帮助我理解这个电路 - 意外的 LED 行为

电器工程 引领 电路设计 直流电机 交换
2022-01-05 08:17:56

我在这里已经超出了我的深度 - 请善待!

我和我的孩子们已经在下面设置了电路,LED 意外亮起。

当开关关闭时,电机也关闭,但 LED 亮起。但是当开关打开时,电机打开但 LED 熄灭。

你会如何向孩子(大约 10 岁)解释电路中发生了什么?

我的电路图


编辑:第 2 部分 – 更多实验

所以,我非常感谢这里提供的所有答案,孩子们接受了我给他们的解释。我向他们展示了电路图,我们可以想象发生了什么。

然后,在更多的实验过程中,我们发现了一些似乎与我刚刚给他们讲的故事的一部分相矛盾的东西:关于当开关打开时 LED 不亮的部分。所有答案都描述了在这种情况下电子的替代路线。

我们从电路中移除了开关,所以现在逻辑上只有一条电子可以通过的路径;也就是说,就像 JRE 的第一个图表一样。和以前一样,LED 吸收了足够的电流来点亮,电机没有,因此不运行。

令人费解的部分:当我们用手摇动电机时(与正常运行的方向相同),LED 会变暗,或者完全熄灭,这取决于电机摇动的速度。因此,即使电子没有其他路径可以移动,但随着电机(人为地)“运行”,我们看到通过 LED 的功率更少,就好像还有一条替代路径一样。

停止转动,LED 再次亮起。反方向转动,LED 会比其他方向更亮。

所以我没有很好的解释为什么当电机打开时 LED 会变暗。

下面是 LED 的特写镜头,包括外壳内外。(那里有一个电阻器,这无疑会影响事物!)

LED 的两个图像

4个回答

蓝线显示当开关打开且电机关闭时电流如何流动:

在此处输入图像描述

当开关打开时,电子只能通过 LED 流动。流过 LED 的电流非常小,因此流过电机的电流也非常小。LED 亮起是因为它只需要一点点电流。电机不转动,因为它需要大量电流。

这是开关闭合且电机开启时电流的流动方式:

在此处输入图像描述

当您关闭开关时,电子更喜欢通过开关而不是通过 LED。大量电流可以通过开关,因此电机转动。不过,几乎所有电流都通过开关,因此 LED 不会亮起。

您需要重新绘制电路以使其更具可读性。像这样的东西:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

这已被简化以匹配问题中的图表。电机需要开关来完成电路。然而,LED 具有到电池负极 (GND) 的返回路径,从而完成了一个电路。

一旦开关闭合(ON),电机就会有一条到 GND 的路径,并且开关基本上会短路 LED,因此它无法点亮。

再次打开开关 (OFF),LED 再次亮起,电机不再直接连接到 GND。

这是向年幼的孩子解释它的最简单的方法,我相信不会用太多的信息让他们超载。

我希望这是有帮助的。

如果您想要在开关打开后运行电机和 LED 的功能,则您的原理图不正确。应该与此类似(确切的电阻值取决于电池电压和 LED 类型):

在此处输入图像描述

开关的功能是断开电源与负载(M和LED)的连接,换句话说就是断开电流路径(停止给它们供电)。图中的开关不会完全破坏这条路径,因为它没有与两个负载串联。

10 岁儿童的解释:LED 没有通过足够的电力来为电机供电。当您关闭开关时,电力不必通过 LED。它将通过开关,而开关足够通过。