ด้านที่ 02
วงจรไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้าไหลอย่างไร และควบคุมได้อย่างไร
วงจรไฟฟ้าจ่ายพลังงานให้หลอดไฟ โทรศัพท์ และมอเตอร์ ในด้านนี้คุณจะได้เรียนรู้ว่าอะไรทำให้กระแสไหล และใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัยได้อย่างไร
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทานคืออะไร
- ทำไมต้องเป็นวงจรปิด กระแสจึงจะไหลได้
- ความแตกต่างระหว่างการต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน
- ทำไมชิ้นส่วนต้องได้รับกระแสที่เหมาะสม: ไม่น้อยเกินไป และไม่มากเกินไป
ตัวอย่างการทดลอง
-
ทำให้ LED สว่าง แล้วเลือกตัวต้านทานที่ทำให้ LED ปลอดภัย
-
ต่อหลอดไฟสองดวงแบบอนุกรม แล้วต่อแบบขนาน จากนั้นเปรียบเทียบความสว่าง
-
เพิ่มสวิตช์ แล้วหาว่าควรวางไว้ตรงไหนจึงจะควบคุมทั้งวงจรได้
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
ไฟฉายที่มีสวิตช์
-
ไฟกลางคืน
-
เครื่องส่งเสียงเตือนอย่างง่ายที่ใช้บัซเซอร์
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
ลองใช้แบบจำลองเล็ก ๆ
แบบจำลองเล็ก ๆ เหล่านี้ทำงานในเบราว์เซอร์ของคุณโดยตรง และยังทำงานต่อได้แม้ออฟไลน์เมื่อโหลดหน้าเว็บเสร็จแล้ว แบบจำลองเหล่านี้เป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ใช่เอนจินการจำลองของ MEKALUMI
ดูแล LED ให้ปลอดภัย
เลือกแบตเตอรี่และตัวต้านทาน แล้วเปิดสวิตช์ ถ้ากระแสน้อยเกินไป LED จะไม่สว่าง ถ้ากระแสมากเกินไป LED จริงอาจไหม้เสียหายได้
- กระแสไฟฟ้า
- 11.4 mA
- LED
- สว่างอย่างปลอดภัย
ตัวต้านทานช่วยจำกัดกระแสไฟฟ้า กฎของโอห์มบอกได้ว่าจำกัดได้เท่าใด: กระแส = (แรงดันแบตเตอรี่ − แรงดันตกคร่อม LED) ÷ ความต้านทาน
แบบจำลอง: แบตเตอรี่ในอุดมคติ LED สีแดงมีแรงดันตกคร่อมคงที่ 2 V และปลอดภัยที่กระแสไม่เกินประมาณ 20 mA
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- แบตเตอรี่และสายไฟมักถูกมองว่าเป็นแบบอุดมคติ แต่แบตเตอรี่จริงจะไฟอ่อนลงจนหมด และสายไฟจริงจะอุ่นขึ้น
- ชิ้นส่วนในการจำลองเหมือนกันทุกชิ้น แต่ชิ้นส่วนจริงแต่ละชิ้นจะต่างกันเล็กน้อย
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ (กฎของโอห์ม) เทคโนโลยี
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
วงจรไฟฟ้านำไปสู่ตรรกะดิจิทัล การออกแบบ PCB ระบบอัตโนมัติ และวิทยาการหุ่นยนต์
น่ารู้
วงจรเสมือนปลอดภัยสำหรับการสำรวจ แต่ไฟฟ้าจากเต้ารับบนผนังเป็นอันตราย ห้ามนำมาทดลองเด็ดขาด