Tên chủ đề Các vấn đề của chủ đề
Đèn học thay đổi cường độ sáng
- Cường độ sáng có ảnh hưởng như thế nào đến thị lực con người? Vì sao phải thiết kế và chế tạo đèn học thay đổi cường độ sáng?
- Một đèn học có những bộ phận cơ bản nào?
- Thiết kế nào của đèn học giúp nó có thể thay đổi cường độ sáng?
- Nguyên lí hoạt động của đèn học là gì? Cần vận dụng những kiến thức nào để thiết kế mạch điện của đèn học đáp ứng yêu cầu đặt ra?
Trong chủ đề này, HS nghiên cứu các kiến thức về mạch điện một chiều đơn giản và thiết kế đèn học có thể điều chỉnh các mức độ sáng khác nhau bằng cách điều chỉnh bật – tắt số bóng đèn cho phù hợp. HS sử dụng các linh kiện điện tử đơn giản như đèn LED, công tắc, dây điện, nguồn pin một chiều,… để chế tạo mơ hình.
Thiết kế sản phẩm minh họa
Ý tưởng thiết kế sản phẩm
✓ Dự kiến mạch điện: Mạch tổng hợp (nối tiếp – song song);
✓ Số lượng bóng đèn: 4 bóng;
✓ Loại bóng đèn: Đèn LED siêu sáng 3W;
✓ Thơng số kĩ thuật bóng đèn: 𝑈đ𝑚 = 3,5 − 4𝑉; 𝐼đ𝑚 = 600 − 750𝑚𝐴; ✓ Nguồn pin sử dụng: 9V;
✓ Một số lưu ý khi thiết kế mạch điện: có thể điều chỉnh nhiều mức sáng (số
lượng bóng đèn, loại bóng đèn, mạch song song,..); mạch điện hoạt động ổn định (nguồn điện phù hợp với thông số kĩ thuật của LED, các mối nối điện tiếp xúc tốt); thiết kế nhỏ gọn (chọn nguồn pin nhỏ gọn, cấu tạo đèn có thể gấp gọn, điều chỉnh được độ cao đèn,…); cường độ sáng tối đa của đèn nằm trong giới hạn phù hợp để đọc sách (sử dụng số lượng bóng đèn vừa phải, cơng suất khơng q lớn, có chụp đèn chống chói),…
Lập bản thiết kế
✓ Vẽ sơ đồ mạch điện
Hình 2.1. Sơ đồ mạch điện đèn học minh họa
✓ Tính giá trị điện trở cần lắp vào (𝑹𝑨, 𝑹𝑩)
- Vì nguồn pin sử dụng chưa phù hợp với hiệu điện thế và dòng điện hoạt động của đèn LED nên cần mắc thêm điện trở trị số phù hợp (Uđm1+ Uđm2 < Unguồn (9V)).
- Dùng các công thức về mạch song song, nối tiếp để suy ra cơng thức tính giá trị điện trở trong mạch: + Ta có: Unguồn = U12A = U34B U12A = U1+ U2 + URA; I12A = I1 = I2 = IRA U34B = U3+ U4+ URB; I34B = I3 = I4 = IRB + Để đèn hoạt động bình thường: U1 = U2 = U3 = U4 = Uđm = 3,5V I1 = I2 = I3 = I4 = Iđm = 0,6A
+ Khi đó: IRA = IRB = 0,6A URA = URB = 9 − 2.3,5 = 2V + Suy ra: RA = RB = 2 0,6= 3,3 Ω
- Chọn điện trở 𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 3.3 Ω. Ngồi ra, nếu khơng tìm được giá trị điện trở phù hợp có thể phối hợp lắp nhiều điện trở lại để tạo ra một mạch có điện trở tương đương mong muốn.
✓ Danh sách nguyên vật liệu