العجين الكهربائي
درس برعاية KEYSIGHT Technologies

في هذا الدرس ، سيتعلم الطلاب عن الكهرباء والدوائر الكهربائية باستخدام عجين موصل وعزل لبناء إبداعات كهربائية إبداعية. يعتمد هذا النشاط على عمل الدكتورة آن ماري توماس وفريقها في جامعة سانت توماس.

  • المفاهيم الأساسية للكهرباء والدوائر الكهربائية.
  • مفاهيم العزل والتوصيل الكهربائي.
  • كيفية بناء الدوائر وكيفية حدوثها.

مستويات العمر: ٢٠٢٤/٢٠٢٣

نظرة عامة على خطة الدرس

المواد المطلوبة

  • عجينة موصلة (انظر الوصفة أدناه)
  • عجين غير موصل / عازل (انظر الوصفة أدناه)
  • بطاريات AA
  • حزم بطارية مع أطراف
  • المصابيح (يوصى بحجم 10 مم)
  • سلك مع مقاطع التمساح

المواد الاختيارية (جدول الاحتمالات)

  • محركات هواية كهربائية صغيرة DC
  • المراوح والصفارات والمكونات الأخرى

وصفة العجين الموصلة

المكونات:

  • 1 كوب ماء
  • 1 1 كوب دقيق
  • 1⁄4 كوب ملح
  • 3 ملعقة كبيرة. كريم الترتارا
  • 1 ملعقة كبيرة. زيت نباتي
  • ملون غذائي
  1. اخلطي الماء مع كوب من الدقيق والملح وكريم التارتار والزيت النباتي والملون الغذائي في قدر متوسط ​​الحجم.
  2. يُطهى المزيج على نار متوسطة مع التحريك المستمر.
  3. استمر في التقليب حتى يشكل الخليط كرة في منتصف القدر.
  4. ضع الكرة على سطح مرشوش قليلًا بالدقيق. ستكون العجينة ساخنة جدًا. اتركه ليبرد لبضع دقائق قبل التعامل معه.
  5. اعجن 1⁄2 كوب المتبقي من الدقيق في الكرة حتى تصل إلى القوام المطلوب.
  6. خزني العجينة في وعاء محكم الغلق.

وصفة عجينة غير موصلة / عازلة

المكونات:

  • 1 1 كوب دقيق
  • 1 كوب سكر
  • 3 ملعقة كبيرة. زيت نباتي
  • 1⁄2 كوب ماء (يفضل استخدام الماء المقطر منزوع الأيونات ، لكن يمكن استخدام ماء الصنبور)
  1. اخلطي كوبًا من الدقيق والسكر والزيت في وعاء.
  2. أضيفي كمية قليلة من الماء. استمر في إضافة الماء والتقليب حتى يتم امتصاص معظم الماء.
  3. بمجرد أن يصبح المزيج قوام كتل صغيرة منفصلة ، اعجن المزيج بيديك حتى يتكون كتلة واحدة.
  4. أضيفي الماء إلى العجين واستمري في العجن حتى يصبح قوامه لزجًا يشبه العجين.
  5. نضيف القليل من الدقيق المتبقي ونعجنه في العجينة حتى يصل إلى القوام المطلوب.
  6. احفظي العجين في وعاء محكم الغلق.

المواد

  • استخدم عناصر من مجموعة البناء

معالجة

  1. ابدأ بكرة من العجين الموصّل. أدخل أسلاك حزمة البطارية في جوانب متقابلة من العجين. أدخل مصباح LED في العجين. شاهد ما يحدث.
  2. بعد ذلك ، افصل العجينة الموصلة إلى قطعتين. أدخل سلك حزمة البطارية في قطعة واحدة من العجين والآخر في قطعة العجين الأخرى. الآن ، أدخل المصباح مع سلك واحد في قطعة واحدة من العجين والآخر في القطعة الثانية من العجين. شاهد ما يحدث.
  3. بعد ذلك ، قم بإزالة مؤشر LED وقم بتدويره ، مع وجود العملاء المتوقعين في الاتجاه المعاكس. شاهد ما يحدث. وثق لماذا تعتقد أن هذا حدث.
  4. مع وجود مصباح LED في وضع الإضاءة ، المس قطعتي العجين معًا. شاهد ما يحدث. وثق لماذا تعتقد أن هذا حدث.
  5. نضيف قطعة من العجين العازل بين قطعتين من العجين الموصلة ونعلقهما حتى يتلامسان. مع الصمام على امتداد العجينة العازلة وإدخالها في قسمين من العجين الموصلة. هل إضاءة LED مضاءة؟
  6. استخدم العجينة الموصلة والعازلة لإنشاء دائرة متسلسلة بمصباحين أو أكثر. ماذا تلاحظ بشأن الأضواء؟ وثق لماذا تعتقد أن هذا حدث.
  7. استخدم العجينة الموصلة والعازلة لإنشاء دائرة متوازية بثلاثة مصابيح LED. ماذا تلاحظ بشأن الأضواء؟ كيف تختلف عن الأضواء في الدائرة التسلسلية؟ وثق لماذا تعتقد أن هذا حدث.

محادثة TED: آن ماري توماس

المصدر: قناة تيد يوتيوب

منحوتة حلبة اسفنجي لأن ماري توماس

المصدر: قناة يوتيوب جامعة سانت توماس

تصميم التحدي

أنت مهندس تعمل على تصميم وبناء إبداعات موصلة للكهرباء من العجين.

المعايير

  • يجب استخدام نوعين من العجين (موصل وغير موصل)
    لتشغيل LED (s).

القيود

أكمل النحت الخاص بك في الوقت المحدد.

  1. قسّم الفصل إلى فرق من 2.
  2. وزع ورقة عمل العجين الكهربائي ووصفات العجينة الموصلة وغير الموصلة.
  3. ناقش الموضوعات في قسم المفاهيم الأساسية.
  4. مراجعة عملية التصميم الهندسي وتحدي التصميم والمعايير والقيود والمواد. إذا سمح الوقت ، راجع "Real World Applications" قبل إجراء تحدي التصميم.
  5. قبل توجيه الطلاب لبدء العصف الذهني ورسم تصميماتهم ، اطلب منهم مراعاة ما يلي
    ● كيف تعمل الدوائر المتسلسلة والمتوازية
    ● الفروق بين المواد الموصلة والمواد العازلة
    ● ما هي ماس كهربائى؟
    ● ما هو القطبية؟
  6. زود كل فريق بالمواد الخاصة به.
  7. اشرح أنه يجب على الطلاب صنع عجينة موصلة وغير موصلة (عازلة). سيقومون باختبار العجين عن طريق عمل دوائر مختلفة باستخدام مصابيح LED.
  8. أعلن عن مقدار الوقت الذي يتعين عليهم فيه التصميم والبناء (يوصى بساعة واحدة).
  9. استخدم مؤقتًا أو ساعة توقيت على الإنترنت (ميزة العد التنازلي) لضمان مواكبة الوقت. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). امنح الطلاب "فحوصات زمنية" منتظمة حتى يظلوا في المهمة. إذا كانوا يعانون ، اطرح أسئلة ستقودهم إلى حل أسرع.
  10. فرق عمل العجين.
  11. اختبر العجين باستخدام خطوات الاختبار في قسم مواد الاختبار والعملية.
  12. يجب على الفرق توثيق نتائج كل خطوة اختبار.
  13. كالفصل ، ناقش أسئلة تأمل الطالب.

المتغيرات

استخدم مصابيح LED أو محركات أو صفارات أو مراوح أو أي مواد أخرى لتصبح مبدعًا!

الدوائر

الحلقة التي تتدفق خلالها الكهرباء تسمى الدائرة. تبدأ الدائرة من مصدر طاقة ، مثل البطارية ، وتتدفق عبر الأسلاك والمكونات الكهربائية (مثل الأضواء والمحركات وما إلى ذلك). هناك نوعان من الدوائر - دوائر متسلسلة ودوائر متوازية.

روبن هيغ 2019

دوائر متسلسلة

تسمح الدوائر المتسلسلة بمسار واحد فقط لتدفق الكهرباء من خلاله. في دائرة متسلسلة مع مصابيح LED ، ستظهر مصابيح LED البعيدة عن مصدر الطاقة باهتة ، نظرًا لتوفر قدر أقل من الكهرباء لتشغيلها. في حالة احتراق مؤشر LED أو إزالته في دائرة متسلسلة ، فإن جميع الأضواء التي تليها ستنطفئ أيضًا ، لأن المسار الوحيد إلى الأضواء المتبقية سيتم فصله.

الدوائر المتوازية

تسمح الدوائر المتوازية بمسارات متعددة لتدفق الكهرباء من خلالها. في دائرة متوازية مع مصابيح LED ، يكون لكل مصباح LED كهرباء تتدفق مباشرة إليه على طول مساره الخاص. يمكن لكل LED أن يلمع بشكل ساطع بغض النظر
أين هو ، لأن الكهرباء تصل إلى كل LED مباشرة. أيضًا ، في دائرة موازية ، إذا احترق ضوء أو تمت إزالته ، فستستمر الأضواء الأخرى في التألق.

المواد الموصلة والعازلة

المواد الموصلة: تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها. هل يمكنك التفكير في بعض المواد الموصلة للكهرباء؟

المواد العازلة: لا تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها. هل يمكنك التفكير في بعض المواد العازلة؟ يقاس العزل بالمقاومة. كلما زاد عزل المادة ، زادت مقاومتها. العجينة العازلة التي ستعمل بها مقاومة ، مما يعني أن القليل من الكهرباء يمكن أن تتدفق من خلالها. تعمل العوازل كجدار يمنع الكهرباء.

قصر الدائرة

روبن هيغ 2019

تحدث دائرة كهربائية قصيرة عندما تتلامس الأسلاك التي لا يُفترض أن تتلامس مع بعضها البعض. هذا هو السبب في أن مؤشر LED لن يضيء عند إدخاله في قطعة واحدة من العجين الموصّل أو في
قطعتان من العجينة الموصلة التي تلامس بعد ذلك بعضهما البعض.

قطبية

يسمى اتجاه تدفق التيار في الدائرة القطبية. في هذا النشاط ، يكون السلك الأحمر من حزمة البطارية هو القطب الموجب والسلك الأسود هو القطب السالب. كما أن لبعض المكونات الإلكترونية جانب إيجابي وجانب سلبي ويجب إرفاقها بالاتجاه الصحيح حتى تعمل.

تحتوي كل من مصابيح LED في هذا النشاط على خيوطين ، أحدهما قصير والآخر طويل. يذهب الرصاص الأطول إلى الجانب الإيجابي ويذهب الرصاص الأقصر إلى الجانب السلبي.

انعكاس الطالب (دفتر هندسي)

  1. تأخذ الكهرباء دائمًا المسار الأقل مقاومة. في الخطوة 1 ، لماذا تعتقد أن المصباح لم يضيء عندما تم إدخاله في قطعة واحدة من العجين الموصّل؟ في الخطوة 4 ، لماذا تعتقد أن المصباح انطفأ عندما لامست قطعتا العجين الموصّل بعضهما البعض؟
  2. تتكون العجينة الموصلة من الماء والدقيق والملح وكريم التارتار والزيت النباتي. العجين العازل مصنوع من الماء والدقيق والسكر والزيت النباتي. برأيك ما الذي يجعل إحدى العجينة توصل الكهرباء والأخرى لا؟
  3. ما هي المواد الأخرى التي تعتقد أنها موصلة للكهرباء؟
  4. ما هي المواد الأخرى التي تعتقد أنها عازلة؟

تعديل الوقت

يمكن إجراء الدرس في أقل من فصل دراسي واحد للطلاب الأكبر سنًا. ومع ذلك ، لمساعدة الطلاب على الشعور بالاندفاع ولضمان نجاح الطلاب (خاصة للطلاب الأصغر سنًا) ، قم بتقسيم الدرس إلى فترتين لإعطاء الطلاب مزيدًا من الوقت لطرح الأفكار واختبار الأفكار ووضع اللمسات الأخيرة على تصميمهم. قم بإجراء الاختبار واستخلاص المعلومات في الفصل الدراسي التالي.

الدوائر

الدائرة عبارة عن حلقة تتدفق خلالها الكهرباء. تبدأ الدائرة من مصدر طاقة ، مثل البطارية ، وتتدفق عبر الأسلاك والمكونات الكهربائية (مثل الأضواء والمحركات وما إلى ذلك). هناك نوعان من الدوائر - دوائر متسلسلة ودوائر متوازية.

دوائر السلسلة اسمح فقط بمسار واحد لتدفق الكهرباء من خلاله. في دائرة متسلسلة مع مصابيح LED ، ستظهر مصابيح LED البعيدة عن مصدر الطاقة باهتة ، نظرًا لتوفر قدر أقل من الكهرباء لتشغيلها. إذا تم حرق LED أو إزالته في دائرة متسلسلة ، فإن جميع الأضواء التي تليها ستنطفئ أيضًا ، لأن المسار الوحيد إلى الأضواء المتبقية سيتم فصله. 

روبن هيغ -2019 (2)

الدوائر المتوازية تسمح بمسارات متعددة لتدفق الكهرباء من خلالها. في دائرة متوازية مع مصابيح LED ، يكون لكل مصباح LED كهرباء تتدفق مباشرة إليه على طول مساره الخاص. يمكن لكل LED أن يلمع بشكل ساطع بغض النظر عن مكانه ، لأن الكهرباء تصل إلى كل LED مباشرة. أيضًا ، في دائرة موازية ، إذا احترق ضوء أو تمت إزالته ، فستستمر الأضواء الأخرى في التألق.

الموصلية والعزل

المواد التي توصل الكهرباء - تسمح للكهرباء بالتدفق من خلالها - تسمى موصلة. مادة موصلة

يمكن استخدام als لإنشاء الدوائر. يمكن أن يعني ذلك استخدام الأسلاك المعدنية أو أشياء غير عادية مثل الفاكهة والبطاطس وحتى العجين. في العجينة الموصلة التي ستستخدمها ، يساعد الملح الموجود في العجين على تحريك الكهرباء خلاله عن طريق التفكك في Na + و Cl- أيونات.

تسمى المواد التي لا تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها بالعازل. يقاس العزل بالمقاومة. كلما زاد عزل المادة ، زادت مقاومتها. العجينة العازلة التي ستعمل بها مقاومة ، مما يعني أن القليل من الكهرباء يمكن أن تتدفق من خلالها.

تعمل العوازل كجدار للكهرباء. يتم إيقاف الكهرباء بواسطة عازل أو يجب أن تجد طريقة للتغلب عليها. نظرًا لأن العجين العازل لا يوصل الكهرباء ، فيمكن استخدامه لفصل العجين الموصّل وإجبار الكهرباء على التدفق عبر المكونات الكهربائية الأخرى ، مثل المصابيح والمحركات.

المقاومة مهمة أيضًا في المساعدة على إبطاء تدفق الكهرباء إلى مكون معين. فو

روبن هيغ -2019 (3)

على سبيل المثال ، تسمح العجينة الموصلة للكهرباء بالتدفق من خلالها ، ولكنها تقدم أيضًا بعض المقاومة. هذا يساعد على إبطاء تدفق الكهرباء من البطارية إلى المصابيح. إذا تم توصيل مؤشر LED مباشرة بحزمة البطارية ، فسوف يحترق مؤشر LED.

قصر الدائرة

تأخذ الكهرباء دائمًا المسار الأقل مقاومة. بدلاً من التدفق ببطء عبر مادة مقاومة ، ستأخذ الكهرباء مسارًا عبر شيء أكثر توصيلًا ، مثل LED أو المحرك أو السلك أو أي مادة أخرى أكثر موصلة. هذه هي الطريقة التي يمكن بها استخدام المواد العازلة لإجراء مسار تغيير الكهرباء والانتقال عبر المكونات التي تريد أن تتدفق خلالها.

إذا كان هناك مسار حول مكون كهربائي ، مثل LED ، يوفر مقاومة أقل ، ستتجاوز الكهرباء مؤشر LED ، متخذًا المسار الأقل مقاومة. هذا يسمى ماس كهربائى. هذا هو السبب في إدخال الصمام في قطعة واحدة من العجين الموصلة أو

  • موصلة: مادة تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها.
  • عازل: مادة لا تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها.
  • المقاومة: يقاس العزل بالمقاومة. كلما زاد عزل المادة ، زادت مقاومتها.
  • دائرة كهربائية: الحلقة التي تتدفق خلالها الكهرباء. تبدأ الدائرة من مصدر طاقة ، مثل البطارية ، وتتدفق عبر الأسلاك والمكونات الكهربائية (مثل الأضواء والمحركات وما إلى ذلك).
  • سلسلة الدائرة: يتيح مسارًا واحدًا لتدفق الكهرباء من خلاله.
  • التوصيل بالتوازي: يسمح بمسارات متعددة لتدفق الكهرباء من خلالها.
  • قصر الدائرة: عندما لا تتلامس الأسلاك مع بعضها البعض.

اتصالات الإنترنت

اقتراحات للقراءة

  • إلكترونيات للأطفال: العب بدارات بسيطة وجرب الكهرباء! (رقم ال ISBN: 978-1593277253)
  • دليل المبتدئين إلى الدوائر: تسعة مشاريع بسيطة مع الأضواء والأصوات والمزيد! (رقم ال ISBN: 978-1593279042)
  • بناء دوائر اسفنجي (ISBN: 978-1634727235)
  • الكتاب الكبير لمشاريع Makerspace: إلهام صناع التجربة والإنشاء والتعلم (ISBN: 978-1259644252)

النشاط الكتابة

في هذا النشاط ، ستقوم ببناء أشياء باستخدام مادة يمكنها توصيل الكهرباء. سيسمح لك ذلك بإضافة الأضواء والمحركات والمراوح والعناصر الكهربائية الأخرى إلى إبداعك. طور كريس توان ، مهندس مدني في جامعة نبراسكا ، لينكولن صيغة لصنع الخرسانة الموصلة التي يمكن استخدامها لصنع الطرق والأرصفة التي يمكنها إذابة الجليد والثلج. إذا كان بإمكانك تشييد مبنى بمواد موصلة للكهرباء ، فكيف ستستخدم خواصه الكهربائية؟

التوافق مع أطر المناهج

ملاحظة: تتوافق جميع خطط الدروس في هذه السلسلة مع معايير علوم الكمبيوتر لجمعية معلمي علوم الكمبيوتر K-12 ، ومعايير الولاية الأساسية المشتركة الأمريكية للرياضيات ، وإذا كان ذلك ممكنًا أيضًا مع مبادئ ومعايير المجلس الوطني لمدرسي الرياضيات للمدرسة الرياضيات ، ومعايير الرابطة الدولية لتعليم التكنولوجيا لمحو الأمية التكنولوجية ، ومعايير تعليم العلوم الوطنية الأمريكية التي أصدرها المجلس القومي للبحوث.

معايير علوم الجيل القادم

يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم

  • 3-5-ETS1-1. حدد مشكلة تصميم بسيطة تعكس حاجة أو رغبة تتضمن معايير محددة للنجاح وقيودًا على المواد أو الوقت أو التكلفة.
  • 3-5-ETS1-2. قم بإنشاء ومقارنة الحلول الممكنة المتعددة لمشكلة ما بناءً على مدى احتمالية تلبية كل منها لمعايير وقيود المشكلة.
  • 3-5-ETS1-3. تخطيط وإجراء اختبارات عادلة يتم فيها التحكم في المتغيرات ويتم النظر في نقاط الفشل لتحديد جوانب نموذج أو نموذج أولي يمكن أن يكون
    تحسن.
  • 4-PS3-2. قم بعمل ملاحظات لتقديم دليل على أن الطاقة يمكن أن تنتقل من مكان إلى آخر عن طريق الصوت والضوء والحرارة والتيارات الكهربائية
  • 4-PS3-4. تطبيق الأفكار العلمية لتصميم واختبار وتنقيح جهاز يتحول
    الطاقة من شكل إلى آخر.
  • MS-ETS1-1. حدد المعايير والقيود الخاصة بمشكلة التصميم بشكل كافٍ
    الدقة لضمان حل ناجح ، مع الأخذ بعين الاعتبار العلمية ذات الصلة
    المبادئ والتأثيرات المحتملة على الناس والبيئة الطبيعية التي قد تحد من الحلول الممكنة.
  • MS-ETS1-2. تقييم حلول التصميم المتنافسة باستخدام عملية منهجية ل
    تحديد مدى استيفائهم لمعايير وقيود المشكلة.
  • MS-ETS1-3. قم بتحليل البيانات من الاختبارات لتحديد أوجه التشابه والاختلاف بين العديد من حلول التصميم لتحديد أفضل خصائص كل منها والتي يمكن دمجها في حل جديد لتلبية معايير النجاح بشكل أفضل.
  • MS-ETS1-4. قم بتطوير نموذج لتوليد البيانات للاختبار التكراري والتعديل لكائن أو أداة أو عملية مقترحة بحيث يمكن تحقيق التصميم الأمثل.

معايير محو الأمية التكنولوجية - جميع الأعمار

  • الفصل الثامن - سمات التصميم
    • تعريفات التصميم
    • متطلبات التصميم
  • الفصل التاسع - التصميم الهندسي
    • عملية التصميم الهندسي
    • الإبداع ومراعاة جميع الأفكار
    • الموديلات
  • الفصل 10 - دور استكشاف الأخطاء وإصلاحها والبحث والتطوير والاختراع والتجريب في حل المشكلات
    • استكشاف الأخطاء:
    • الاختراع والابتكار
    • تجريب
  • الفصل 11 - تطبيق عملية التصميم
    • اجمع المعلومات
    • تصور الحل
    • اختبار وتقييم الحلول
    • تحسين التصميم
  • الفصل السادس عشر - تقنيات الطاقة والطاقة
    • تأتي الطاقة بأشكال مختلفة
    • الأدوات والآلات والمنتجات والأنظمة

الدوائر

الدائرة عبارة عن حلقة تتدفق خلالها الكهرباء. تبدأ الدائرة من مصدر طاقة ، مثل البطارية ، وتتدفق عبر الأسلاك والمكونات الكهربائية (مثل الأضواء والمحركات وما إلى ذلك). هناك نوعان من الدوائر - دوائر متسلسلة ودوائر متوازية.

دوائر السلسلة اسمح فقط بمسار واحد لتدفق الكهرباء من خلاله. في سلسلة الدوائر المزودة بمصابيح LED ، ستظهر مصابيح LED البعيدة عن مصدر الطاقة باهتة ، نظرًا لتوفر قدر أقل من الكهرباء لتشغيلها. في حالة احتراق مؤشر LED أو إزالته في دائرة متسلسلة ، ستنطفئ جميع الأضواء التالية أيضًا ، لأنه سيتم فصل المسار الوحيد إلى الأضواء المتبقية.

روبن هيغ 2019

 

الدوائر المتوازية تسمح بمسارات متعددة لتدفق الكهرباء من خلالها. في دائرة متوازية مع مصابيح LED ، يكون لكل مصباح LED كهرباء تتدفق مباشرة إليه على طول مساره الخاص. يمكن لكل LED أن يلمع بشكل ساطع بغض النظر عن مكانه ، لأن الكهرباء تصل إلى كل LED مباشرة. أيضًا ، في دائرة موازية ، إذا احترق ضوء أو تمت إزالته ، فستستمر الأضواء الأخرى في التألق.

روبن هيغ 2019

 

الموصلية والعزل

المواد التي توصل الكهرباء - تسمح للكهرباء بالتدفق من خلالها - تسمى موصلة. يمكن استخدام المواد الموصلة لإنشاء دوائر. يمكن أن يعني ذلك استخدام الأسلاك المعدنية أو أشياء غير عادية مثل الفاكهة والبطاطس وحتى العجين. في العجينة الموصلة التي ستستخدمها ، يساعد الملح الموجود في العجين على تحريك الكهرباء خلاله عن طريق التفكك في Na + و Cl- أيونات.

تسمى المواد التي لا تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها بالعازل. يقاس العزل بالمقاومة. كلما زاد عزل المادة ، زادت مقاومتها. العجينة العازلة التي ستعمل بها مقاومة ، مما يعني أن القليل من الكهرباء يمكن أن تتدفق من خلالها.

تعمل العوازل كجدار للكهرباء. يتم إيقاف الكهرباء بواسطة عازل أو يجب أن تجد طريقة للتغلب عليها. نظرًا لأن العجين العازل لا يوصل الكهرباء ، فيمكن استخدامه لفصل العجين الموصّل وإجبار الكهرباء على التدفق عبر المكونات الكهربائية الأخرى ، مثل المصابيح والمحركات.

المقاومة مهمة أيضًا في المساعدة على إبطاء تدفق الكهرباء إلى مكون معين. على سبيل المثال ، تسمح العجينة الموصلة للكهرباء بالتدفق من خلالها ، ولكنها تقدم أيضًا بعض المقاومة. هذا يساعد على إبطاء تدفق الكهرباء من البطارية إلى المصابيح. إذا تم توصيل مؤشر LED مباشرة بحزمة البطارية ، فسوف يحترق مؤشر LED.

قصر الدائرة

تأخذ الكهرباء دائمًا المسار الأقل مقاومة. بدلاً من التدفق ببطء عبر مادة مقاومة ، ستأخذ الكهرباء مسارًا عبر شيء أكثر توصيلًا ، مثل LED أو المحرك أو السلك أو أي مادة أخرى أكثر موصلة. هذه هي الطريقة التي يمكن بها استخدام المواد العازلة لإجراء مسار تغيير الكهرباء والانتقال عبر المكونات التي تريد أن تتدفق خلالها.

إذا كان هناك مسار حول مكون كهربائي ، مثل LED ، يوفر مقاومة أقل ، ستتجاوز الكهرباء مؤشر LED ، متخذًا المسار الأقل مقاومة. هذا يسمى ماس كهربائى. هذا هو السبب في أن الصمام الذي يتم إدخاله في قطعة واحدة من العجين الموصلة أو في قطعتين من العجين الموصلين ثم تلامس بعضهما البعض ، فلن يضيء المصباح.

قطبية

يتدفق التيار الكهربائي من القطب الموجب لمصدر طاقة إلى القطب السالب. يسمى اتجاه تدفق التيار في الدائرة القطبية. في هذا النشاط ، يكون السلك الأحمر من حزمة البطارية هو القطب الموجب والسلك الأسود هو القطب السالب. كما أن لبعض المكونات الإلكترونية جانب إيجابي وجانب سلبي ويجب إرفاقها بالاتجاه الصحيح حتى تعمل. تحتوي مصابيح LED التي ستعمل مع كل منها على خيوطين ، أحدهما قصير والآخر طويل. يذهب الرصاص الأطول إلى الجانب الإيجابي ويذهب الرصاص الأقصر إلى الجانب السلبي. إذا تم توصيل مؤشر LED في الاتجاه الخاطئ ، فلن يضيء حتى يتم تشغيله. ستعمل المحركات عندما تعلق في أي اتجاه. ومع ذلك ، فإن الاتجاه الذي تتدفق فيه الكهرباء سيحدد اتجاه دوران عمود المحرك.

في هذا النشاط ، ستقوم ببناء إبداعات من العجين ، تمامًا كما فعلت عندما كنت أصغر سنًا. يمكن لهذه الإبداعات فقط توصيل الكهرباء ، مما يسمح لك بإنشاء دوائر وإضافة ميزات مثل الأضواء والمحركات والمزيد. ستعمل بنوعين من العجين. عجينة واحدة (ملونة) موصلة للكهرباء وستسمح بتدفق الكهرباء خلالها. الآخر (الأبيض) عازل ولا يسمح بمرور الكهرباء من خلاله. ستبدأ باستكشاف نوعي العجين وكيف يعملان معًا لإنشاء دوائر. بعد ذلك ، يمكنك الاستمتاع بالإبداع.

دوائر التمرين / التعرف على العجين

  1. ابدأ بكرة من العجين الموصّل. أدخل أسلاك حزمة البطارية في جوانب متقابلة من العجين. أدخل مصباح LED في العجين. ماذا يحدث؟

    روبن هيغ 2019

 

 

 

 

  1. بعد ذلك ، افصل العجينة الموصلة إلى قطعتين. أدخل سلك حزمة البطارية في قطعة واحدة من العجين والآخر في قطعة العجين الأخرى. الآن أدخل المصباح مع سلك واحد في قطعة واحدة من العجين والآخر في القطعة الثانية من العجين. ماذا يحدث؟

    روبن هيغ 2019

 

 

 

 

 

  1. بعد ذلك ، قم بإزالة مؤشر LED وقلبه ، ثم أدخله مرة أخرى في قطعتين من العجين مع وجود الخيوط في الاتجاه المعاكس لما كانت عليه من قبل. ماذا يحدث؟ لماذا تعتقد أنه حدث؟

 

 

 

 

  1. مع مصباح LED في وضع الإضاءة ، المس قطعتي العجين معًا. ماذا يحدث؟ لماذا تعتقد أنه حدث؟

 

 

 

 

  1. بعد ذلك ، نضيف قطعة من العجين العازل بين قطعتين من العجين الموصلة ونعلقهما حتى يتلامسان. مع وجود مصباح LED متداخلاً على العجين العازل ، يتم إدخاله في قسمين من العجين الموصّل ، يكون لديك جسم صلب واحد. ومع ذلك ، يضيء مصباح LED لأنه لا توجد دائرة كهربائية قصيرة تحدث. نظرًا لأن العجين العازل لا يسمح بتدفق الكهرباء من خلاله ، فإن الكهرباء تمر عبر LED بدلاً من ذلك ، وتضيءه.

    روبن هيغ 2019

 

 

 

 

 

  1. استخدم العجينة الموصلة والعازلة لإنشاء دائرة متسلسلة بمصباحين أو أكثر. ماذا تلاحظ بشأن الأضواء؟ لماذا تعتقد ذلك؟

    روبن هيغ 2019

 

 

 

 

 

 

  1. استخدم العجينة الموصلة والعازلة لإنشاء دائرة متوازية بثلاثة مصابيح LED. ماذا تلاحظ بشأن الأضواء؟ كيف تختلف عن الأضواء في الدائرة التسلسلية؟ لماذا تعتقد ذلك؟

    روبن هيغ 2019

 

 

 

 

  

الحصول على الإبداع

الآن بعد أن فهمت كيفية استخدام نوعي العجين لتشغيل مصباح LED وتشغيل محرك ، حاول بناء شيء إبداعي. يمكنك استخدام مصابيح LED أو محركات أو صفارات أو مراوح أو أي مواد أخرى قدمها معلمك. يمكنك صنع حيوان بعيون مضيئة ، أو طائرة هليكوبتر بمروحة دوارة ، أو أي شيء آخر يمكنك تخيله. بمجرد الانتهاء ، شارك إبداعاتك مع بقية الفصل وشاهد ما فكر به زملائك في الفصل. فيما يلي بعض الإبداعات التي صنعها طلاب آخرون:

روبن هيغ 2019

روبن هيغ 2019

روبن هيغ 2019

روبن هيغ 2019

بفضل مات فرانسيس ، دكتوراه ، رئيس IEEE East Area ، المنطقة 5 للمشاركة.

ترجمة خطة الدرس

شهادة إتمام الطالب القابلة للتحميل