Bydd y gweithgaredd hwn yn cyflwyno'r cysyniadau sylfaenol am gylchedau - am eu hadeiladu, eu lluniadu a'u rhaglennu.
Rydym wedi cynnwys ymarferion sy'n defnyddio meddalwedd fewn-borwr o'r enw TinkerCad sydd ar gael am ddim - mae angen cyfrif TinkerCad ar gyfer hyn, neu fe allwch fewngofnodi gan ddefnyddio'ch cyfrif Google, Apple, Microsoft, neu Facebook.
Cliciwch ar y penawdau isod i agor y testun dan sylw.
System y mae trydan yn gallu llifo o'i chwmpas yw cylched.
Mae trydan yn llifo oddi wrth ben negatif cyflenwad trydan (fel batri) a thuag at y positif.
Mae hyn yn golygu bod yn rhaid i'r gylched fynd yr holl ffordd o'i chwmpas. Os oes unrhyw doriadau neu fylchau yn y system, bydd llif y trydan yn stopio.
Er enghraifft, mae'r gylched isod yn dangos nad oes pŵer yn cyrraedd y bwlb golau, a hynny oherwydd ein bod wedi torri'r gylched trwy agor y switsh ar y chwith.
Os ydym ni'n cau'r switsh, ac felly'n cwblhau'r gylched, gall y trydan lifo eto, ac mae hynny'n goleuo'r bwlb.
Sut fyddech chi'n lluniadu'r gylched hon?
Er mwyn gwneud pethau'n haws eu lluniadu a'u deall, mae system safonol yn cael ei defnyddio gan wyddonwyr a pheirianwyr.
Dyma sut y byddem ni'n lluniadu'r gylched hon:
Dangosir y gwifrau fel llinellau syth gyda chorneli 90°.
Wrth lluniadu cylchedau, dylech chi bob amser ddefnyddio pren mesur.
Mae'r batri yn cael ei luniadu fel hyn:
Mae'r llinellau byrrach yn dangos pen positif y batri.
Yn yr enghraifft hon, rydym ni'n defnyddio bwlb golau ffilament.
Mae bwlb golau ffilament yn creu goleuni wrth i drydan fynd drwy ddarn tenau iawn o wifren sy'n mynd yn boeth iawn ac yn gloywi, gan gynhyrchu goleuni.
Y symbol am bwlb golau ffilament yw cylch lle mae'r gwifrau'n mynd i mewn rhywfaint ar y ddwy ochr ac yna'n ymuno â'i gilydd drwy arc hanner-cylch:
Efallai'ch bod chi wedi gweld y symbol hwn:
Dyma'r symbol a ddefnyddir i ddangos unrhyw fath o fwlb golau.
Mae gan switsh symbolau gwahanol i ddangos a yw ar agor neu ar gau.
Switsh agored:
Switsh caeedig:
Gadewch inni edrych ar enghraifft o sut mae switshys yn cael eu cynnwys yn ein diagramau o gylchedau.
Switsh Agored
Switsh Caeedig
Mae TinkerCad yn feddalwedd rad ac am ddim sy'n rhoi modd i'r defnyddiwr adeiladu cylchedau rhithwir a'u profi.
I ddechrau arni, ewch i www.tinkercad.com.
Ar y brig ar y dde, dewiswch 'Log In'. Bydd dewislen newydd yn ymddangos, dewiswch 'Personal accounts', a dewiswch eich dull mewngofnodi. Mae'r dewisiadau mewngofnodi yn cynnwys Microsoft, sy'n golygu y gellir defnyddio'r rhan fwyaf o gyfrifon ysgolion ar gyfer hyn. Os nad oes gennych yr un o'r cyfrifon hyn, dewiswch yr opsiwn 'Join Tinkercad' a chreu cyfrif yno (yn rhad ac am ddim).
Ar ôl i chi fewngofnodi, bydd angen i chi ddewis dyluniadau o'r ddewislen ar y chwith ac yna '+ New' ar y brig ar y dde uchaf, cyn dewis 'Circuit' o'r gwymplen sy'n ymddangos.
Gallwch glicio ar y cydrannau rydych chi am eu defnyddio a'u llusgo o'r ddewislen i'r prif faes gwaith.
I greu gwifrau, cliciwch ar fan cysylltu'r rhan dan sylw i ddechrau (er enghraifft, y pen negatif ar fatri). Pan gliciwch ar fan cysylltu rhan arall, bydd y wifren yn cysylltu'r ddau â'i gilydd (megis un o'r terfynellau ar fwlb golau). Gallwch greu tro neu gornel mewn gwifren drwy ei dewis, clicio ddwywaith ar ran ohoni a llusgo'r pwynt cylch newydd i ble rydych chi am i'r wifren blygu.
Ar ôl i chi gwblhau'ch cylched, gallwch ei phrofi drwy ddefnyddio'r botwm 'Start Simulation' uwchben y ddewislen gydrannau.
Sylwer: Ni ellir newid y gylched tra bydd y prawf efelychu yn rhedeg.
Allwch chi ail-greu'r gylched hon yn TinkerCad?
Sylwer: Er mwyn dod o hyd i'r bwlb golau bydd angen i chi newid y ddewislen gydrannau i 'All' yn lle 'Basic' neu ddefnyddio'r bar chwilio.
Dyma un ateb posib:
Sylwer: Gyda bwlb golau ffilament, does dim ots pa ffordd mae'n cael ei weirio.
Allwch chi ail-greu'r gylched hon yn TinkerCad?
Awgrym: Yn hytrach na cheisio dod o hyd i switsh yn y ddewislen gydrannau, gallwch glicio ar y batri yn eich cylched ac, yn y ddewislen las sy'n ymddangos, dewiswch 'Built-in Switch'.
Dyma dri ateb posib:
Defnyddio'r switsh parod ar y batri
Defnyddio switsh sleidio yn y gylched
Defnyddio botwm gwasgu yn y gylched - mae hyn yn goleuo'r bwlb dim ond tra bydd y botwm yn cael ei wasgu i lawr.
Y cerrynt. yw'r enw a roddir ar gyflymder/cyfradd y llif trydan mewn cylched. Mesurir hyn mewn Amperau (Amp) gan ddefnyddio offer o'r enw Amedr.
Y symbol am amedr mewn diagram cylched yw A mewn cylch. Gallwn ei gysylltu yn rhywle yn y gylched.
Felly, petaswn i am fesur y cerrynt mewn cylched oedd yn cynnwys batri a bwlb golau ffilament yn unig, byddai'r diagram yn edrych fel hyn:
Does dim ots ble yn y gylched hon rydyn ni'n rhoi'r amedr oherwydd y bydd y trydan yn llifo ar yr un gyfradd ym mhob pwynt.
Sylwer: Os cewch werth negatif ar eich amedr, mae'n golygu bod y gwifrau wedi'u rhoi'r ffordd anghywir
Does dim amedr ar wahân yn y ddewislen gydrannau yn TinkerCad. Yn hytrach, mae ganddo Amlfesurydd y gellir ei osod i ddarllen cerrynt trwy newid y 'Mode' i 'Amperage' yn y gosodiadau.
Yn gyntaf, gadewch i ni fesur cerrynt batri AA 1.5V yn TinkerCad.
Beth yw'r cerrynt sy'n llifo o gwmpas ein cylched?
Mae hyn yn dangos i ni mai 3A (Amp/Amper) yw'r cerrynt i'r batri hwn.
Ail-greu'r gylched hon yn TinkerCad:
Beth yw cerrynt y gylched hon?
Mae'r amedr yn dweud wrthym fod y cerrynt yn y gylchdaith hon bellach yn 30.9mA (mili-Amper), sef 0.0309 Amper.
Ychwanegwch ail fwlb golau i'r gylched yn TinkerCad.
Beth yw'r cerrynt erbyn hyn?
Mae'r amedr bellach yn dweud wrthym fod y cerrynt wedi mynd i lawr i 15.5mA.
Ystyr foltedd yw'r maint o egni sy'n cael ei gludo a'i ddefnyddio gan y cydrannau mewn cylched. Felly mae batri 1.5V yn cyflenwi 1.5V (Folt) o egni i'r gylched. Gellir mesur hyn drwy ddefnyddio Foltmedr.
Pan fyddwn ni'n defnyddio Foltmedr mewn cylched, rydym yn mesur faint o foltiau y mae cydran yn eu defnyddio. Mae hyn yn golygu bod foltmedr yn cael ei gysylltu â chylched wrth bob ochr i'r gydran rydyn ni'n ymchwilio iddi, yn hytrach na'r tu mewn i'r gylched fel Amedr.
Y symbol am Foltmedr mewn diagram cylched yw V mewn cylch.
Felly, os ydym am wybod faint o egni y mae bwlb golau yn ei ddefnyddio mewn cylched, rydym yn cysylltu foltmedr o'i flaen ac ar ei ôl.
Does dim Foltmedr ar wahân yn y ddewislen gydrannau yn TinkerCad. Yn hytrach, mae ganddo Amlfesurydd y gellir ei osod i ddarllen foltedd trwy newid y 'Mode' i 'Voltage' yn y gosodiadau.
Creu'r gylched isod yn TinkerCad.
Sylwer: Yn TinkerCad ni allwch greu cysylltle gwifrau fel y rhai a ddefnyddir yn y diagram cylched. Yn hytrach, rydych chi'n cysylltu'r Amlfesurydd â therfynellau/cysylltyddion y bwlb golau.
Beth yw'r foltedd ar draws y bwlb golau?
Sylwer: Os yw'r Foltmedr yn rhoi gwerth negatif i chi, mae'n golygu bod y gwifrau wedi'u rhoi'r ffordd anghywir.
Mae hyn yn dweud wrthym fod y bwlb golau yn y gylched hon yn defnyddio 1.48 Folt.
Creu'r gylched hon yn TinkerCad:
Ychwanegwch Amlfesurydd at bob bwlb golau i fesur y foltedd.
Faint o foltedd mae pob bwlb golau yn ei ddefnyddio?
Y foltedd ar gyfer pob bwlb golau yw 746mV (mili-Folt) sef 0.746 Folt.
Pe baech chi'n adeiladu'r cylchedau hyn mewn bywyd go iawn, beth fyddech chi'n sylwi arno o ran disgleirdeb y bwlb golau mewn cylched ag un bwlb, o'i gymharu â'r disgleirdeb mewn cylched sydd â dau fwlb?
Po fwya'r bylbiau golau mewn cylched, gwannaf yn y byd fydd y goleuni sy'n dod ohonynt nes bod gormod o fylbiau i'r batri allu eu goleuo o gwbl - yna byddent i gyd yn methu.
Pan wnaethom ni'r ymarferion yn yr adran ar y cerrynt, fe sylwasom ni fod y bylbiau golau yn arafu llif y trydan o amgylch y gylched. Mae hyn oherwydd eu bod wedi ychwanegu gwrthiant.
Mae gan fylbiau golau ffilament lawer o wrthiant oherwydd eu bod yn cynhyrchu goleuni trwy 'wasgu' y trydan drwy stribed mân iawn o fetel i gynhyrchu gwres a golau.
Ond nid bylbiau golau ffilament yw'r unig bethau i wneud hynny. Mae pob cydran, hyd yn oed gwifrau, yn ychwanegu rhyw fath o wrthiant i gylched, gan arafu llif y trydan o amgylch y gylched.
Mesurir gwrthiant cydran mewn Ohms (Ω).
Gellir cyfrifo'r gwerth hwn drwy ddefnyddio Deddf Ohm
Foltedd = Cerrynt x Gwrthiant.
Gellir aildrefnu'r hafaliad hwn:
Gwrthiant = Foltedd ÷ Cerrynt.
Felly, po hiraf y gwifrau, a pho fwyaf yw nifer y cydrannau, mwyaf yn y byd o wrthiant fydd yn y gylched.
Efallai fod hyn yn swnio'n beth gwael, ond mae angen cerrynt is ar rai cydrannau i weithio. Os yw'r cerrynt yn rhy gryf, gall dorri'r gydran neu fyrhau ei hyd oes.
LEDs yw un o'r cydrannau sydd angen cerrynt isel i weithredu.
Mae gan LED ddau gysylltiad - un anod ac un catod. Mae'r anod yn cysylltu â phen positif y batri, a'r catod â'r negatif.
Y symbol ar gyfer LED ar ddiagramau yw:
Ail-greu'r gylched hon yn TinkerCad gan ddefnyddio cyflenwad pŵer 3V: :
Dyma ddau ateb posib:
Sylwer: Os nad yw eich LED yn goleuo pan fyddwch chi'n dechrau'r efelychydd, mae'n debyg bod y gwifrau wedi'u cysylltu'r ffordd anghywir. Cofiwch: Mae'r anod yn cysylltu â'r pen positif, a'r catod â'r negatif.
Mae'r ymarfer hwn yn dangos pa mor bwysig yw cerrynt is ar gyfer rhai cydrannau. Yn yr achos hwn, fe wnaethom ni naill ai fyrhau hyd oes y LED neu ei ffrwydro. Rhaglen efelychu yw hon, diolch byth, felly does dim angen i ni brynu LEDs newydd.
Felly sut allwn ni leihau'r cerrynt mewn cylched er mwyn gallu defnyddio LEDs a chydrannau sensitif eraill?
Mae angen ychwanegu rhywfaint o wrthiant i arafu llif y trydan.
I wneud hyn, gallwn ddefnyddio cydran o'r enw wrthydd.
Mae gwrthyddion i'w cael mewn llawer o gryfderau gwahanol. Po uchaf yw gwerth y gwrthydd, yr isaf yw'r cerrynt.
Does dim ots a yw gwrthydd yn mynd o flaen neu ar ôl cydran mewn cylched. Meddyliwch am y llif fel cylch o linyn sy'n cylchdroi, dim ond un cyflymder sydd ganddo, a'r cyflymder hwnnw yn cael ei bennu gan gyfanswm gwrthiant y gylched.
Mewn diagramau, y symbol am wrthydd yw petryal gwag, ac fel arfer mae gwerth y gwrthydd wedi'i ysgrifennu wrth ei ymyl.
Ail-greu'r gylched hon yn TinkerCad:
Nodyn: 1kΩ (1000Ω) yw'r gwrthydd diofyn ar TinkerCad. Gallwch newid y gwrthiant yng ngosodiadau'r gwrthydd.
Ateb posib:
Mae'r LED bellach yn goleuo heb unrhyw rybuddion.