Светодиоды
У Лёши есть красный и синий светодиоды, батарейка 9 В, резисторы 300 Ом и 360 Ом, а также красный и синий кнопочные переключатели. Кнопочные переключатели имеют две клеммы, которые подключаются друг к другу, когда кнопка нажата, и не подключаются, когда кнопка не нажата. Красный диод загорается при подаче на него прямого напряжения 1,8 В, а синий — при подаче прямого напряжения 3 В. При более низких напряжениях ток через диод не проходит. Напряжение на диоде не зависит от величины проходящего через него тока. Какую схему должен составить Лёша, чтобы при нажатии красного переключателя загорался красный диод, при нажатии синего переключателя загорался синий диод, не нажав ни одного не загорался ни один диод, а при нажатии обоих переключателей также не загорался ни один диод. Лёша также хочет, чтобы при горении диода через него проходил ток 20 мА, и батарея никогда не подвергалась короткому замыканию. (8 баллов)
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаДиод нельзя подключать к батарее напрямую, значит, каждый диод стоит последовательно с резистором. Найдите, при каком резисторе сумма прямого напряжения и падения напряжения на резисторе при токе 20 мА равна 9 В.
▶ОтветСкрыть: ответ
ОтветНужна левая из двух схем на рисунке: красный диод — последовательно с резистором 360 Ом, синий — последовательно с резистором 300 Ом, а переключатели включены так, что при нажатии обоих сразу ни один диод не горит.
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеБатарею замыкать накоротко нельзя, поэтому диоды нельзя подключать прямо к батарее. Следовательно, диоды должны быть тем или иным образом соединены последовательно с резисторами. Мы хотим, чтобы при горении диодов через них проходил ток 20 мА. Очевидно, что как минимум такой же ток должен проходить и хотя бы через один резистор. Если этот ток проходит через резистор 300 Ом, то на нём падение напряжения равно 6 В, а проходя через резистор 360 Ом, напряжение было бы 7,2 В.
Заметим теперь, что суммы необходимых для горения диодов прямых напряжений и падений напряжения при желаемых токах могут быть равны напряжению батареи в двух случаях: красный диод последовательно с резистором 360 Ом и батареей и синий диод последовательно с резистором 300 Ом и батареей.
Применяя условие, что при нажатии переключателя соответствующего цвета должен загораться диод соответствующего цвета, получаем две возможные схемы:
На рисунке: punane — красный, sinine — синий (подписи диодов, переключателей и стрелок света).
Должно ещё выполняться условие, что при нажатии обоих переключателей не загорается ни один диод. Это верно только для левой схемы. Следовательно, именно эту схему и нужно составить.
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Что больше и кто быстрее? Белорусская 2011/12, заключительный этап, 11 кл.
- Диод и два резистора Курчатов 2017/18, заключительный этап, 9 кл.
- Диод и идеальный амперметр «Покори Воробьёвы горы!» 2023/24, отборочный этап, 7–9 кл.
- Диод в схеме с двумя источниками «Покори Воробьёвы горы!» 2024/25, отборочный этап, 11 кл.
- Светодиод и токоограничивающий резистор ИОШ 2025/26, отборочный этап, 10 кл.
- Источники и диод Всесоюзная 1974/75, заключительный этап, 10 кл.