Elektriese deeg

Vereiste materiale

• Geleidende deeg (sien resep hieronder)
• Nie-geleidende / isolerende deeg (sien resep hieronder)
• AA batterye
• Batterypakkies met terminale
• LED's (10mm grootte word aanbeveel)
• Draad met krokodilknipsels

Opsionele materiale (Tabel van moontlikhede)

• Mini DC elektriese stokperdjiemotors
• Aanhangers, gonsers en ander komponente

Geleidende deegresep

Bestanddele:

• 1 cup water
• 1 1⁄2 koppie meel
• 1⁄4 koppie sout
• 3 eetlepels. kremetart
• 1 eetlepel. groente olie
• Voedsel kleursel

1. Meng water met 1 koppie meel, sout, kremetart, plantolie en voedselkleursel in 'n mediumgrootte pot.
2. Kook die mengsel op matige hitte terwyl u aanhoudend roer.
3. Roer verder totdat die mengsel 'n bal in die middel van die pot vorm.
4. Plaas die bal op 'n ligte meelbestrooide oppervlak. Die deeg sal baie warm wees. Laat dit vir 'n paar minute afkoel voordat dit hanteer word.
5. Knie die oorblywende ½ koppie meel in die bal totdat dit die gewenste konsistensie het.
6. Bêre die deeg in 'n lugdigte houer.

Nie-geleidende / isolerende deegresep

Bestanddele:

• 1 1⁄2 koppie meel
• 1⁄2 koppie suiker
• 3 eetlepel. groente olie
• ½ koppie water (gedeïoniseerd of gedistilleerd is die beste, maar kraanwater kan gebruik word)

1. Meng 1 koppie meel, suiker en olie in 'n bak.
2. Roer 'n klein hoeveelheid water by. Hou aan om water by te voeg en roer totdat die meeste water opgeneem is.
3. Sodra die mengsel die konsistensie van klein, geskeide polle bevat, knie die mengsel met u hande totdat dit 'n enkele knop vorm.
4. Voeg water by die deeg en knie verder totdat dit 'n taai, deegagtige tekstuur het.
5. Voeg van die orige meel by en knie dit in die deeg totdat dit die gewenste tekstuur bereik het.
6. Bêre deeg in 'n lugdigte houer.

Materiale

• Gebruik items uit die boustel

proses

1. Begin met 'n bal van die geleidende deeg. Plaas die batterypatjies in weerskante van die deeg. Plaas 'n LED in die deeg. Kyk wat gebeur.
2. Skei dan die geleidende deeg in twee stukke. Steek een batterydraad in die een stuk deeg en die ander in die ander stuk deeg. Plaas nou die LED met een lood in die een stuk van die deeg en die ander in die tweede stuk deeg. Kyk wat gebeur.
3. Verwyder die LED en draai dit om, met die drade in die teenoorgestelde rigting. Kyk wat gebeur. Dokumenteer waarom dink jy het dit gebeur.
4. Raak die twee stukke deeg saam met die LED in die verligte posisie. Kyk wat gebeur. Dokumenteer waarom dink jy het dit gebeur.
5. Voeg 'n stuk isolerende deeg tussen die twee stukke geleidende deeg by en plak dit aan mekaar. Met die LED wat die isolerende deeg oorsteek en in die twee dele geleidende deeg plaas. Verlig die LED?
6. Gebruik die geleidende en isolerende deeg om 'n seriekring met twee of meer LED's te skep. Wat sien u aan die ligte? Dokumenteer waarom u dink dit gebeur het.
7. Gebruik die geleidende en isolerende deeg om 'n parallelle stroombaan met drie LED's te skep. Wat sien u aan die ligte? Hoe verskil dit van die ligte in die reeksbaan? Dokumenteer waarom u dink dit gebeur het.

TED Bespreking: AnnMarie Thomas

Bron: TED YouTube-kanaal

Squishy Circuit Sculpture van AnnMarie Thomas

Bron: YouTube-kanaal van die Universiteit van St. Thomas

Design Challenge

U is 'n ingenieur wat werk om elektrisiteit te ontwerp en te bou wat skeppings uit die deeg gelei het.

Kriteria

• Moet twee soorte deeg gebruik (geleidend en nie-geleidend)
  om LED (s) aan te skakel.

beperkings

Voltooi u beeldhouwerk binne die gegewe tyd.

1. Verdeel klas in spanne van 2.
2. Deel die Electric Dough-werkblad en resepte uit vir die geleidende en nie-geleidende deeg.
3. Bespreek die onderwerpe in die Afdeling Agtergrondkonsepte.
4. Hersien die proses van ingenieursontwerp, ontwerpuitdaging, kriteria, beperkings en materiale. As die tyd dit toelaat, hersien 'Real World Applications' voordat u die ontwerp-uitdaging uitvoer.
5. Voordat u studente opdrag gee om te begin dinkskrum en hul ontwerpe te skets, moet hulle die volgende oorweeg
   ● Hoe werk serie- en parallelle stroombane
   ● Die verskille tussen geleidende en isolerende materiale
   ● Wat is 'n kortsluiting?
   ● Wat is polariteit?
6. Voorsien elke span van hul materiaal.
7. Verduidelik dat studente geleidende en nie-geleidende (isolerende) deeg moet maak. Hulle sal die deeg toets deur verskillende stroombane te maak met LED-ligte.
8. Kondig die hoeveelheid tyd aan wat hulle moet ontwerp en bou (1 uur word aanbeveel).
9. Gebruik 'n timer of 'n aanlyn stophorlosie (aftelfunksie) om te verseker dat u betyds bly. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Gee studente gereelde "tydkontroles" sodat hulle aan die gang kan bly. As u sukkel, stel vrae wat hulle vinniger tot 'n oplossing sal lei.
10. Spanne maak hul deeg.
11. Toets die deeg aan die hand van die toetsstappe in die afdeling Testmateriaal en -proses.
12. Spanne moet die resultate van elke toetsstap dokumenteer.
13. Bespreek tydens die klas die student se refleksievrae.

Variasies

Gebruik LED-ligte, motors, gonsers, waaiers of enige ander materiaal om kreatief te raak!

kringe

Die lus waardeur elektrisiteit vloei, word 'n stroombaan genoem. 'N Stroombaan begin by 'n kragbron, soos 'n battery, en vloei deur drade en elektriese komponente (soos ligte, motors, ens.). Daar is twee soorte stroombane - reeksbane en parallelle stroombane.

Reeksbane

Reeksstroombane kan slegs een stroom deurlaat. In 'n reeks stroombane met LED's sal die LED's verder van die kragbron af dowwer lyk, omdat daar minder elektrisiteit beskikbaar is om dit aan te dryf. As 'n LED uitgebrand of in 'n seriekring verwyder word, sal al die ligte wat daarop volg, ook uitgaan omdat die een pad na die oorblywende ligte ontkoppel word.

Parallelle stroombane

Parallelle stroombane laat verskeie paaie toe vir elektrisiteit. In 'n parallelle stroombaan met LED's stroom elke LED elektrisiteit direk na hom toe. Maak nie saak nie, elke LED kan helder skyn
waar dit is, want die elektrisiteit bereik elke LED direk. As een lig uitbrand of verwyder word, sal die ander ook in 'n parallelle stroombaan bly skyn.

Geleidende en isolerende materiale

Geleidende materiale: laat elektrisiteit daardeur vloei. Kan u aan materiale dink wat elektrisiteit gelei?

Isoleermateriaal: moenie toelaat dat elektrisiteit daardeur vloei nie. Kan u aan enkele isolasiemateriaal dink? Isolasie word in weerstand gemeet. Hoe meer die materiaal isoleer, hoe meer weerstand het dit. Die isolerende deeg waarmee u gaan werk, is weerstandbiedend, wat beteken dat min elektrisiteit daardeur kan vloei. Isolators dien as 'n muur wat elektrisiteit blokkeer.

Kortsluiting

'N Kortsluiting vind plaas wanneer drade wat nie met mekaar in aanraking moet kom nie, raak. Dit is waarom 'n LED nie sal brand wanneer dit in 'n enkele stuk geleidende deeg geplaas word of in nie
twee stukke geleidende deeg wat dan aan mekaar raak.

Polariteit

Die rigting van stroomvloei in 'n stroombaan word polariteit genoem. In hierdie aktiwiteit is die rooi draad van die battery die positiewe pool en die swart draad die negatiewe pool. Sommige elektroniese komponente het ook 'n positiewe en negatiewe kant en moet in die regte rigting aangebring word om te kan werk.

Die LED's in hierdie aktiwiteit het elk twee afleidings, een kort en een lang. Die langer voorsprong gaan na die positiewe kant en die korter voorsprong na die negatiewe kant.

Student Reflection (ingenieursboek)

1. Elektrisiteit neem altyd die weg van die minste weerstand. In stap 1, waarom dink jy het die LED nie aangesteek toe dit in een stuk geleidende deeg geplaas is nie? In stap 4, waarom dink jy het die LED afgegaan toe die twee stukke geleidende deeg aan mekaar raak?
2. Die geleidende deeg is gemaak van water, meel, sout, kremetart en groente-olie. Die isolerende deeg is gemaak van water, meel, suiker en groente-olie. Wat dink jy laat die een deeg elektrisiteit gelei en die ander nie?
3. Watter ander materiale dink jy is geleidend?
4. Watter ander materiale is volgens jou isolerend?

Die les kan binne 1 klasperiode vir ouer studente gedoen word. Om studente egter te help om gejaagd te voel en om studentesukses te verseker (veral vir jonger studente), moet u die les in twee periodes verdeel en sodoende studente meer tyd gee om te dink, idees te toets en hul ontwerp te finaliseer. Doen die toets en bespreking in die volgende klasperiode.

• Dirigent: Materiaal wat elektrisiteit daardeur laat vloei.
• isolator: Materiaal wat nie elektrisiteit daardeur kan laat vloei nie.
• Weerstand: Isolasie word in weerstand gemeet. Hoe meer die materiaal isoleer, hoe meer weerstand het dit.
• Circuit: Die lus waardeur elektrisiteit vloei. 'N Stroombaan begin by 'n kragbron, soos 'n battery, en vloei deur drade en elektriese komponente (soos ligte, motors, ens.).
• Reeksbaan: Laat een pad deur vir elektrisiteit.
• Parallelle stroombaan: Laat verskeie paaie toe vir elektrisiteit om deur te vloei.
• Kortsluiting: As drade wat nie met mekaar in aanraking moet kom nie, raak.

Internet verbindings

• Squishy Circuits
• Makerspaces.com: Squishy Circuits
• AnnMarie Thomas: Praktiese wetenskap met kronkelende stroombane

Verder lees

• Elektronika vir kinders: speel met eenvoudige stroombane en eksperimenteer met elektrisiteit! (ISBN: 978-1593277253)
• 'N Beginnersgids vir stroombane: nege eenvoudige projekte met ligte, geluide en meer! (ISBN: 978-1593279042)
• Bou Squishy Circuits (ISBN: 978-1634727235)
• The Big Book of Makerspace Projects: Inspirerende makers om te eksperimenteer, te skep en te leer (ISBN: 978-1259644252)

Skryfaktiwiteit

In hierdie aktiwiteit bou u voorwerpe met behulp van materiaal wat elektrisiteit kan gelei. Hierdeur kan u ligte, motors, waaiers en ander elektriese elemente by u skepping voeg. Chris Tuan, 'n siviele ingenieur aan die Universiteit van Nebraska, Lincoln, het 'n formule ontwikkel om geleidende beton te vervaardig wat gebruik kan word om paaie en sypaadjies te maak wat ys en sneeu kan smelt. As u 'n gebou met geleidende materiale kon bou, hoe sou u die elektriese eienskappe daarvan gebruik?

Belyning by kurrikulumraamwerke

Opmerking: Alle lesplanne in hierdie reeks is in ooreenstemming met die K-12-rekenaarwetenskapstandaarde vir rekenaarwetenskaponderwysers, die Amerikaanse standaardtoestande vir wiskunde, en indien van toepassing, ook die beginsels en standaarde vir die skool vir die nasionale raad vir onderwysers in wiskunde Wiskunde, die standaarde vir tegnologiese geletterdheid van die International Technology Education Association, en die Amerikaanse National Science Education Standards wat deur die National Research Council vervaardig is.

Volgende Generasie Wetenskap Standaarde

Studente wat begrip toon, kan

• 3-5-ETS1-1. Definieer 'n eenvoudige ontwerpprobleem wat 'n behoefte of behoefte weerspieël wat spesifieke kriteria vir sukses en beperkings op materiaal, tyd of koste insluit.
• 3-5-ETS1-2. Genereer en vergelyk verskeie moontlike oplossings vir 'n probleem, gebaseer op hoe goed elkeen waarskynlik aan die kriteria en beperkings van die probleem sal voldoen.
• 3-5-ETS1-3. Beplan en voer billike toetse uit waarin veranderlikes beheer word en mislukkingspunte word oorweeg om aspekte van 'n model of prototipe wat geïdentifiseer kan word, te identifiseer
  verbeter.
• 4-PS3-2. Maak waarnemings om bewyse te lewer dat energie van plek tot plek kan oorgedra word deur klank, lig, hitte en elektriese strome
• 4-PS3-4. Pas wetenskaplike idees toe om 'n toestel wat omskakel, te ontwerp, te toets en te verfyn
  energie van een vorm na 'n ander.
• MS-ETS1-1. Definieer die kriteria en beperkings van 'n ontwerpprobleem voldoende
  akkuraatheid om 'n suksesvolle oplossing te verseker, met inagneming van relevante wetenskaplike
  beginsels en potensiële impakte op mense en die natuurlike omgewing wat moontlike oplossings kan beperk.
• MS-ETS1-2. Evalueer mededingende ontwerpoplossings aan die hand van 'n sistematiese proses om
  bepaal hoe goed dit aan die kriteria en beperkings van die probleem voldoen.
• MS-ETS1-3. Analiseer data uit toetse om ooreenkomste en verskille tussen verskillende ontwerpoplossings te bepaal om die beste eienskappe van elkeen te identifiseer wat gekombineer kan word in 'n nuwe oplossing om beter aan die kriteria vir sukses te voldoen.
• MS-ETS1-4. Ontwikkel 'n model om data te genereer vir iteratiewe toetsing en wysiging van 'n voorgestelde voorwerp, instrument of proses sodat 'n optimale ontwerp bereik kan word.

Standaarde vir tegnologiese geletterdheid - alle eeue

• Hoofstuk 8 - Die eienskappe van ontwerp
  • Definisies van ontwerp
  • Vereistes van ontwerp
• Hoofstuk 9 - Ingenieursontwerp
  • Ingenieursontwerpproses
  • Kreatiwiteit en om alle idees in ag te neem
  • Modelle
• Hoofstuk 10 - Die rol van probleemoplossing, navorsing en ontwikkeling, uitvind en eksperimentering in probleemoplossing
  • Probleemoplossing
  • Uitvinding en innovasie
  • eksperimentering
• Hoofstuk 11 - Pas die ontwerpproses toe
  • Versamel inligting
  • Visualiseer 'n oplossing
  • Toets en evalueer oplossings
  • Verbeter 'n ontwerp
• Hoofstuk 16 - Energie- en kragtegnologieë
  • Energie kom in verskillende vorme voor
  • Gereedskap, masjiene, produkte en stelsels

kringe

'N Stroombaan is 'n lus waardeur elektrisiteit vloei. 'N Stroombaan begin by 'n kragbron, soos 'n battery, en vloei deur drade en elektriese komponente (soos ligte, motors, ens.). Daar is twee soorte stroombane - reeksbane en parallelle stroombane.

Reeksbane laat net een pad toe om deur te stroom. In 'n seriekring met LED's sal die LED's verder van die kragbron dowwer lyk, omdat daar minder elektrisiteit beskikbaar is om hulle aan te dryf. As 'n LED uitgebrand het of in 'n seriekring verwyder sou word, sou al die ligte wat daarop volg ook uitgaan, want die een pad na die oorblywende ligte sou ontkoppel word.

Parallelle stroombane laat veelvuldige paaie toe om deur te vloei. In 'n parallelle stroombaan met LED's vloei elke LED elektrisiteit direk na hom toe. Elke LED kan helder skyn, ongeag waar dit is, want die elektrisiteit bereik elke LED direk. As een lig uitbrand of verwyder word, sal die ander ook in 'n parallelle stroombaan bly skyn.

Geleidingsvermoë en isolasie

Materiaal wat elektrisiteit gelei - wat elektrisiteit daardeur laat vloei - word geleidend genoem. Geleidende materiale kan gebruik word om stroombane te skep. Dit kan beteken dat u metaaldraad of ongewone dinge soos vrugte, aartappels en selfs deeg gebruik. In die geleidende deeg wat u gebruik, help die sout in die deeg om die elektrisiteit daardeur te beweeg deur dit na Na + en Clions te dissosieer.

Materiale wat nie elektrisiteit daardeur laat vloei nie, word isolasie genoem. Isolasie word in weerstand gemeet. Hoe meer die materiaal isoleer, hoe meer weerstand het dit. Die isolerende deeg waarmee u gaan werk, is weerstandbiedend, wat beteken dat min elektrisiteit daardeur kan vloei.

Isolators dien as 'n muur vir elektrisiteit. Elektrisiteit word óf deur 'n isolator gestaak, óf 'n manier om dit te vind. Aangesien die isolerende deeg nie elektrisiteit gelei nie, kan dit gebruik word om die geleidende deeg te skei en om die elektrisiteit deur ander elektriese komponente, soos LED's en motors, te laat vloei.

Weerstand is ook belangrik om die stroom van elektrisiteit na 'n sekere komponent te vertraag. Die geleidende deeg laat byvoorbeeld elektrisiteit daardeur vloei, maar bied ook weerstand. Dit help om die stroom van die battery na die LED's te vertraag. As die LED direk aan die battery gekoppel sou word, sou die LED uitgebrand het.

Kortsluiting

Elektrisiteit neem altyd die weg van die minste weerstand. In plaas daarvan om stadig deur 'n weerstandbiedende materiaal te vloei, sal elektrisiteit 'n pad neem deur iets geleidender, soos 'n LED, motor, draad of ander meer geleidende materiaal. Dit is hoe isoleringsmateriaal gebruik kan word om elektrisiteit van koers te laat verander en deur die komponente te beweeg waardeur dit wil vloei.

As daar 'n pad rondom 'n elektriese komponent, soos 'n LED, is wat minder weerstand bied, sal die elektrisiteit die LED omseil en die weg neem van die minste weerstand. Dit word 'n kortsluiting genoem. Dit is die rede waarom 'n LED in 'n enkele stuk geleidende deeg of in twee stukke geleidende deeg geplaas word wat dan aan mekaar raak, die LED sal nie brand nie.

Polariteit

Elektriese stroom vloei van die positiewe pool van 'n energiebron na die negatiewe pool. Die rigting van die stroomvloei in 'n stroombaan word polariteit genoem. In hierdie aktiwiteit is die rooi draad van die battery die positiewe pool en die swart draad die negatiewe pool. Sommige elektroniese komponente het ook 'n positiewe en negatiewe kant en moet in die regte rigting aangebring word om te kan werk. Die LED's waarmee u sal werk, het elk twee afleidings, een kort en een lank. Die langer voorsprong gaan na die positiewe kant en die korter voorsprong na die negatiewe kant. As die LED in die verkeerde rigting aangebring is, sal dit nie brand voordat dit omgedraai is nie. Motors sal werk as hulle in enige rigting gekoppel is. Die rigting waarin die elektrisiteit vloei, sal egter die draai-rigting van die as van die motor bepaal.

In hierdie aktiwiteit bou u skeppings uit deeg, net soos u vroeër gedoen het. Slegs hierdie skeppings kan elektrisiteit gelei, wat u in staat stel om stroombane te skep en funksies soos ligte, motors en meer by te voeg. U sal met twee soorte deeg werk. Een deeg (gekleurd) is geleidend en sal elektrisiteit daardeur laat vloei. Die ander (wit) is isolerend en laat nie elektrisiteit deur nie. U sal begin om die twee soorte deeg te ondersoek en hoe dit saamwerk om stroombane te skep. Dan kan u pret hê om kreatief te wees.

Oefenbane / Leer u deeg ken

1. Begin met 'n bal van die geleidende deeg. Plaas die drade van die batterypak in weerskante van die deeg. Plaas 'n LED in die deeg. Wat gebeur?

   

2. Skei dan die geleidende deeg in twee stukke. Steek een batterydraad in die een stuk deeg en die ander in die ander stuk deeg. Plaas nou die LED met een lood in die een stuk van die deeg en die ander in die tweede stuk deeg. Wat gebeur?

   

3. Verwyder die LED en draai dit om en plaas dit weer in die twee stukke deeg met die drade in die teenoorgestelde rigting van die vorige keer. Wat gebeur? Hoekom dink jy het dit gebeur?

4. Raak die twee stukke deeg saam met die LED in die verligte posisie. Wat gebeur? Hoekom, dink jy, het dit gebeur?

5. Voeg dan 'n stuk isolerende deeg tussen die twee stukke geleidende deeg by en plak dit vas sodat dit aan mekaar raak. As die LED oor die isolerende deeg sit en in die twee dele geleidende deeg geplaas word, het u een vaste voorwerp. Die LED brand egter omdat daar geen kortsluiting is nie. Aangesien die isolerende deeg nie die elektrisiteit daardeur laat vloei nie, gaan die elektrisiteit eerder deur die LED en verlig dit.

   

6. Gebruik die geleidende en isolerende deeg om 'n seriekring met twee of meer LED's te skep. Wat sien u aan die ligte? Waarom dink jy is dit?

   

7. Gebruik die geleidende en isolerende deeg om 'n parallelle stroombaan met drie LED's te skep. Wat sien u aan die ligte? Hoe verskil dit van die ligte in die reeksbaan? Waarom dink jy is dit?

   

Kry kreatief

Noudat u verstaan ​​hoe u die twee soorte deeg kan gebruik om 'n LED aan te dryf en 'n motor aan te dryf, probeer iets kreatiefs. U kan LED's, motors, gonsers, waaiers of enige ander materiaal wat u onderwyser verskaf, gebruik. U kan 'n dier met ligte oë maak, 'n helikopter met 'n draaiende skroef of enigiets anders wat u kan dink. Nadat u klaar is, deel u skepping met die res van die klas en kyk wat u klasmaats bedink het. Hier is 'n paar skeppings wat ander studente gemaak het: