόμετρο έχει δική του πηγή τάσης