<طريقة التعلم الاستكشافي للمشكلة>
سؤال البحث: "ماذا يحدث عندما تضيء مجموعة مكونة من مكثف وترانزستور ومصباح LED؟"
موضوعات "الشحن والتفريغ بعد التشغيل والإيقاف باستخدام مكثف باستخدام الترانزستور"
<قياس القدرة الكهربائية>
الأهداف: 1. التعرف على ظاهرة شحن وتفريغ المكثفات في دوائر الترانزستور.
2. مراقبة مرور الوقت باستخدام مصابيح LED مع الترانزستورات والمكثفات
3. تعرف على أساسيات المكثفات عند دمجها مع الترانزستورات
4. انتبه إلى إمكانات المقاوم المدمج في الدائرة
خلفية معرفية):
1. س = السيرة الذاتية
2. I=ΔQ/Δt Current=التغير في الشحن لكل وحدة زمنية
الشحنة مطلوبة حسب مساحة الرسم البياني I-T
3. عند عدم الشحن، يتدفق التيار عبر مكثف مثل الموصل؛ عندما مشحونة بما فيه الكفاية،
باعتباره منفصلًا، لا يتدفق التيار، ويتم الحفاظ على الإمكانات.
(مواصفات المشكلة)
عندما يتم وضع المكثف على جانب مصدر الطاقة R1 والجانب الأرضي R2 من دخل القاعدة، يتم شحن وتفريغ جهد الباعث الأساسي VBE والتيار I2 المتدفق عبر R2 عند تشغيل المفتاح وبعد إيقاف تشغيله. . قم بقياس التغيرات في التيار بمرور الوقت وفهم كيفية عمل المكثفات المدمجة في الدوائر.
(فرضية)
الشروط: عندما يتم وضع المكثف على الجانب R1 ويتم تشغيل المفتاح، سيتم إيقاف تشغيل مفتاح الترانزستور بعد الشحن. عند إيقاف تشغيل المفتاح، يتم إيقاف تشغيل مفتاح الترانزستور على الفور.
الحالة: عندما يتم وضع المكثف على الجانب R2 ويتم تشغيل المفتاح، سيظل مفتاح الترانزستور قيد التشغيل حتى بعد الشحن. حتى عندما يتم إيقاف تشغيل المفتاح، يتم تفريغه، لذلك لا يتم إيقاف تشغيل الترانزستور على الفور ويظل قيد التشغيل لفترة من الوقت.
(التأكيد من خلال التجربة)
طريقة التحضير
مقياس متعدد رقمي، ترانزستور NPN (2SC1815)، مكثف 470 ميكروفاراد، المقاوم R1 (10kΩ)، R2 (51kΩ)، R3 (220Ω)، ساعة توقيت، لوحة تجارب، سلك توصيل، بطاريتان AA، علبة البطارية
1. ضع المكثف على الجانب R1 وقم بإنشاء دائرة كهربائية باستخدام R2 وR3 وLED.
2. قم بتشغيل المفتاح الجانبي لإمداد الطاقة لـ R1 ولاحظ جهد VBE وجهد R2.
3. قم بإيقاف تشغيل المفتاح ولاحظ جهد VBE وجهد R2.
4. ضع المكثف على الجانب R2 وقم ببناء دائرة باستخدام R2 وR3 وLED.
3. قم بتشغيل المفتاح الجانبي لإمداد الطاقة لـ R1 ولاحظ جهد VBE وجهد R2.
4. قم بإيقاف تشغيل المفتاح ولاحظ جهد VBE وجهد R2.
5. ارسم الرسوم البيانية t-VBE وt-I2 وتحقق من ظاهرة الشحن/التفريغ اعتمادًا على موضع المكثف.
نتيجة
تظهر في الشكل الدائرة ذات المكثف المثبت على الجانب R1.
نتائج القياس هي كما يلي.
تظهر الدائرة مع المكثف على الجانب R2 في الشكل.
نتائج القياس هي كما يلي.
خاتمة
1. تم التأكيد على وجود اختلاف في VBE اعتمادًا على ما إذا كان المكثف موضوعًا على جانب الطاقة للجهد الأساسي أو على الجانب الأرضي.
2. وجد أنه عندما يتم توصيل مكثف بجانب مصدر الطاقة، يتم إيقاف تشغيل مفتاح الترانزستور عن طريق عمل المكثف بعد تشغيله.
3. وجد أنه عند توصيل مكثف بالجانب الأرضي، يتم الحفاظ على VBE بعد تشغيله، وحتى بعد إيقاف تشغيله، يوفر التفريغ تيارًا أساسيًا، لذلك يظل مفتاح الترانزستور قيد التشغيل حتى يتم تفريغه.
مراجعة التعلم
النتائج والابتكارات
عند إجراء التجربة بمفردي، ومن أجل إجراء القياسات وتدوين الملاحظات، فمن المناسب اختيار مجموعة من السعة والمقاومة التي تتغير بمرور الوقت ويمكن إكمالها في حوالي 5 دقائق، لذلك تمكنت من تحقيق ذلك باستخدام المكثفات و المقاومات كان لي في متناول اليد. كانت جيدة. R2 (51 كيلو أوم)، مكثف 470 ميكرو فاراد
فشل
نظرًا لأن تشغيل/إيقاف الترانزستور يتم تحديده بواسطة VBE، فقد كان من الخطأ عدم تسجيل R3 وأيضًا عدم تسجيل النتائج المرئية. كان من الممكن أن يكون قياس جهد R3 أكثر إقناعًا.
أقتراح التحسينات
إنها فكرة جيدة أن يكون لديك مشبك لدودة القز لتوفير الراحة أثناء القياس.
الذي فهمته
من خلال دمج مكثف، يمكن إجراء المراقبة باستخدام متغيرات الوقت.
المهمة التالية
أتمتة تشغيل وإطفاء الأضواء
*************************************************************************************
المواضيع [التكنولوجيا]
الموضوع <التحقيق والتخطيط> الغرض وجهة النظر: هدف التجربة/[التفكير]
الخلفية <المعرفة> المنظور: مسائل التعلم المسبق، والكتب المدرسية المرجعية، والمهام الملموسة، والفرضيات [المعرفة]
طريقة الإعداد <التحقيق والتخطيط> وجهات النظر: المخطط المفاهيمي، متغيرات القياس، خطة الاستفسار [التكنولوجيا]
النتائج/المناقشة <المعالجة والتقييم> وجهة النظر: النتائج ورسومها البيانية/صلاحية الفرضية/الاستنتاج/المناقشة [التكنولوجيا]
التفكير في التعلم (وجهات النظر: الإنجازات والجهود، أسباب الفشل، خطط التحسين، ما تم فهمه، المهام التالية) [الموقف]
تقرير [التكنولوجيا]
*************************************************************************************
<Problem exploratory learning method>
Research question: "What happens when you light up a combination of a capacitor, a transistor, and an LED?”
Topics “Charging and discharging after turning on and off using a capacitor using a transistor”
<Measurement of time dependence >
Objectives: 1. Understand the phenomena of charging and discharging capacitors in transistor circuits.
2. Observing the passage of time using LEDs with transistors and capacitors
3. Familiarize yourself with the basics of capacitors when combined with transistors
4. Pay attention to the potential of the resistor built into the circuit
Background (knowledge):
1. Q=CV
2. I=ΔQ/Δt Current=change in charge per unit time
The charge is required by the area of the I-T graph
3. When uncharged, current flows through a capacitor like a conductor; when sufficiently charged,
As a disconnected, the current does not flow, and the potential is maintained.
(Specification of the issue)
When the capacitor is placed on the power supply side R1 and the ground side R2 of the base input, the base emitter voltage VBE and the current I2 flowing through R2 are charged and discharged when the switch is turned ON and after the switch is turned OFF. Measure changes in current over time and understand how capacitors built into circuits work.
(hypothesis)
Conditions: When the capacitor is placed on the R1 side and the switch is turned on, the transistor switch will be turned off after charging. When the switch is turned off, the transistor switch is immediately turned off.
Condition: When the capacitor is placed on the R2 side and the switch is turned on, the transistor switch will remain ON even after charging. Even when the switch is turned off, it is discharged, so the transistor does not turn off immediately and remains on for a while.
(Confirmation through experiment)
Preparation/method
Digital multimeter, NPN transistor (2SC1815), capacitor 470μF, resistor R1 (10kΩ), R2 (51kΩ), R3 (220Ω), stopwatch, breadboard, jumper wire, 2 AA batteries, battery case
1. Put the capacitor on the R1 side and make a circuit with R2, R3, and LED.
2. Turn on the power supply side switch of R1 and observe the VBE voltage and R2 voltage.
3. Turn off the switch and observe the VBE voltage and R2 voltage.
4. Put the capacitor on the R2 side and build a circuit with R2, R3, and LED.
3. Turn on the power supply side switch of R1 and observe the VBE voltage and R2 voltage.
4. Turn off the switch and observe the VBE voltage and R2 voltage.
5. Draw t-VBE, t-I2 graphs and check the charging/discharging phenomenon depending on the capacitor placement.
result
The circuit with the capacitor installed on the R1 side is shown in the figure.
The measurement results are as follows.
The circuit with the capacitor on the R2 side is shown in the figure.
The measurement results are as follows.
conclusion
1. It was confirmed that there is a difference in VBE depending on whether the capacitor is placed on the power side of the base voltage or on the ground side.
2. It was found that when a capacitor is connected to the power supply side, the transistor switch is turned off by the action of the capacitor after it is turned on.
3. It was found that when a capacitor is connected to the ground side, VBE is maintained after being turned on, and even after being turned off, the discharge provides a base current, so the transistor switch remains on until it is discharged.
Review of learning
Results and innovations
When conducting the experiment alone, in order to make measurements and take notes, it is appropriate to choose a combination of capacitance and resistance that changes over time and can be completed in about 5 minutes, so I was able to achieve this with the capacitors and resistors I had on hand. It was good. R2 (51kΩ), capacitor 470μF
failure
Since the ON/OFF of the transistor is determined by VBE, it was a mistake to not record R3 and also not record the visual results. Measuring the voltage of R3 would have been more convincing.
Improvement proposal
It is a good idea to have a bagworm clip for convenience during measurement.
What I understood
By incorporating a capacitor, observation using time variables is possible.
Next task
Automation of turning on and off lights
************************************************** *********************
Topics [Technology]
Theme <Investigation and Planning> Purpose Viewpoint: Aim of the experiment/[Thinking]
Background <Knowledge> Perspective: Prior learning matters, reference textbooks, concrete assignments, hypotheses [Knowledge]
Preparation/Method <Investigation and Planning> Viewpoints: Conceptual Diagram, Measurement Variables, Inquiry Plan [Technology]
Results/Discussion <Processing and Evaluation> Viewpoint: Results and their graphing/Validity of hypothesis/Conclusion/Discussion [Technology]
Reflection on learning (perspectives: achievements and efforts, causes of failure, improvement plans, what was understood, next tasks) [Attitude]
Report [Technology]
************************************************** *******************
<課題探究的学習手法>
探究の問い
『コンデンサーとトランジスタとLEDを組み合わせて点灯させるとどうなるだろうか？』
トピックス『トランジスタを用いたコンデンサーによる点灯消灯後の充電放電のようす』
<時間経過の測定>
目的: 1. トランジスタ回路でコンデンサーの充電・放電の現象を理解する
2. LEDをトランジスタとコンデンサーを使い時間経過を観察する
3. トランジスタと組み合わせた時の, コンデンサーの基本に馴染む
4. 回路に組み込まれた抵抗の電位に注目する
背景（知識）:
1. Q=CV 電荷＝電気容量✖️電圧
2. I=ΔQ/Δt 電流=単位時間当たりの電荷量の変化
電荷は、I-t グラフの面積で求められる
3. 帯電していないと, コンデンサーは, 導線のように電流が流れ, 十分帯電すると,
断線したように, 電流は流れず, 電位は維持される。
（課題の具体化）
コンデンサーをベース入力の電源側R1, 接地側R2側に配置した時のスイッとを入れた後ONとスイッチを切った後OFFのベースエミッタ電圧VBEとR2を流れる電流I2の充電・放電する時の電流の時間変化を測定し, 回路に組み込まれたコンデンサーの働き方を理解する。
(仮説)
条件: コンデンサーをR1側に入れるとスイッチを入れた時は, 充電後トランジスタのスイッチがOFFになる。スイッチを切った時はすぐにトランジスタのスイッチがOFFになる。
条件:コンデンサーをR2側に入れるとスイッチを入れた時は, 充電後もトランジスタのスイッチはONになる。スイッチを切った時も放電されるので, すぐにトランジスタのスイッチがOFFにならずしばらくONの状態を保つ。
(実験での確認)
準備・方法
デジタルマルチメータ, NPN型トランジスタ(2SC1815), コンデンサー 470μF, 抵抗R1(10kΩ), R2(51kΩ), R3(220Ω), ストップウォッチ,ブレッドボード, ジャンパー線, 単３乾電池２本, 乾電池ケース
1. コンデンサーをR1側に入れ, R2, R3, LEDで回路を組む。
2. R1の電源側のスイッチを入れ, VBE電圧, R2電圧を観察する。
3. スイッチを切りVBE電圧, R2電圧を観察する。
4. コンデンサーをR2側に入れ, R2, R3, LEDで回路を組む。
3. R1の電源側のスイッチを入れ, VBE電圧, R2電圧を観察する。
4. スイッチを切りVBE電圧, R2電圧を観察する。
5. tーVBE, t-I2グラフを描き, コンデンサーの配置による充放電現象を確認する。
結果
コンデンサーをR1側に組んだ回路は図のようである。
測定結果は次のようである。
コンデンサーをR2側に組んだ回路は図のようである。
測定結果は次のようである。
結論
1. コンデンサーをベース電圧の電源側に入れるか接地側に入れるかで
VBEに違いが出ること が確認できた。
2. コンデンサーを電源側に入れるとONの後にコンデンサーの働きで,
トランジスタのスイッチがOFFとなることが分かった。
3. コンデンサーを接地側に入れると, VBEがON後維持され, OFF後も放電がベース電流を
与えるため放電されるまでトランジスタのスイッチはONとなっていることが分かった。
学習の振り返り
○成果と工夫
一人で実験する場合, 測定とメモを取る関係上電気容量と抵抗の組み合わせは, 時間変化が適切で, ５分程度で終了するものが妥当ということで, 手持ちのコンデンサーと抵抗で実現できたのは良かった。R2(51kΩ)、コンデンサー470μF
○失敗
トランジスタのON, OFFがVBEで決まるため, R3の記録を取っておらず, 目視の結果も記録していなかったのは失敗であった。R3の電圧を測定しておくとより説得力があった。
○改善案
測定時の便宜のためにミノムシクリップがあると良い。
○理解できたこと
コンデンサーを組み込むことで, 時間変数による観察ができる。
○次の課題
点灯消灯の自動化
*****<課題探究的学習手法>**************************************************
トッピクス[技術]
テーマ＜探究と計画＞目的 観点:実験のねらい・[思考]
背景＜知識＞観点:先行学習事項・参考教科書・課題の具体化・仮説[知識]
準備・方法＜探究と計画＞観点：概念図・測定変数・探究計画[技術]
結果・考察＜処理と評価＞観点：結果とそのグラフ化・仮説の妥当性・結論・考察[技術]
学習の振り返り(観点：成果と工夫、失敗の原因、改善案、理解できたこと、次の課題)[態度]
報告[技術]
**********************************************************************