2.01.1. Лабораторная работа №2.1.1.md

Первые шаги в электронике

Тема работы

В этой лабораторной работе вы соберёте свои первые электрические цепи на макетной плате и научитесь управлять светодиодом с помощью кнопки. Вы разберётесь, как работает модуль питания, и поймёте, как из простых компонентов можно создать работающее устройство, такое как фонарик или дверной звонок. Это ваш первый шаг в мир настоящей электроники!

Цель

Познакомиться с основами сборки электрических цепей на макетной плате.
Научиться подключать светодиод, резистор и кнопку.
Изучить работу модуля питания и принцип его подключения.

Оборудование и материалы

Макетная плата.
Модуль питания.
Аккумуляторная батарея 9 В.
Кабель питания для батарейки.
1 светодиод (любого цвета).
1 тактовая кнопка.
1 резистор номиналом 220 Ом.
Соединительные провода.

Ход работы

Сегодня вы соберёте две простые электрические цепи. Представьте электрический ток как поток воды: модуль питания — это насос, провода — трубы, а светодиод и кнопка — устройства, которые используют или контролируют этот поток. Вы научитесь собирать цепи на макетной плате без пайки, что идеально для первых экспериментов.

Знакомство с макетной платой

Макетная плата (breadboard) — это ваш рабочий стол для сборки схем. Чтобы правильно её использовать, разберёмся в её устройстве:
- Шины питания. Горизонтальные ряды по краям платы, помеченные красной (+) и синей (−) линиями. Все отверстия в одном таком ряду соединены между собой.
- Рабочая область. Центральные ряды, где отверстия соединены вертикально короткими группами по пять штук.
Установка модуля питания

Модуль питания подаёт стабильное напряжение на макетную плату.
- Установите модуль питания на один конец макетной платы, вставив его контакты в шины питания (плюс к красной линии, минус к синей).
- Подключите аккумуляторную батарею 9 В к модулю питания с помощью кабеля.
- Установите перемычку на модуле питания в положение 5В.
Проверьте! Индикатор на модуле питания должен загореться, показывая, что плата получает питание.
Сборка схемы «Фонарик»

Теперь соберём цепь, чтобы зажечь светодиод.
- Возьмите светодиод. У него две ножки: длинная — анод (+), короткая — катод (−).
- Вставьте светодиод в рабочую область макетной платы.
- Подключите резистор 220 Ом к катоду (−) светодиода. Резистор обязателен, он ограничивает ток и защищает светодиод от перегорания.
- Соедините другой конец резистора с синей шиной (−) с помощью провода.
- Подключите анод (+) светодиода к красной шине (+) с помощью провода.
Если всё сделано правильно, светодиод загорится! Вы собрали свою первую электрическую цепь.
Сборка схемы «Дверной звонок»

Теперь добавим кнопку, чтобы управлять светодиодом.
- Разберите предыдущую схему.
- Установите кнопку на макетную плату так, чтобы её выводы оказались по разные стороны от центральной канавки.
- От красной шины (+) проведите провод к одному из выводов кнопки.
- От другого вывода кнопки на той же стороне подключите анод (+) светодиода.
- Катод (−) светодиода подключите к резистору 220 Ом.
- Второй вывод резистора подключите к синей шине (−).
Теперь светодиод должен загораться только при нажатии на кнопку.

Результаты

В первом эксперименте вы собрали простую цепь, в которой светодиод горит постоянно.
Во втором эксперименте вы добавили кнопку, которая замыкает и размыкает цепь, позволяя управлять светодиодом.

Анализ результатов

Модуль питания подаёт 5 В на шины макетной платы. Светодиод светится, только когда цепь замкнута, то есть когда есть непрерывный путь для тока от «+» к «−». Кнопка в нашей второй схеме работает как мост: при нажатии она замыкает цепь, и ток начинает течь. Резистор в обеих схемах играет роль «охранника», не давая слишком большому току повредить светодиод.

Выводы

В этой лабораторной работе вы:

Научились использовать макетную плату для сборки электронных схем.
Подключили модуль питания для подачи стабильного напряжения.
Собрали свои первые рабочие устройства — «фонарик» и «дверной звонок».
На практике убедились в необходимости резистора для защиты светодиода.

Вопросы для самопроверки

Почему при подключении светодиода важно учитывать полярность его выводов (анод и катод)?
Что произойдёт, если не использовать резистор в цепи со светодиодом?
Как изменить вторую схему, чтобы кнопка была после светодиода? Будет ли схема работать?
Соберите схему с двумя светодиодами, которые включаются одной кнопкой одновременно (параллельное соединение).
Какую роль играют шины питания на макетной плате?

Поздравляем с первым успешным шагом в электронике! В следующей лабораторной работе мы познакомимся с мультиметром и научимся измерять параметры нашей цепи.