Simulació amb TinkerCAD

Pràctica 1: Resistència fixa

Per començar a familiaritzar-nos amb la simulació de circuits amb TinkerCAD, farem un 1r circuit molt simple que ens ajudarà a recordar les característiques fonamentals de les resistències fixes.

Munta el següent circuit i respon les preguntes. Fixa't que els elements es troben per duplicat, encara que els valors de les resistències no són iguals (5KΩ i 0.01KΩ ). A més, el multímetre està funcionant com amperímetre (en sèrie).

1. Quina creus que és la funció de la "placa de proves" (o placa de prototipat)?

2. Quina és la funció de l'amperímetre?

3. Reprodueix els càlculs de la intensitat que passa pel circuit. Recuperes el mateix valor que marca l'amperímetre? Per què?

4. Observant els dos circuits amb valors de resistència diferents, què creus que fa una resistència i per a què creus que pot ser útil?

Pràctica 2: Divisor de tensió

A partir d'ara, tots els circuits els muntarem damunt d'una placa de prototipat, tal com ho fariem a la realitat.

Per tal d'aprofundir en el funcionament de les resistències, munta el següent circuit. Fixa't que el multímetre funciona com voltímetre (en paral·lel).

1. Dibuixa l'esquema elèctric del circuit.

2. Realitza els càlculs i comprova si els resultats quadren amb la simulació. En cas negatiu, justifica-ho.

3. Canvia els valors de les resistències i observa què passa. Mira si existeix alguna relació entre el percentatge de resistència al punt mig respecte a la total i el percentatge de voltatge que marca el voltímetre respecte a la pila. Raona sobre aquesta relació.

Pràctica 3: Resistències variables

Als circuits de la següent simulació pots veure com funcionen dos tipus de resistències variables. Crea el circuit i prova el seu funcionament.

1. Explica els funcionament i quines aplicacions creus que poden tenir aquests dos components?

2. Cerca si existeixen resistències depenents d'alguna magnitud física més i explica per a què poden servir.

Pràctica 4: Condensadors

A continuació hi ha un circuit bàsic que introdueix el funcionament dels condensadors (amb protoboard i sense). Crea el circuit al teu TinkerCAD i simula'l fins que puguis respondre raonadament les preguntes.

1. Descriu el proceés de càrrega i descàrrega del condensador? Com es poden controlar els temps que duren aquest dos processos?

2. Què és un condensador i quins tipus hi ha?

3. Cerca quina és la unitat de mesura de la capacitat d’un condensador?

4. Per què creu que es poden fer servir a les càmeras fotogràfiques?.

5. Explica alguna altra utilitat dels condensadors?

Pràctica 5: Díode

En aquesta pràctica s'introdueix el primer component electrònic actiu, el díode, que està fet de semiconductors, té polaritat i s'usa per protegir els circuits elèctronics de connectar-se amb la polaritat canviada i per rectificar corrent altern. Simula amb TinkerCAD el seu funcionament i respon a les preguntes.

1. Què són els materials semiconductors?

2. Què vol dir que un diode té una polarització directa? I que està en estat de bloqueig? Dibuixa l'esquema elèctric als dos casos.

3. Què són el càtode i l'ànode d'un díode? Estan presents aquestes dues parts a cap altra component elèctric?

4. Una de les aplicacions dels díodes és la de protegir circuits o components si es connecten amb polaritat equivocada. Com ho aconsegueixen?

5. Quina funció fa un diode en un carregador de piles solar?

Pràctica 6: Díode com rectificador

Per tal de veure la seva aplicació directa, simula els següents circuits i respon les preguntes.

1. Què vol dir l’expressió “rectificar el corrent altern”? Posa un exemple d’un aparell que ho faci.

2. Explica les diferències entre els 4 circuits simulats en aquesta pràctica.

3. Què és un pont de díodes i com funciona?

4. Quina creus que és la funció del condensador al circuit número 4?

Pràctica 7:

Existeix un díode que per les seves característiques és molt popular: el LED. Al ser polaritzat directament deixa passar el corrent i produeix llum (verda, àmbar, vermell...). El voltatge necessari perquè sigui conductor és major que a un díode normal (al voltant de 2 V) i la intensitat que circula per ells està entre 10-30 mA. Per tant, la potència és molt petita. Simula el següent circuit per veure els tipus i el seu funcionament.

1. Quins són els avantatges dels LEDs respecte a la il·luminació tradicional (bombetes incandescents i de baix consum)?

2. Què és un LED RGB? Com funciona i com s'aprofita per a la fabricació de televisors?

Pràctica 8:

Simula el següent circuit i controla la intensitat a la base per comprovar el seu funcionament.

1. Què són els règims de tall, activa i saturació? Com es poden simular amb aquest circuit?

2. Explica què és el factor de guany d'un transistor i calcula el del circuit anterior.

Pràctica 9:

Simula el següent parell Darlington i contesta les preguntes.

1. Quina és la rpincipal funció de la connexió de transistors en cascada?

2. Quin és el guany dels transistors del circuit anterior per separat? I el guany total?

3. Per què penses que es poden fer servir aquests tipus de muntatges?