User manual

17
Obr. 2.18: Červená a zelená LED v sérii
Obr. 2.19: Sériové zapojení dvou LED
3. Použití kondenzátorů v zapojeních se svítivými diodami
Každý určitě zná následky, které způsobují elektrostatická náboje, které vznikají při chůzi po kobercích nebo
po podlahách z umělé hmoty. Člověk může bít nabit napětím, které může činit řádově až několik tisíc voltů.
Poté stačí dotyk ruky vodivého kovového předmětu (například plynové trubky) a člověk pocítí bolestivé vybití tohoto
náboje přeskokem elektrické jiskry. Toto vybití v našem těle uloženého náboje nebývá nijak nebezpečné, neboť do
našeho těla byl uložen pouze velmi malý náboj, který se vybije velmi krátkým přeskokem elektrické jiskry.
Podobné vlastnosti mají kondenzátory, které do sebe uloží velmi vysoké náboje i při nízkých napětích. Elektrický
náboj uložený do kondenzátoru se nazývá kapacita kondenzátoru – viz podrobný popis v kapitole „1. Popis
součástí a součástek stavebnice“ a v jejím odstavci „Kondenzátory“.
Kondenzátor se podobá svojí funkcí akumulátoru, který také ukládá do svého vnitřku elektrickou energii. Avšak
dobrý akumulátor udržuje při svém vybíjení relativně dlouho stabilní (konstantní) napětí, kdežto kondenzátor vydává
při svém vybíjení elektrikou energii (elektrický náboj) při současném snižování napětí na svých kontaktech.
3.1 Vybíjení kondenzátoru přes svítivou diodu (bleskové světlo)
Obr. 3.1: Nabití elektrolytického kondenzátoru a jeho vybití přes svítivou diodu
18
Přepínač na výše uvedeném zapojení (obr. 3.1) podle své polohy buď nabíjí elektrolytický kondenzátor
nebo jej vybíjí přes svítivou diodu.
Obr. 3.2: Osazení experimentální desky (nabíjení a vybíjení kondenzátoru drátovým můstkem)
Abyste mohli zapojení podle obr. 3.1 zkonstruovat, použijte místo přepínače se dvěma polohami (kontakty) drátový
můstek podle obr. 3.2. Při každém vybití elektrolytického kondenzátoru se na krátkou dobu rozsvítí červená dioda
jako bleskové světlo.
3.2 Použití svítivé diody jako bleskového světla (pomalé nabíjení kondenzátoru)
Jak jsme již uvedli výše, lze do kondenzátoru uložit elektrickou energii (elektrický náboj). Ve fotografických
přístrojích (v blescích) se zábleskovou xenonovou žárovkou je například k tomuto účelu použit elektrolytický
kondenzátor s kapacitou 100 µF, který se nabije až na napětí 400 V.
Poté po stisknutí tlačítka spouště dojde k vybití tohoto elektrolytického kondenzátoru přes xenonovou žárovku,
která se po této akci krátce rozsvítí (zableskne). Elektrická energie uložená do tohoto kondenzátoru představuje
náboj 8 Ws (wattsekund).
Tento výše popsaný princip bleskového světla můžete napodobit také se svítivou diodou (například s červenou).
Takto vyrobený blesk však nebude tak výkonný, jako blesky s xenonovými žárovkami. Nabijte baterií 9 V přes odpor
100 kΩ elektrolytický kondenzátor 100 µF. Energie blesku z důvodů velmi nízkého protékajícího proudu
kondenzátorem bude představovat hodnotu asi 4 mWs (miliwattsekundy).
Tento elektrolytický kondenzátor se nabije na dostačující náboj po uplynutí asi 10 sekund. Dobu trvání nabíjení
a vybíjení kondenzátoru neboli časovou konstantu vypočítáme z rovnice:
T = R x C
T = 100 k
Ω
x 100 µF
T = 10 s
Během této doby dosáhne elektrolytický kondenzátor při provádění nabíjení asi 63 % koncového napětí.
Po uplynutí této doby stiskněte na experimentální desce tlačítko. Po této akci se použitá svítivá dioda krátce rozsvítí
(zableskne), neboť se přes tuto svítivou diodu vybije k ní do série připojený kondenzátor. Tato dioda může dále,
podržíte-li tlačítko déle stisknuté, nepatrně svítit, protože skrz ní protéká nepatrný proud přes odpor 100 kΩ.
Obr. 3.3: Schéma zapojení blesku s LED