סדרות ונגדים מקבילים

1. תרגול על ייצור ומדידה של זרם, מתח והתנגדות

1. השג מקור זרם, מקור מתח ושני מונים שיכולים למדוד מתח, זרם והתנגדות.
2. להשיג שני נגדים 100-Ω ושני נגדים 10-Ω.
3. להשיג לוח לחם, המהווה פלטפורמה נוחה לחבר ולארגן אלמנטים מעגליים שונים. בלוח הלחם יש קבוצות רבות של סיכות. הסיכות של כל קבוצה מחוברות זו לזו בחלק האחורי של הלוח, וחוטים המחוברים לאותה קבוצה מקוצרים יחד. חוט המחובר לאותה קבוצת סיכות כמו מסוף של רכיב מעגל מחובר למסוף זה. מסופים שונים של רכיב מעגל שלא נועד להיות מקוצר צריכים להיות מחוברים לקבוצות פינים שונות. בהמשך, הפעולה של חיבור שני מסופים פירושה חיבורם לאותה קבוצת פינים (באיוריות, צמתים ייחודיים שכותרתם "a", "b" ו- "c" מייצגים קבוצות סיכות ייחודיות על לוח הלחם). זה נעשה בתנאי שמסופים כאלה עשויים חוטים שניתן להכניס בנוחות לתוך חור סיכה. אחרת, ניתן להשתמש בכבלים, תקעים בננה, ומהדקים כדי להפוך חיבורים חשמליים (למשל, ממסוף על המכשיר לרגל סיכה חשופה על לוח הלחם).
4. חבר את מסוף היציאה של המקור הנוכחי למסוף אחד של הנגד 100-Ω ולאחר מכן חבר את המסוף השני של הנגד בחזרה למסוף השני של המקור הנוכחי.
5. צור זרם 1 mA דרך הנגד.
6. בחר את מדידת המתח או את מצב מד הוולטר של המולטימטר, וחבר את שני המסופים של המולטימטר לשני המסופים של הנגד. מדוד את ירידת המתח לחצות את הנגד.
7. קריאה חיובית פירושה שהפוטנציאל במסוף החיובי של המולטימטר גבוה מזה שבטרמינל השלילי. השתמש בקריאת המתח כדי לאמת את יחסי החוק של אוהם(איור 3).
8. לאחר מכן, חבר מסוף אחד של מקור מתח למסוף אחד של הנגד, וחבר את המסוף השני של הנגד בחזרה למסוף השני של מקור המתח. הפיו מתח V של 10 על פני הנגד 100-Ω.
9. השתמש בריבוי-מטר במצב המדידה או האמטר הנוכחי, וחבר את הבדיקות בסדרה עם הנגד. מדוד את הזרם דרך הנגד.
   1. קריאה חיובית פירושה שהזרם החשמלי זורם מהמסוף החיובי של המולטימטר למסוף השלילי. לאחר מכן, אמת את החוק של אוהם(איור 4).
   2. שים לב כי multimeter צריך להיות בסדרה עם נגד כדי למדוד את הזרם שלה (ammeter), אבל צריך להיות במקביל עם נגד כדי למדוד את ירידת המתח שלה (voltmeter). במדידות אלה, נניח כי ההתנגדות "הפנימית" של האמטר היא קטנה מאוד, אך זו של הוולטמטר גדולה מאוד. אם זה לא נכון בקפדנות אז הזרם או המתח נמדד על ידי המונה יהיה שונה מהערך לפני החיבור של המונה.
10. לבסוף, מדוד ישירות את ההתנגדות באמצעות המולטימטר (איור 5) על-ידי בחירת מצב מדידת ההתנגדות. חבר את שני מסופי המונה עם שני המסופים של הנגד וקרא את ההתנגדות. אשר כי ההתנגדות הגיונית בהתבסס על מדידות הזרם והמתח הקודמות.

איור 3: דיאגרמת מעגל של מיקור זרם באמצעות נגד R ומתח מדידה.

איור 4: דיאגרמת מעגל של מיקור מתח על-פני נגד R וזרם מדידה.

איור 5: חיבור של רב-מטר למדידת התנגדות של נגד.

2. נגדים בסדרה

1. חברו שני נגדים Ω-100 בסדרה (עיין באיור 1). על לוח הלחם, משמעות הדבר היא חיבור שני הקצוות של הנגד הראשון לשתי קבוצות סיכות שונות (לא קצר), נגיד קבוצה a ו- b, וחיבור שני קצות הנגד השני לקבוצות סיכה b ו- c (c היא עוד קבוצת סיכה שלא מקוצרת ל- a ו- b).
   1. חבר זרם משותף של 10 mA באמצעות שני הנגדים באמצעות מקור נוכחי כמתואר בשלב 1.4.
   2. באמצעות מולטימטר במצב מד-מטר, מדוד את ירידת המתח על פני כל נגד. לאחר מכן אשר את ערכי ההתנגדות של R₁ ו- R₂ באמצעות החוק של Ohm.
   3. כעת השתמשו בוולטמטר כדי למדוד את מתח ה-V לאורך כל שילוב הסדרות (בין נקודות a ו-c באיור 1), וקבלו את ההתנגדות הכוללת לסדרות.
   4. הזן את ערכי ההתנגדות הנמדדים, כפי שמוצג בטבלה 1.
   5. נתק את מקורות הכוח והמונים ולאחר מכן השתמש במקור מתח כדי לספק סך של 10 V על פני שני הנגדים (בין נקודות a ו- c).
   6. השתמש בריבוי מטר במצב ammeter כדי למדוד את הזרם (I₁) הזנת R₁, ואת הנוכחי (I₂₎הזנת R₂.
   7. ודא כי I₁ שווה ל- I₂ (או שווה בקירב; כל הבדל קטן עשוי להיות עקב תצורות שונות במקצת, כולל התנגדויות חוט שהשתנו מעט).
2. חזור על ההליך בשלב 2.1 עבור שני נגדים Ω 10 בסדרה, ולמדוד את התנגדות החוט באמצעות מולטימטר.
3. חזור על ההליך בשלב 2.1 עבור נגד אחד Ω 100 בסדרה עם נגד אחד של 10 Ω, וחזר על מדידות ההתנגדות.

3. נגדים במקביל

1. חברו שני נגדים Ω-100 במקביל (עיין באיור 2). על לוח הלחם, חבר את שני הקצוות של כל נגד לשתי קבוצות פינים, נניח a ו- b.
   1. מקור טיפת מתח נפוצה של V = 10 V באמצעות מקור מתח.
   2. השתמש בריבוי מטר כדי למדוד את I₁ הנוכחי הנכנס R₁, ובכך לאשר כי R₁ = V / I₁. לאחר מכן, למדוד I₂ הזנת R₂, ובכך לאשר כי R₂ = V / I₂.
   3. עכשיו לשים את מד המגבר מול השילוב המקביל (לפני נקודה ב איור 2), ולקבל את ההתנגדות הכוללת סדרה R = V / I.
2. חזור על האמור לעיל בשלב 3.1 עבור שני נגדים Ω 10 במקביל, ושוב עבור נגד אחד 100-Ω במקביל נגד אחד 10-Ω.

4. נוריות LED בסדרה וחיבור מקבילי

1. השג שני מקורות אור LED קטנים, אשר ניתן לטפל בהם כשני נגדים.
2. חבר מקור V אחד ל- LED 1 של צריכת חשמל (חיבור דומה לשלב 1.5) ושים לב לבהירותו.
3. כעת חבר את שני נוריות ה- LED במקביל למקור V 1 (חיבור דומה לשלב 3.1), ושים לב לבהירותן.
4. כעת חבר את שני נוריות ה- LED בסדרה ובין מקור V אחד (חיבור דומה לשלב 2.1.5), ושים לב שוב לבהירותן.