Jūs varat darbināt kalkulatoru ar dažām gaismas diodēm


Pieņemsim, ka jūs gatavojaties veikt fizikas pārbaudi. Viss ir iestatīts, bet pagaidiet! Jūsu kalkulatora akumulators nomira. Ar ko tu nodarbojies? Ja jūs esat papildus veikls, jūs varat paņemt LED (gaismas diodes) un izmantot to, lai jūsu kalkulators darbotos vēlreiz. Es zinu, ka tas šķiet traks, bet tā ir taisnība. Patiesībā es patiešām vadīju kalkulatoru, izmantojot dažas LED, ko es jums parādīšu tālāk.

Protams, lai patiešām saprastu, kā tas darbojas, mums ir jāaplūko, kas patiesībā ir LED. Esmu pārliecināts, ka viedtālrunī jūsu kabatā ir daži. Daudzi video displeji izmanto LED. Tas ir ļoti iespējams, ka jums ir viens ieskrūvēts jūsu griestu gaismā. Tie ir visur.

Sāksim tikai ar diodi. Diodes ir ierīce, kas ir izgatavota no divu veidu pusvadītājiem, kas ir savienoti kopā. Vienā no pusvadītājiem ir papildu elektroni (negatīvie lādiņi), kas var pārvietoties, lai padarītu materiālu par vadītāju. To saucam par n-veida pusvadītāju ( n ir negatīvs). Otrs materiāla veids tiek saukts par p-veida pusvadītāju. I bet jūs varat uzminēt, ko p nozīmē – pozitīvus maksājumus. P-tipā faktiski ir atomi ar trūkstošiem elektroniem. Tos sauc par pozitīviem caurumiem, jo ​​ir jābūt elektronam. Bet šie caurumi būtībā darbojas kā pozitīvs lādiņš.

Kad jūs ievietojat p-tipa kopā ar n-tipa, jums ir diodes. Ja negatīvu elektronu strāva (kas ir veids, kā darbojas elektriskās strāvas) ienāk diodes n-veida pusē, viss darbojas labi. Negatīvie elektroni bez problēmām var pārvietoties caur diodes n-veida daļu. Kad šie lādiņi nokļūst p veida pusē, tie apvienojas ar pozitīvu caurumu (aizpilda caurumus). Tas liek izskatīties kā pozitīvs caurums virzās pretējā virzienā kā negatīvais lādiņš, tādejādi, ka diode ir pastāvīga strāva.

Ja pārslēdzat elektriskās strāvas virzienu, notiek kaut kas cits. Lai to izdarītu, ir jāmaina elektriskā lauka virziens diode. Pēc tam šis lauks nospiež n-veida negatīvos lādiņus un pozitīvos caurumus p-tipa virzienā tālāk. Tagad tas ir daudz grūtāk, ja n un p ir apvienot, tāpēc jūs būtībā nesaņemat strāvu.

Tā ir diodes būtība. Pašreizējais var iet vienā virzienā, bet ne otrādi. Bet pagaidi! Kas par gaismas daļu? Izrādās, ka negatīvam lādiņam n veida pusē ir lielāka enerģija nekā pozitīvajiem caurumiem p veida pusē. Tātad, ja negatīvs lādiņš apvienojas ar caurumu, lādiņa enerģija samazinās. Tā kā enerģija ir jāsaglabā, enerģijai ir jādodas kaut kur. Tas notiek. Tas padara gaismu.

Tas tiešām ir pat crazier, ka tas. Izrādās, ka saražotās gaismas biežums ir proporcionāls enerģijas izmaiņām. Jā, tas ir no kvantu mehānikas, bet tas joprojām ir reāls. Lūk, šīs attiecības:

Rhett Allain

Šajā izteiksmē ΔE ir elektrona un f ir gaismas biežums. The h ir Plancka konstante – tas ir liels daudzums kvantu mehānikā. Bet tas ir jūsu LED, gaismas diodes. Es tos izmantoju. Jūs tos izmantojat. Visi tos izmanto. Tie ir lieliski piemēroti gaismām, jo ​​tie galvenokārt rada gaismu un nesaņem ļoti karstu kā kvēlspuldzes vai dienasgaismas spuldzes.

Tagad pieņemsim super crazy. Ko darīt, ja lietojat LED un jūs to nepievienojat akumulatoram? Tā vietā jūs pieslēdzat LED sprieguma mērītājam un izmērīsiet elektrisko potenciālu pāri LED vadiem? Pārbaudiet to.

Ievērojiet, ka, savienojot LED ar voltmetru, jūs uzreiz saņemat spriegumu. Šī LED nāk no gaismām. Kad es aizklāju LED, spriegums samazinās. Spīdošs spilgts apgaismojums mazliet palielina spriegumu. Bet kāpēc? Būtībā diode darbojas kā saules panelis. Labi, tas ir saules panelis. Gaisma dod enerģiju n-veida materiāla elektroniem, lai tai būtu pietiekami daudz enerģijas, lai pārietu uz p-veida pusi. Šī maksas kustība veido potenciālu atšķirību (tā būtībā darbojas kā kondensators), lai iegūtu spriegumu.

Ja jūs nevarat pateikt, es domāju, ka tas ir awesome. LED ir divvirzienu ierīce. Palaidiet strāvu caur un jūs saņemsiet gaismu. Spīdiet gaismu, un jūs varat saņemt elektrisko strāvu (ja pievienojat to kādam). LABI. Spēle. Vai es varu izmantot dažas gaismas diodes, lai kaut ko darbinātu? Faktiski, YES. Pārbaudiet to. Šeit ir virkne LED, kas ir savienotas paralēli tā, ka strāva no katras LED palielina kopējo strāvu. Šī LED banka ir savienota ar saules enerģijas kalkulatoru ar noņemto saules bateriju.

Tas strādā. Labi, man bija plāni par kaut ko lielāku. Es gribēju, lai tas darbotos ar nelielu elektromotoru, bet es to nevarēju strādāt. Kalkulators ir diezgan mazs, tāpēc tas ir ideāli piemērots šim darbam.

Bet pagaidi. Ja LED var būt gan gaismas, gan saules panelis, vai saules panelis var būt arī gaisma? Acīmredzot, jā. Es to nedarīju, lai strādātu, bet man ir teicis, ka, pieslēdzot saules paneli strāvas padevei, tas spīd. Ak, jūs to nevarat redzēt – tas izgaismojas infrasarkano staru tuvumā (piemēram, televizora tālvadības pults). Tas nozīmē, ka, lai to aplūkotu, būs nepieciešama kamera bez infrasarkanā filtra. Es to turpināšu mēģināt.

Ļaujiet man pateikt savu patieso plānu (jo tas nedarbojās). Es gatavojos savienot motoru ar LED un spīdēt gaismas diode, lai palaistu motoru. Tad es gribēju pagriezt motoru ļoti ātri, lai tas darbotos kā ģenerators un iedegtos LED. Tas būtu diezgan atdzist.

Jā, tas pats ir elektromotors un elektriskais ģenerators. Ja jūs izmantojat to cauri, tas spins. Ja jūs to spinat, varat saņemt strāvu. Bums. Divkāršs maksājums. Ir arī citas ierīces, kas iet abos virzienos. Kas par runātāju? Ja savienojat skaļruni ar datora audio ieeju, tas darbojas kā mikrofons. Ir arī TEG (termoelektriskais ģenerators). Šī ir ierīce, kas būtībā ir tikai divi dažādi metāli, kas savienoti kopā. Ja jūs uzsildāt vienu no metāliem, varat izveidot elektrisko strāvu. Šāda veida ierīce tiek izmantota ar kosmosa kuģiem (un radioaktīvo siltuma avotu), lai nodrošinātu dziļu kosmosa jaudu. Tomēr, ja jūs lietojat šo pašu ierīci un palaidāt strāvu caur to, viena puse kļūst karsta un viena puse kļūst auksta. Tas ir elektrisks dzesētājs ar nulles kustīgām daļām.

Tātad, tagad es pievienoju LED šim divējāda lietojuma ierīču sarakstam. Tagad man vajag izdomāt, kā no nulles izveidot LED saules paneli. Tas būs jautri.


Lielāki WIRED stāsti