1.1. Strujni krug

Upali svjetlo!

Kako struja iz baterije može upaliti LED lampicu?

Danas nećemo samo pričati o struji   odmah ćemo je upotrijebiti da napravimo nešto stvarno: malu lampicu koja svijetli.

Trebat će nam baterija, nekoliko žica i LED lampica. Na kraju radionice moći ćeš objasniti zašto lampica nekad svijetli, zašto se nekad ne upali i kako pronaći problem u svom strujnom krugu.

Danas smo električni istraživači

Svuda oko nas koriste se uređaji koji rade uz pomoć električne energije:

• svjetla u kući i školi,
• televizor i računar,
• telefon i tablet,
• semafor na ulici,
• frižider,
• robot, autić
• ili micro:bit.

Ali električna energija ne dolazi uvijek na isti način.

Neki uređaji dobivaju energiju iz utičnice. Drugi koriste baterije. Danas ćemo koristiti male baterije, jer su prikladne za naše male elektroničke eksperimente.

Što je struja?

Struja je kretanje električnog naboja kroz materijal koji to omogućava, na primjer kroz metalnu žicu.

Možeš je zamisliti kao vodu koja teče kroz cijev:

• baterija je kao mala pumpa,
• žice su kao cijevi,
• električna struja putuje kroz žice,
• LED lampica koristi električnu energiju i pretvara je u svjetlost.

Ova usporedba nije potpuno ista kao prava struja, ali nam pomaže da razumijemo osnovnu ideju: da bi nešto radilo, energija mora imati put kojim može putovati.

Što je strujni krug?

Strujni krug je zatvoreni put kojim električna energija može putovati od baterije, kroz dio koji želimo pokrenuti, i zatim natrag do baterije.

Za naš prvi elektronički sklop trebamo:

• Baterija – Daje energiju sklopu.
• Žice – Spajaju dijelove i stvaraju put za struju.
• LED lampica – Svijetli kada kroz nju prolazi odgovarajuća struja.
• Otpornik – Pomaže zaštititi LED lampicu od prevelike struje.
• Prekidač ili tipkalo – Može otvoriti ili zatvoriti strujni krug.

Danas ćemo najprije sastaviti najjednostavniji krug s baterijom, žicama, otpornikom i LED lampicom.

Zatvoren ili otvoren krug?

Zamisli kružnu stazu za bicikl. Ako je staza povezana cijelim putem, biciklist može voziti u krug. Ako je negdje rupa ili prekid, biciklist ne može proći.

Slično je i sa strujnim krugom:

• Zatvoren strujni krug ima cijeli put od baterije, kroz LED i natrag do baterije. LED može svijetliti.
• Otvoren strujni krug ima prekid. Možda je žica odspojena, prekidač nije pritisnut ili je komponenta na pogrešnom mjestu. LED tada ne svijetli.

Pogledaj ova dva jednostavna primjera:

ZATVOREN KRUG

OTVOREN KRUG

U prvom primjeru postoji neprekinut put. U drugom postoji prekid.

Upoznaj LED lampicu

LED je mala elektronička lampica. Skraćenica LED dolazi od engleskih riječi Light Emitting Diode, što znači dio koji proizvodi svjetlost kada je pravilno spojen na električni krug.

LED ima dvije nožice, ali nisu iste:

• Duže nožice obično se spajaju prema plusu baterije.
• Kraće nožice obično se spajaju prema minusu baterije.
• Ravna strana na rubu LED kućišta pokazuje stranu prema minusu.

LED ima smjer. Ako je okreneš naopako, najčešće neće svijetliti. To ne znači da je pokvarena — možda je samo treba okrenuti.

Zašto koristimo otpornik?

Otpornik je mali dio koji pomaže da kroz LED lampicu ne prođe previše struje.

Možeš ga zamisliti kao usko grlo na cijevi za vodu. Kada bi kroz LED prošlo previše električne energije, LED bi se mogla jako zagrijati ili prestati raditi.

Otpornik štiti LED i pomaže joj da sigurno svijetli.

Otpornik nema plus i minus. Možeš ga okrenuti na bilo koju stranu.

Naša misija: napravi svjetlo

Tvoj zadatak je sastaviti jednostavan strujni krug prema slici:

Kada LED zasvijetli, uspio/la si napraviti zatvoren strujni krug.

Koraci

1. Pogledaj LED i pronađi njezinu dužu i kraću nožicu.
2. Pronađi plus i minus na držaču baterija.
3. Spoji plus baterije na jednu stranu otpornika.
4. Spoji drugu stranu otpornika na dužu nožicu LED-ice.
5. Spoji kraću nožicu LED-ice na minus baterije.
6. Uključi prekidač na držaču baterija, ako ga ima.
7. Promatraj: svijetli li LED?

Ako svijetli   odlično! Upravo si sastavio/la elektronički sklop.

Ako ne svijetli   to je također dio istraživanja. Elektroničari ne odustaju odmah, nego traže gdje je problem.

Ako LED ne svijetli

Prvo nemoj nasumično mijenjati sve dijelove. Radi kao pravi elektroničar: provjeri jednu stvar po jednu.

1. Provjeri jesu li baterije pravilno umetnute u držač.
2. Provjeri je li prekidač na držaču baterija uključen (ako ga ima).
3. Provjeri je li LED okrenuta pravilno: duža nožica prema plusu, kraća prema minusu.
4. Provjeri dodiruju li se svi spojevi stvarno.
5. Provjeri postoji li cijeli put od plusa baterije do minusa baterije.
6. Ako i dalje ne radi, pozovi voditelja ili prijatelja da zajedno pogledate sklop.

Sigurnosna pravila laboratorija

Danas radimo s baterijama niskog napona, ali elektronika ipak ima pravila.

• Ne spajamo plus i minus baterije direktno samo žicom.
• Ne stavljamo baterije, žice ni dijelove u usta.
• Ne radimo mokrim rukama i ne držimo piće pored elektronike.
• Ako se baterija, žica ili dio zagrijava, odmah prekini rad i zovi voditelja.
• Ne rastavljamo baterije i ne pokušavamo ih puniti, osim ako voditelj kaže da su punjive i pokaže kako se to radi.
• Kada završimo, ugasimo prekidač ili odspojimo bateriju.

Dodatni izazovi

Ako je tvoja LED lampica već uspješno zasvijetlila, pokušaj jedan od ovih izazova:

• Okreni LED na drugu stranu. Što se dogodi?
• Odspoji jednu žicu. Može li LED i dalje svijetliti?
• Probaj LED druge boje.
• Nacrtaj svoj strujni krug: baterija, otpornik, LED i žice.
• Dodaj prekidač ili tipkalo tako da LED svijetli samo kada ga pritisneš. Možeš li nacrtati takav strujni krug?
• Objasni prijatelju kako pronaći grešku ako LED ne svijetli.

Što smo naučili?

• Danas smo vidjeli da elektronički uređaj treba nekoliko važnih dijelova i pravila:
  • baterija daje energiju,
  • žice povezuju dijelove,
  • LED pretvara električnu energiju u svjetlost,
  • otpornik pomaže zaštititi LED,
  • strujni krug mora biti zatvoren da bi LED svijetlila,
  • LED ima smjer i treba je pravilno okrenuti,
  • elektroniku uvijek koristimo pažljivo i sigurno.

Na sljedećim radionicama istraživat ćemo koje stvari provode struju, kako rade prekidači i kako možemo napraviti uređaj koji reagira na dodir, svjetlo ili pokret.

Kasnije ćemo upoznati micro:bit. On će biti kao mali programabilni mozak našeg projekta: moći će čitati senzore, pratiti što se događa oko njega i odlučiti kada treba upaliti svjetlo, pustiti zvuk ili pokrenuti nešto drugo.

Pitanja za kraj

Razgovaraj na Discord-u. (pridruži se)