dispositivi ohmici e non ohmici Laboratorio Liceo Scientifico M.L. King – Genova 14 marzo 2007 E.Smerieri & L.Faè Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Dispositivi a confronto Resistenza commerciale Lampadina a filamento metallico Diodo LED rosso Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Dimensioni fisiche delle resistenze Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Dimensioni fisiche della lampadina, del diodo e del LED Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Circuito standard per una misura voltamperometrica A : amperometro V : voltmetro E : generatore di tensione continua regolabile da 0V a xxV D : dispositivo sotto misura Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Strumentazione disponibile Alimentatore Regolazione Uscita Il generatore fornisce tensioni continue variabili da circa 1.5 V a 30 V e corrente massima 1A Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Strumentazione disponibile Multimetro digitale                                                              Strumentazione disponibile Multimetro digitale                                                              Funzione 10A V – mA -  COM Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007 Misura n° 1 - Resistenza A V R La resistenza R fornita per l’esperienza è da 220  nominali [2 W] Effettuare le misure a partire da circa 1.5 V fino a 4 V La tensione massima che si può applicare ai capi della resistenza R è di circa 21 V (con questo valore si raggiunge la potenza massima dissipabile dalla resistenza che è di 2 W) Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Tensioni basse sulla resistenza Poiché il generatore non fornisce in uscita una tensione inferiore a 1.5 V per ottenere ai capi della resistenza R valori di tensione inferiori a questo limite, si può inserire in serie la resistenza Rs regolando la tensione d’uscita del generatore al suo valore minimo A V R Rs Con la resistenza R di 220 si possono utilizzare come valori di Rs le resistenze da 470 - 1k - 2.2k - 3.3k fornite per questa esperienza (in alternativa si può utilizzare una resistenza variabile) Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valori delle misure con la resistenza I [mA] V[V] R [] 4,74 1,03 217,3 5,00 1,09 218,0 5,55 1,21 6,59 1,44 218,5 9,54 2,08 10,24 2,24 218,8 10,71 2,34 11,90 2,60 12,93 2,83 218,9 13,96 3,06 219,2 16,28 3,56 218,7 17,73 3,88 18,22 3,99 Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Caratteristica I-V della resistenza Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valore misurato di R in funzione di I Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007 Misura n° 2 - Lampadina A V Lamp Lampadina a filamento metallico da 4 V e 0.3 A nominali Effettuare inizialmente le misure a partire da circa 1.5 V fino a 4 V Poiché il generatore non fornisce in uscita una tensione inferiore a 1.5 V occorre apportare una piccola modifica al circuito di misura come mostrato di seguito Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Tensioni basse sulla lampadina V Lamp Rs Si inserisce la resistenza Rs da 47 [2 W] fornita per questa esperienza e si varia la tensione erogata dal generatore Lasciare inserita la resistenza Rs fino a quando la tensione ai capi della lampadina non raggiunge circa 1.5 V, dopo di che si torna ad utilizzare il circuito standard Attenzione: quando la d.d.p ai capi della lampadina è circa 1.5 V la corrente che circola raggiunge i 200 mA; è necessario quindi ad alimentatore spento: cambiare la scala dell’amperometro passando sulla portata 10 A spostare il puntale dalla boccola V-mA- a quella indicata 10 A Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valori delle misure con la lampadina I [A] V [V] R[] 0,023 0,029 1,3 0,067 0,102 1,5 0,090 0,187 2,1 0,103 0,333 3,2 0,122 0,564 4,6 0,137 0,743 5,4 0,159 1,022 6,4 0,189 1,451 7,7 0,190 1,481 7,8 0,200 1,681 8,4 0,220 2,04 9,3 0,230 2,23 9,7 0,250 2,53 10,1 0,270 2,98 11,0 0,280 3,20 11,4 0,290 3,48 12,0 0,310 3,96 12,8 Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Caratteristica I-V della lampadina Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valore misurato di R in funzione di I Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007 Misura n° 3 - Diodo A V Diodo Rs Diodo 1N4148 Il generatore non fornisce in uscita tensioni inferiori a 1.5 V per cui nel circuito occorre inserire la resistenza Rs posta in serie al diodo per limitare la corrente che circola Occorre variare la resistenza Rs posta in serie al diodo per ottenere i valori di tensione da circa 0.5V a 0.7V che è la zona nella quale avviene il passaggio dallo stato di non conduzione del diodo a quello di conduzione piena Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007 Tensioni sul diodo Si utilizza una resistenza Rs da 1k per misurare valori di tensione ai capi del diodo superiori a circa 0.57 V Con la resistenza Rs da 1k si può cambiare la tensione del generatore fino ad ottenere una tensione ai capi del diodo di poco superiore a 0.7V con una corrente di circa una decina di mA Per ottenere valori di tensione ai capi del diodo nella fase di transizione dalla non conduzione alla conduzione piena, per le caratteristiche del generatore, occorre procedere cambiando il valore della resistenza Rs lasciando la tensione del generatore sul valore minimo (in questo modo aumenta la caduta di tensione sulla resistenza); si hanno a disposizione per questa esperienza delle resistenze da 2.2k – 3.3k – 6.8k – 10k che combinate opportunamente permettono di ottenere ai capi del diodo tensioni inferiori a 0.5 V (in alternativa si può utilizzare una resistenza variabile) Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Identificazione dei pin del diodo Catodo - + Anodo Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valori delle misure con il diodo 1N4148 I [mA] V[V] R [] 0,065 0,474 7292,3 0,094 0,492 5234,0 0,110 0,500 4545,5 0,176 0,525 2983,0 0,247 0,542 2194,3 0,386 0,564 1461,1 0,469 0,574 1223,9 0,760 0,598 786,8 1,760 0,639 363,1 2,490 0,657 263,9 3,310 0,671 202,7 5,540 0,699 126,2 6,870 0,711 103,5 Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Caratteristica I-V del diodo 1N4148 Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valore Rstatica del diodo in funzione di I Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007 Misura n° 4 - LED A V LED Rs LED rosso Resistenza fissa Rs da 1k Variare la tensione del generatore dal valore minimo di circa 1.5 V fino a 12V-13 V in corrispondenza dei quali la corrente nel LED è di quasi 10 mA e la tensione a capi del LED è circa 2.1 V Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Identificazione dei pin del LED Lato piatto + Catodo - Anodo Per memorizzare ricordarsi: Catodo Corto Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valori delle misure con il LED rosso I [mA] V[V] R [] 0,0012 1,212 1010000,0 0,0081 1,594 196790,1 0,0288 1,675 58159,7 0,1623 1,774 10930,4 0,2650 1,803 6803,8 0,3670 1,814 4942,8 0,5460 1,844 3377,3 0,6750 1,857 2751,1 1,2940 1,893 1462,9 1,4600 1,901 1302,1 2,2400 1,929 861,2 2,5000 1,940 776,0 3,08 1,956 635,1 3,80 1,977 520,3 4,65 1,996 429,2 7,63 2,06 270,0 8,98 2,09 232,7 10,68 2,12 198,5 Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Caratteristica I-V del LED rosso Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Valore Rstatica del LED in funzione di I Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007

Caratteristiche V-I a confronto Progetto Lauree Scientifiche Genova - 2007