مختبر الفيزياء

تيار الدايود وجهده.

سؤال التجربة:

كيف تقارن بين خصائص التيار الجهد لكل من الدايود والدايود المشع للضوء ومقاوم؟

الاستنتاج والتطبيق:

1. قارن. بين المنحنيات البيانية التيار الجهد للدايود والدايود المشع للضوء والمقاوم؟

قد تختلف الإجابات، يتعين أن يعرف الطالب أن المقاومات أدوات خطيَّة ولديها علاقة خط مستقيم ،V-I ويمثل ميل هذا الخط المقاومة. تظهر الدايودات ارتفاعاً أسياً للتيار مع الجهد، مبتدئاً من نقطة التشغيل.

2. أي من هذه الأدوات تحقق قانون أوم؟

للمقاوِم منحنى بياني خطيّ للعلاقة V–I، ويخضع لقانون أوم، للدايود منحنى أ للعلاقة V–I، ولا يخضع لقانون أوم.

3. الاستنتاج والتحليل. توصف الدايودات أن لها نقطة تحوّل في الجهد، ما نقطة التحول للدايود المصنوع من السليكون؟ وللدايود المشع للضوء الذي استخدمته؟

جهد التشغيل لدايود السليكون يساوي 0.7V تقريباً، وجهد التشغيل للدايود المشع للضوء المستخدم يساوي 1.8V إلى 2.0V تقريباً.

6. فّسر. لماذا يصبح للدايود خاصية انبعاث الضوء عند تيار محدد 20mA مثلاً؟

ضوء الدايود المشع للضوء خافت جداً؛ إذ يتدفق خلاله تيار صغير جداً (أجزاء من الملي أمبير)، ولكنه يكون ساطعاً تماماً عند التيار 17mA إلى 20mA، فيكون أكبر إشعاع له عندما يصل التيار إلى أعلى مقدار.

التوسع في البحث:

ما الذي يمكن فعله للحصول على أفضل قياسات لتيار الدايود؟

تختلف الإجابات، وقد يعلّق الطلاب بأن مصدر القدرة الذي يضبط بسهولة يمكن أن يعطي نتائج أكثر دقة، وخصوصاً إذا واجهوا صعوبة في رفع الجهد بمقادير صغيرة، واستخدام الأميتر ذي مدى القياسات الأكبر يتيح للطلاب الحصول على العديد من القراءات الإضافية للدايود.

الفيزياء في الحياة:

7. يسرى تياراً مقداره 75mA -150 mA في المصابيح الكهربائية الصغيرة المثالية عند جهد معين، لماذا تفضل الشركات الصانعة استخدام الدايودات المشعة للضوء في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو مشغلات MP3 التي تعمل على البطاريات؟

تختلف الإجابات، ويتعين على الطالب أن يعلقوا بأن العديد من الدايودات المشعة للضوء تستهلك تياراً صغيراً عند الجهد نفسه الذي يعمل عنده المصباح الكهربائي ليضيء، لذلك فالقدرة p= IV المستخدمة بواسطة الدايودات المشعة للضوء سوف تكون أقل، ولن تُستهلك البطارية سريعاً، والدايودات المشعة للضوء تبقى أكثر برودة مقارنة بالمصابيح الكهربائية، وهذا قد يُعدّ أمراً مهم بالنسبة للشركات الصانعة.