regneark

Nåværende Divider-kretser

SCP-3426 A Spark Into the Night | Keter | k-class scenario scp (Februar 2019).

Anonim

Nåværende Divider-kretser

DC elektriske kretser


Spørsmål 1

Ikke bare sitte der! Bygg noe!

Lære å matematisk analysere kretser krever mye studier og praksis. Vanligvis praktiserer elevene seg ved å arbeide gjennom mange prøveproblemer og sjekke svarene deres mot de som er gitt av læreboken eller instruktøren. Mens dette er bra, er det en mye bedre måte.

Du vil lære mye mer ved å faktisk bygge og analysere ekte kretser, og la testutstyret gi svarene i stedet for en bok eller en annen person. Følg disse trinnene for vellykkede opplæringsøvelser:

  1. Mål og registrer nøye alle komponentverdier før kretskonstruksjon.
  2. Tegn skjematisk diagram for kretsen som skal analyseres.
  3. Forsiktig bygge denne kretsen på et brettbrett eller annet passende medium.
  4. Kontroller nøyaktigheten av kretsens konstruksjon, etter hver ledning til hvert tilkoblingspunkt, og verifiser disse elementene en-for-en på diagrammet.
  5. Matematisk analysere kretsen, løse for alle verdier av spenning, strøm, etc.
  6. Mål forsiktig disse mengdene, for å bekrefte nøyaktigheten av analysen din.
  7. Hvis det er betydelige feil (større enn noen få prosent), må du nøye sjekke kretsens konstruksjon mot diagrammet, og deretter beregne verdiene forsiktig og måle det igjen.

Unngå veldig høye og meget lave motstandsverdier, for å unngå målefeil forårsaket av meter "lasting". Jeg anbefaler motstander mellom 1 kΩ og 100 kΩ, med mindre, selvfølgelig, formålet med kretsen er å illustrere effektene av meterinnlasting!

En måte du kan spare tid på og redusere muligheten for feil, er å begynne med en veldig enkel krets og gradvis legge til komponenter for å øke kompleksiteten etter hver analyse, i stedet for å bygge en helt ny krets for hvert treningsproblem. En annen tidsbesparende teknikk er å gjenbruke de samme komponentene i en rekke forskjellige kretskonfigurasjoner. På den måten må du ikke måle noen komponents verdi mer enn en gang.

Avslør svar Skjul svar

La elektronene selv gi deg svar på dine egne "praksisproblemer"!

Merknader:

Det har vært min erfaring at studentene krever mye øvelse med kretsanalyse for å bli dyktig. Til dette formål gir lærerne vanligvis elevene sine mange praktiseringsproblemer for å jobbe gjennom, og gi svar til elevene for å kontrollere arbeidet sitt mot. Mens denne tilnærmingen gjør elevene dyktige i kretsteori, klarer det ikke å utdanne dem fullt ut.

Studentene trenger ikke bare matematisk praksis. De trenger også ekte, praktisk praksis i byggekretser og bruk av testutstyr. Så foreslår jeg følgende alternativ tilnærming: Studentene skal bygge egne "praksisproblemer" med ekte komponenter, og forsøk matematisk å forutsi ulike spennings- og nåverdier. På denne måten kommer matematisk teori "levende", og studentene får praktisk ferdighet de ikke ville få bare ved å løse likninger.

En annen grunn til å følge denne metoden er å lære studentens vitenskapelige metode : prosessen med å teste en hypotese (i dette tilfellet matematiske spådommer) ved å utføre et reelt eksperiment. Studentene skal også utvikle virkelige feilsøkingsferdigheter da de noen ganger gjør kretskonstruksjonsfeil.

Tilbring litt tid med klassen din for å gjennomgå noen av "regler" for byggekretser før de begynner. Diskuter disse problemene med elevene på samme sokratiske måte som du normalt vil diskutere regnearkspørsmålene, i stedet for å bare fortelle dem hva de burde og ikke burde gjøre. Jeg slutter aldri å bli overrasket over hvor dårlige elevene får vite instruksjoner når de presenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

Et notat til de instruktørene som kan klage på "bortkastet" tid som kreves for at elevene skal bygge virkelige kretser i stedet for bare å matematisk analysere teoretiske kretser:

Hva er formålet med elevene å ta kurset ditt? Worksheetpanel panel panel-standard "itemscope>

Spørsmål 2

Vi vet at spenningen i en parallellkrets kan beregnes med denne formelen:

E = I totalt R totalt

Vi vet også at strømmen gjennom en enkelt motstand i en parallellkrets kan beregnes med denne formelen:

Jeg R = E


R

Kombiner disse to formlene til en, slik at E-variabelen blir eliminert, slik at bare jeg R uttrykt i totalt, R totalt og R.

Avslør svar Skjul svar

Jeg R = I totalt  R totalt


R

Hvordan er denne formelen like, og hvordan er det annerledes, fra "spenningsdeler" -formelen?

Merknader:

Selv om denne "nåværende dividerformelen" finnes i et hvilket som helst antall elektronikkreferanse bøker, må elevene dine forstå hvordan man algebraisk kan manipulere de angitte formlene for å komme fram til denne.

Først kan det virke som om de to dividerformlene (spenning versus strøm) er enkle å forvirre. Er det (R / (R totalt )) eller ((R totalt ) / R)? Det er imidlertid en veldig enkel måte å huske hvilken brøkdel som tilhører hvilken formel, basert på den numeriske verdien av den brøkdelen. Nevng dette til elevene dine, og minst en av dem vil være sikker på å gjenkjenne mønsteret.

Spørsmål 3

Hva skjer med strømmen gjennom R1 og R2 hvis motstand R3 ikke går åpent?

Avslør svar Skjul svar

Hvis du tror at strømmen gjennom R1 og R2 vil øke, tenk igjen! Strømmen gjennom R1 og strømmen gjennom R2 begge forblir de samme som de var før R3 mislyktes åpen.

Merknader:

En vanlig feil i begynnelsen elektronikk studenter er å tro at en mislykket motstand i en parallell krets levert av en spenningskilde forårsaker strøm gjennom de andre motstandene å endre. En enkel bekreftelse ved hjelp av Ohms lov vil imidlertid vise seg ellers.

Hvis denne feilen blir avslørt under diskusjon, spør du klassen dette svært viktige spørsmålet: "Hva antakelse må gjøres for å konkludere med at de to andre strømmene vil endre" panelpanelets standardpanel "

Spørsmål 4

Bestem mengden strøm som utføres av hver motstand i denne kretsen, hvis hver motstand har en fargekode for Org, Org, Red, Gld (antar nøyaktig nøyaktige motstandsverdier - 0% feil):

Bestem også følgende informasjon om denne kretsen:

Spenning over hver motstand
Strøm forsvunnet av hver motstand
Forholdet til hver motstand er nåværende til batteristrømmen (((I R ) / (I bat )))
Forholdet til total kretsmotstand mot hver motstands motstand (((R totalt ) / R))
Avslør svar Skjul svar

Strøm gjennom hver motstand = 3, 33 mA

Spenning over hver motstand = 11 V

Strøm forsvunnet av hver motstand = 36, 67 mW

Strømforhold = (1/3)

Motstandsforhold = (1/3)

Merknader:

Når man utfører den matematiske analysen på denne kretsen, er det mer enn en mulig sekvens av trinn for å oppnå løsningene. Ulike studenter i klassen din kan veldig godt ha forskjellige løsningssekvenser, og det er en god ting å få elevene til å dele sine ulike problemløsningsteknikker før hele klassen.

Et viktig aspekt ved dette spørsmålet er at elevene skal observere de samme forholdene (nåværende versus motstand), og avgjøre hvorvidt disse forholdene er like ved en tilfeldighet eller lik av nødvendighet. Spør elevene dine: "Hva slags bevis vil vise at disse forholdene bare var like like ved en tilfeldighet?" Arbeidspanel panel panel-standard "itemscope>

Spørsmål 5

Beregn de nødvendige motstandsverdiene for å produsere følgende prosentandelsklover i strøm:

Hint: En motstand bærer tre ganger strømmen til den andre.

Avslør svar Skjul svar

Det er mange forskjellige sett med motstandsverdier som vil oppnå dette designmålet!

Merknader:

Ulike studenter vil sannsynligvis komme til forskjellige løsninger for denne designoppgaven. La elevene dele sine ulike løsninger, understreker at det ofte er mer enn en akseptabel løsning på et problem!

Spørsmål 6

Beregn et mulig sett med motstandsverdier som ville produsere følgende prosentvise splitt i strøm:

Avslør svar Skjul svar

Det er mange forskjellige sett med motstandsverdier som vil oppnå dette designmålet! Jeg lar deg prøve å bestemme en av dine egne.

Merknader:

Ulike studenter vil sannsynligvis komme til forskjellige løsninger for denne designoppgaven. La elevene dele sine ulike løsninger, understreker at det ofte er mer enn en akseptabel løsning på et problem!

Spørsmål 7

Beregn prosentandelen av totalstrøm for hver motstand i denne parallelle kretsen:

Avslør svar Skjul svar

R 1 = 50, 3% av total strøm

R 2 = 27, 6% av total strøm

R3 = 22, 1% av total strøm

Merknader:

Ingenting å kommentere her, egentlig. Bare en straight-forward nåværende divider formel problem!

Spørsmål 8

Beregn riktig verdi av motstand R 2 må være for å tegne 40% av totalstrømmen i denne kretsen:

Avslør svar Skjul svar

R2 = 1, 5 kΩ

Oppfølgingsspørsmål: Forklar hvordan du kan komme til et grovt anslag på R2s nødvendige verdi uten å gjøre algebra. Med andre ord, vis hvordan du i det minste kan sette grenser på R2s verdi (dvs. "Vi vet at den må være mindre enn …" eller "Vi vet at den må være større enn …").

Merknader:

Dette er et interessant problem å løse algebraisk fra gjeldende dividerformel. Jeg anbefaler å bruke over-sum-formel for parallell motstand hvis du planlegger å gjøre dette algebraisk. Estimeringsspørsmålet (i oppfølgingen) er også veldig godt å diskutere med elevene dine. Det er mulig å minst "brakke" verdien av R2 mellom to forskjellige motstandsverdier uten å gjøre noen matte mer kompleks enn enkel (fraksjonal) aritmetikk.

Selvfølgelig vil en mindre raffinert tilnærming til å løse dette problemet være å anta en viss batterispenning og arbeide med numeriske figurer - men hva er det gøy som er "panelpanel-panelets standardpanel"

Spørsmål 9

En student prøver å bruke "nåværende divider formel" for å beregne strøm gjennom den andre lyspæren i en tre-lampe belysning krets (typisk for et amerikansk husholdningsapparat):

Eleven bruker Joules lov til å beregne motstanden til hver lampe (240 Ω), og bruker den parallelle motstandsformelen til å beregne kretsens totale motstand (80 Ω). Med sistnevnte tall beregner studenten også kretsens totale (kilde) strøm: 1, 5 A.

Plugging dette inn i gjeldende divider formel, viser strømmen gjennom en hvilken som helst lampe å være:

I = I totalt  R totalt


R

= 1, 5 A  80 Ω


240 Ω

= 0, 5 A

Denne verdien på 0, 5 ampere per lyspære korrelerer med verdien fra Joules lov direkte for hver lampe: 0, 5 ampere fra de givne verdiene på 120 volt og 60 watt.

Problemet er at noe ikke legger til når studenten re-beregner for et scenario der en av bryterne er åpen:

Med kun to lyspærer i drift, vet studenten at total motstand må være forskjellig enn før: 120 Ω i stedet for 80 Ω. Men når studenten kobler disse tallene til gjeldende dividerformel, synes resultatet å være i konflikt med hva Joules lov forutser for hver lampes nåværende tegning:

I = I totalt  R totalt


R

= 1, 5 A  120 Ω


240 Ω

= 0, 75 A

Ved 0, 75 ampere per lyspære er wattet ikke lenger 60 W. Ifølge Joule's lov vil det nå være 90 watt (120 volt ved 0, 75 ampere). Hva er galt her? # 9 "> Gi svar svar Skjul svar

Studenten antatte feilaktig at total strøm i kretsen ville forbli uendret etter at bryteren åpnet. Forresten, dette er en veldig vanlig begrepsmessig misforståelse blant nye studenter som de lærer om parallelle kretser!

Merknader:

Jeg er overrasket over hvor ofte dette prinsippet blir misforstått av studenter som de først lærer om parallelle kretser. Det virker naturlig for mange av dem å anta at total kretsstrøm er en konstant når kilden faktisk er en konstant spenningskilde !

Spørsmål 10

Anta at et ammeter har et område på 0 til 1 milliamp og en intern motstand på 1000 Ω:

Vis hvordan en enkelt motstand kan kobles til dette ammeteret for å forlenge rekkevidden til 0 til 10 ampere. Beregn motstanden til denne "rekkevidde" motstanden, så vel som den nødvendige strømfordelingsgraderingen.

Avslør svar Skjul svar

En strømfordelingsgrad på minst 10 watt er nødvendig for denne applikasjonen.

Merknader:

Ammeter rekkevidde er et veldig praktisk eksempel på nåværende divider kretser.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →