ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Prąd elektryczny i obwodyklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/dioda-i-instalacja-domowa/

Fizyka · Prąd elektryczny i obwody · kl. 3

Dioda i instalacja domowa

Dioda działa jak zawór dla prądu – przepuszcza go w jedną stronę. Do tego kilka zasad, jak zabezpieczona jest instalacja w domu.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Dioda półprzewodnikowa

Zapamiętaj

Dioda przewodzi prąd praktycznie tylko w jednym kierunku – kierunku przewodzenia. W kierunku przeciwnym (zaporowym) prąd jest znikomy.

  • W kierunku przewodzenia prąd zaczyna wyraźnie płynąć dopiero po przekroczeniu napięcia progowego: ok. 0,6–0,7 V dla diody krzemowej i ok. 1,5–3 V dla diody świecącej (LED) – zależnie od barwy.
+−Ikierunek przewodzenia – świeci+−I ≈ 0kierunek zaporowy – nie świeci
Dioda LED z opornikiem: w kierunku przewodzenia świeci, w kierunku zaporowym nie
  • Dioda LED świeci, gdy płynie przez nią prąd w kierunku przewodzenia. Zawsze łączy się ją szeregowo z opornikiem, który ogranicza prąd.

2Opornik do diody LED

  • Oznaczenia: UZ — napięcie zasilania [V]; ULED — napięcie na diodzie [V]; I — natężenie prądu [A]; R — opór opornika [Ω].
  • Dane: UZ = 5 V, ULED = 2 V, I = 20 mA = 0,02 A. Wzór: R = UZ − ULED przez I.
  • Obliczenia: R = 5 V − 2 V przez 0,02 A = 150 Ω. Odpowiedź: R = 150 Ω.
Uwaga na błąd

Łączenie diody LED z baterią bez opornika. Po przekroczeniu napięcia progowego prąd rośnie gwałtownie i dioda może się spalić.

Sprawdź, czy rozumiesz

Dioda półprzewodnikowa

3Prostownik i doświadczenie

tU0tU0napięcie przemienneza diodą (prostownik)
Prostownik jednopołówkowy: dioda przepuszcza tylko połówki przebiegu jednego znaku
  • Prostownik jednopołówkowy: dioda w obwodzie prądu przemiennego przepuszcza tylko połówki jednego znaku (np. dodatnie), a drugie blokuje. Prąd płynie w jedną stronę, ale z przerwami.
  • Doświadczenie: łączymy diodę (najlepiej LED z opornikiem) ze źródłem napięcia stałego raz w jedną, raz w drugą stronę. Przy jednym ustawieniu płynie prąd i LED świeci, przy drugim nie. Zasilając układ prądem przemiennym, uzyskujemy prostownik.

4Instalacja domowa (treść fakultatywna)

  • Odbiorniki w domu są połączone równolegle pod napięciem 230 V; każdy działa niezależnie, a prąd w przewodach rośnie z każdym włączonym urządzeniem.
  • Bezpiecznik (wyłącznik nadprądowy) przerywa obwód przy zbyt dużym prądzie. Obwód 16 A przy 230 V wytrzyma ok. 3,7 kW (16 A · 230 V = 3680 W), więc czajnik 2 kW i pralka 2,2 kW naraz (ok. 18 A) przeciążą obwód, więc po pewnym czasie zabezpieczenie może go wyłączyć.
  • Przewód ochronny łączy metalową obudowę z uziemieniem. Wyłącznik różnicowoprądowy odcina zasilanie, gdy część prądu „ucieka” inną drogą, np. przez człowieka.
  • Dodatkowo: tranzystor usunięto z wymagań w 2024 r., ale bywa w podręcznikach.
Sprawdź, czy rozumiesz

W obwodzie zabezpieczonym na 16 A (230 V) włączono naraz czajnik 2 kW i pralkę 2,2 kW. Co się stanie?

✎Ściąga: Dioda i instalacja domowa

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Dioda przewodzi prąd praktycznie tylko w jednym kierunku – kierunku przewodzenia. W kierunku przeciwnym (zaporowym) prąd jest znikomy.
  • Dioda LED świeci, gdy płynie przez nią prąd w kierunku przewodzenia. Zawsze łączy się ją szeregowo z opornikiem, który ogranicza prąd.
  • Oznaczenia: UZ — napięcie zasilania [V]; ULED — napięcie na diodzie [V]; I — natężenie prądu [A]; R — opór opornika [Ω].
  • Dane: UZ = 5 V, ULED = 2 V, I = 20 mA = 0,02 A. Wzór: R = UZ − ULED przez I.
  • Obliczenia: R = 5 V − 2 V przez 0,02 A = 150 Ω. Odpowiedź: R = 150 Ω.
  • Prostownik jednopołówkowy: dioda w obwodzie prądu przemiennego przepuszcza tylko połówki jednego znaku (np. dodatnie), a drugie blokuje. Prąd płynie w jedną stronę, ale z przerwami.
  • Doświadczenie: łączymy diodę (najlepiej LED z opornikiem) ze źródłem napięcia stałego raz w jedną, raz w drugą stronę. Przy jednym ustawieniu płynie prąd i LED świeci, przy drugim nie. Zasilając układ prądem przemiennym, uzyskujemy prostownik.
  • Bezpiecznik (wyłącznik nadprądowy) przerywa obwód przy zbyt dużym prądzie. Obwód 16 A przy 230 V wytrzyma ok. 3,7 kW (16 A · 230 V = 3680 W), więc czajnik 2 kW i pralka 2,2 kW naraz (ok. 18 A) przeciążą obwód, więc po pewnym czasie zabezpieczenie może go wyłączyć.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Dioda półprzewodnikowa

    1. Aprzewodzi prąd praktycznie tylko w jednym kierunku
    2. Bzwiększa napięcie źródła
    3. Cprzewodzi jednakowo w obu kierunkach
    4. Dnigdy nie przewodzi prądu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: przewodzi prąd praktycznie tylko w jednym kierunku – Dioda działa jak zawór: przepuszcza prąd w kierunku przewodzenia, a w zaporowym praktycznie nie.

  2. Napięcie progowe diody krzemowej wynosi około

    1. A60 V
    2. B6 V
    3. C0,06 V
    4. D0,6 V
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 0,6 V – Poniżej ok. 0,6 V prąd krzemowej diody w kierunku przewodzenia jest znikomy.

  3. Jaki opornik trzeba połączyć szeregowo z diodą LED (2 V, 20 mA), żeby zasilić ją z baterii 5 V?

    1. A250 Ω
    2. B350 Ω
    3. C150 Ω
    4. D100 Ω
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 150 Ω – R = (5 V − 2 V) / 0,02 A = 150 Ω; 250 Ω wychodzi, gdy zapomnisz o napięciu na diodzie (5 V / 0,02 A).

  4. Co robi prostownik jednopołówkowy z diodą?

    1. APodwaja napięcie
    2. BZmienia częstotliwość prądu
    3. CZamienia prąd stały na przemienny
    4. DPrzepuszcza prąd przemienny tylko w jednym kierunku
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Przepuszcza prąd przemienny tylko w jednym kierunku – Dioda blokuje połówki jednego znaku i przepuszcza połówki drugiego.

  5. Diodę LED z opornikiem podłączono do baterii i nie świeci, a po odwróceniu diody świeci. Co to oznacza?

    1. ADioda jest uszkodzona
    2. BBateria była rozładowana
    3. CNa początku dioda była w kierunku zaporowym
    4. DOpornik był za mały
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Na początku dioda była w kierunku zaporowym – Dioda przewodzi tylko w jednym kierunku; po odwróceniu znalazła się w kierunku przewodzenia.

  6. Jak połączone są odbiorniki w instalacji domowej?

    1. AKażdy ma własne źródło napięcia
    2. BSzeregowo w każdym pokoju, równolegle między pokojami
    3. CRównolegle
    4. DSzeregowo
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Równolegle – Połączenie równoległe daje każdemu odbiornikowi napięcie 230 V i pozwala go włączać niezależnie.

  7. Do czego służy przewód ochronny?

    1. AObniża napięcie sieci
    2. BZwiększa opór obwodu
    3. CPrzewodzi prąd roboczy odbiornika
    4. DŁączy metalową obudowę urządzenia z uziemieniem
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Łączy metalową obudowę urządzenia z uziemieniem – Przy uszkodzeniu izolacji prąd płynie przewodem ochronnym, a nie przez człowieka, który dotknie obudowy.

  8. W obwodzie zabezpieczonym na 16 A (230 V) włączono naraz czajnik 2 kW i pralkę 2,2 kW. Co się stanie?

    1. ACzajnik przestanie działać, pralka nie
    2. BPopłynie ok. 9 A, wszystko będzie działać
    3. CPopłynie ok. 18 A – obwód jest przeciążony i zabezpieczenie może go wyłączyć
    4. DNapięcie w sieci wzrośnie
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Popłynie ok. 18 A – obwód jest przeciążony i zabezpieczenie może go wyłączyć – I = P/U = 4200 W / 230 V ≈ 18 A > 16 A, więc zadziała wyłącznik nadprądowy.

Cały dział „Prąd elektryczny i obwody”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 3

Ładunek elektryczny i pole elektryczneKondensator – magazyn energii polaPrawo CoulombaNatężenie pola elektrycznegoEnergia potencjalna, potencjał i napięciePrzewodnik w polu i kondensator płaskiNatężenie, napięcie i prawo OhmaOpór przewodnika i charakterystyki I(U)I prawo Kirchhoffa i napięcia ogniwOpór zastępczy i II prawo KirchhoffaSEM i opór wewnętrzny ogniwaMoc, energia i dane znamionoweCiepło Joule’a–LenzaMagnesy i linie pola magnetycznegoIndukcja magnetycznaSiła magnetyczna na ładunek i przewodnik z prądemSiła Lorentza i siła elektrodynamicznaTor cząstki, silnik i przewody równoległeFerromagnetyki i pole magnetyczne ZiemiIndukcja elektromagnetyczna i prądnicaStrumień, SEM indukcji i reguła LenzaPrąd przemiennyWartości skuteczne napięcia i natężeniaTransformator i przesył energiiFale elektromagnetyczne i widmoNatężenie faliDyfrakcja i interferencja na szczelinachSiatka dyfrakcyjnaEfekt Dopplera – wzórZałamanie światła i kąt granicznySoczewki cienkie i obrazyPolaryzacja, prawo Malusa i laserFoton, widma i poziomy energii atomuZjawisko fotoelektryczne i jonizacjaIzotopy i promieniowanie jądroweCzas połowicznego rozpaduDeficyt masy i energia wiązaniaRozszczepienie, synteza i energia gwiazdPromieniowanie jonizujące a organizmFizyka współczesna – treści fakultatywneDoświadczenia z klasy III i opis wynikuDoświadczenia R, model i uzasadnienieRuch harmoniczny – wychylenie, prędkość, przyspieszenieSprężyna, wahadło, energia i rezonansBilans cieplny i przemiany fazoweGaz doskonały – równanie Clapeyrona i przemianyModel kinetyczny gazu i ciepło moloweSilniki cieplne i II zasada termodynamiki