Elektra pasto

Bezonataj Materialoj

• Konduka pasto (vidu recepton sube)
• Ne-Kondukta / Izola pasto (vidu recepton sube)
• AA-baterioj
• Baterioj kun fina stacioj
• LED (10mm-grandeco rekomendita)
• Drato kun aligatoraj klipoj

Laŭvolaj Materialoj (Tabelo de Ebloj)

• Mini DC-elektraj ŝatokupoj
• Ŝatantoj, zumiloj kaj aliaj eroj

Konduka Pasta Recepto

ingrediencoj:

• 1-kaka akvo
• 1 1⁄2 taso da faruno
• 1⁄4 taso da salo
• 3 kuleroj. kremo de tartro
• 1 kulero. vegetala oleo
• Manĝaĵkolorigo

1. Miksu akvon kun 1 taso da faruno, salo, tartra kremo, vegetala oleo kaj manĝaĵkolorigo en mezgranda poto.
2. Kuiru la miksaĵon per meza fajro, senĉese movante.
3. Daŭre movu ĝis la miksaĵo formas pilkon en la centro de la poto.
4. Metu la pilkon sur iomete farunitan surfacon. La pasto estos tre varma. Lasu ĝin malvarmetiĝi kelkajn minutojn antaŭ ol manipuli.
5. Pastu la restantan ½ tason da faruno en la pilkon ĝis ĝi atingos la deziratan konsekvencon.
6. Konservu la paston en hermetika ujo.

Ne-Kondukta / Izola Pasto-Recepto

ingrediencoj:

• 1 1⁄2 taso da faruno
• 1⁄2 taso da sukero
• 3 kulero. vegetala oleo
• ½ taso da akvo (deionigita aŭ distilita estas plej bona, sed krana akvo povas esti uzata)

1. Miksu 1 tason da faruno, sukero kaj oleo en bovlo.
2. Enmetu malgrandan kvanton da akvo. Daŭre aldonu akvon kaj movu ĝis la plej granda parto de la akvo absorbiĝas.
3. Post kiam la miksaĵo konsistas el malgrandaj, apartaj buloj, knedu la miksaĵon per viaj manoj ĝis ĝi formos unu bulon.
4. Aldonu akvon al la pasto kaj daŭre knedu ĝis ĝi havas gluecan pastoplenan teksturon.
5. Aldonu iom da la restanta faruno kaj knedu ĝin en la paston ĝis ĝi atingos deziratan teksturon.
6. Konservu paston en hermetika ujo.

Materialoj

• Uzu erojn de la konstrukompleto

procezo

1. Komencu per pilko de la kondukta pasto. Enmetu la bateriajn dratojn en kontraŭajn flankojn de la pasto. Enmetu LED en la paston. Rigardu, kio okazas.
2. Poste disigu la konduktan paston en du pecojn. Enmetu unu baterian draton en unu pastopecon kaj la alian en la alian pastopecon. Nun enmetu la LED per unu plumbo en unu pecon de la pasto kaj la alian plumbon en la dua pastopeco. Rigardu, kio okazas.
3. Poste forigu la LED kaj turnu ĝin, kun la kondukiloj en la kontraŭa direkto. Rigardu, kio okazas. Dokumentu kial laŭ vi tio okazis.
4. Kun la LED en la lumigita pozicio, tuŝu la du pecojn de pasto kune. Rigardu, kio okazas. Dokumentu kial laŭ vi tio okazis.
5. Aldonu pecon da izola pasto inter la du pecoj de kondukta pasto kaj alkroĉu ilin tiel, ke ili tuŝu. Kun la LED interkruriganta la izolan paston kaj enmetitan en la du sekciojn de kondukta pasto. Ĉu la LED lumas?
6. Uzu la konduktan kaj izolan paston por krei serian cirkviton kun du aŭ pli da LEDoj. Kion vi rimarkas pri la lumoj? Dokumentu kial vi pensas, ke tio okazis.
7. Uzu la konduktan kaj izolan paston por krei paralelan cirkviton kun tri LEDoj. Kion vi rimarkas pri la lumoj? Kiel ili diferencas de la lumoj en la serio-cirkvito? Dokumentu kial vi pensas, ke tio okazis.

TED-Diskuto: AnnMarie Thomas

Fonto: YouTube-Kanalo TED

Squishy Circuit Sculpture de AnnMarie Thomas

Fonto: YouTube-kanalo de Universitato St.

Dezajno Dezajno

Vi estas inĝeniero laboranta por projekti kaj konstrui elektron kondukantan kreadojn el pasto.

kriterioj

• Devas uzi du specojn de pasto (kondukta kaj nekondukta)
  por funkciigi LED-ojn.

Limigoj

Kompletigu vian skulptaĵon ene de la donita tempo.

1. Rompu klason en teamojn de 2.
2. Disdonu la laborfolion pri Elektra Pasto kaj receptojn por la kondukta kaj ne-kondukta pasto.
3. Diskutu la temojn en la Fona Konceptoj-Sekcio.
4. Revizii la Inĝenieristikan Projektan Procezon, Projektan Defion, Kriteriojn, Limojn kaj Materialojn. Se tempo permesas, revizii "Realmondajn Aplikojn" antaŭ ol fari la projektan defion.
5. Antaŭ instrui studentojn komenci cerbumadon kaj skizi siajn projektojn, petu ilin pripensi la jenon
   ● Kiel funkcias serioj kaj paralelaj cirkvitoj
   ● La diferencoj inter konduktaj kaj izolaj materialoj
   ● Kio estas kurta cirkvito?
   ● Kio estas poluseco?
6. Provizu al ĉiu teamo siajn materialojn.
7. Klarigu, ke studentoj devas fari konduktan kaj ne-kondukan (izolan) paston. Ili testos la paston farante malsamajn cirkvitojn per LED-lumoj.
8. Anoncu la tempon, kiun ili devas projekti kaj konstrui (1 horo rekomendinda).
9. Uzu tempigilon aŭ interretan kronometron (retronombrado) por certigi vin akurate. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Donu al studentoj regulajn "tempokontrolojn" por ke ili restu taskaj. Se ili luktas, faru demandojn, kiuj kondukos ilin al solvo pli rapide.
10. Teamoj faras sian paston.
11. Provu la paston per la testaj paŝoj en la Sekcio pri Testado kaj Materialoj.
12. Teamoj devas dokumenti la rezultojn de ĉiu testpaŝo.
13. Kiel klaso, diskutu pri la studentaj pripensaj demandoj.

Variadoj

Uzu LED-lumojn, motorojn, zumilojn, ventolilojn aŭ iujn ajn aliajn materialojn por krei!

cirkvitoj

La buklo tra kiu elektro fluas nomiĝas cirkvito. Cirkvito komenciĝas ĉe elektrofonto, kiel baterio, kaj fluas tra dratoj kaj elektraj komponantoj (kiel lumoj, motoroj, ktp). Estas du specoj de cirkvitoj - seriaj cirkvitoj kaj paralelaj cirkvitoj.

Seriaj Cirkvitoj

Seriaj cirkvitoj nur permesas unu vojon por elektro traflui. En serio-cirkvito kun LED-oj, la LED-oj pli for de la fonto de energio aperos pli malhelaj, ĉar malpli da elektro disponeblas por funkciigi ilin. Se LED ekbrulus aŭ estus forigita en serio-cirkvito, ĉiuj lumoj sekvantaj ĝin estingiĝus ankaŭ, ĉar la unu vojo al la ceteraj lumoj estus malkonektita.

Paralelaj Cirkvitoj

Paralelaj cirkvitoj permesas multoblajn vojojn por elektro flui tra. En paralela cirkvito kun LEDoj, ĉiu LED havas elektron fluantan rekte al ĝi laŭ sia propra vojo. Ĉiu LED povas brili forte negrave
kie ĝi estas, ĉar la elektro atingas ĉiun LED rekte. Ankaŭ en paralela cirkvito, se unu lumo brulas aŭ estas forigita, la aliaj daŭre brilos.

Konduktaj kaj Izolaj Materialoj

Konduktaj Materialoj: permesu al elektro flui tra ili. Ĉu vi povas pensi pri iuj materialoj, kiuj kondukas elektron?

Izolaj Materialoj: ne permesu al elektro flui tra ili. Ĉu vi povas pensi pri iuj izolaj materialoj? Izolado mezuriĝas en rezisto. Ju pli izola materialo, des pli da rezisto ĝi havas. La izola pasto, kun kiu vi laboros, estas rezistema, kio signifas, ke malmulta elektro povas flui tra ĝi. Izoliloj funkcias kiel muro, kiu blokas elektron.

fuŝkontakto

Fuŝkontakto okazas kiam dratoj, kiuj ne supozeble kontaktiĝas, tuŝas. Jen kial LED ne ekbruliĝos, kiam ĝi enmetiĝos en unu pecon da kondukta pasto aŭ en
du pecoj de kondukta pasto, kiuj tiam tuŝas unu la alian.

Polareco

La direkto de aktuala fluo en cirkvito nomiĝas poluseco. En ĉi tiu agado, la ruĝa drato de la baterio estas la pozitiva poluso kaj la nigra drato estas la negativa poluso. Iuj elektronikaj komponantoj ankaŭ havas pozitivan kaj negativan flankon kaj devas esti alkroĉitaj en la ĝusta direkto por funkcii.

La LEDoj en ĉi tiu agado havas po du kondukilojn, unu mallongan kaj unu longan. La pli longa plumbo iras al la pozitiva flanko kaj la pli mallonga plumbo iras al la negativa flanko.

Studenta Reflektado (inĝeniera kajero)

1. Elektro ĉiam prenas la vojon de plej malmulta rezisto. En la unua paŝo, kial vi pensas, ke la LED ne ekbruliĝis, kiam ĝi estis enmetita en unu pecon de kondukta pasto? En la 1a paŝo, kial vi pensas, ke la LED malŝaltis, kiam la du pecoj de kondukta pasto tuŝis unu la alian?
2. La kondukta pasto konsistas el akvo, faruno, salo, tartra kremo kaj plantoleo. La izola pasto konsistas el akvo, faruno, sukero kaj plantoleo. Kion vi pensas, ke unu pasto kondukas elektron kaj la alia ne?
3. Kiujn aliajn materialojn vi pensas konduktaj?
4. Kiujn aliajn materialojn vi pensas izolaj?

La leciono povas esti farita en nur 1 klasperiodo por pli maljunaj studentoj. Tamen, por helpi studentojn sin rapidi kaj certigi studentan sukceson (precipe por pli junaj studentoj), dividu la lecionon en du periodojn donante al studentoj pli da tempo por cerbumi, testi ideojn kaj fini sian projekton. Faru la testadon kaj resumon en la sekva klasperiodo.

• Ŝoforo: Materialo, kiu permesas al elektro flui tra ĝi.
• Insulanto: Materialo, kiu ne permesas al elektro flui tra ĝi.
• Rezisto: Izolado mezuriĝas en rezisto. Ju pli izola materialo, des pli da rezisto ĝi havas.
• Cirkvito: La buklo tra kiu fluas elektro. Cirkvito komenciĝas ĉe elektrofonto, kiel baterio, kaj fluas tra dratoj kaj elektraj komponantoj (kiel lumoj, motoroj, ktp.).
• Seria Cirkvito: Permesas unu vojon por elektro traflui.
• Paralela Cirkvito: Permesas multoblajn vojojn por elektro traflui.
• fuŝkontakto: Kiam dratoj, kiuj ne supozeble kontaktiĝas, tuŝas.

Interretaj Ligoj

• Squishy Cirkvitoj
• Makerspaces.com: Squishy Cirkvitoj
• AnnMarie Thomas: Praktika scienco kun ŝikaj cirkvitoj

Rekomendita Legado

• Elektroniko por Infanoj: Ludu per Simplaj Cirkvitoj kaj Eksperimentu kun Elektro! (ISBN: 978-1593277253)
• Gvidilo por Komencantoj pri Cirkvitoj: Naŭ Simplaj Projektoj kun Lumoj, Sonoj kaj Pli! (ISBN: 978-1593279042)
• Konstruante Squishy Circuits (ISBN: 978-1634727235)
• La Granda Libro de Makerspacaj Projektoj: Inspirantaj Kreintoj Eksperimenti, Krei kaj Lerni (ISBN: 978-1259644252)

Skriba Agado

En ĉi tiu agado, vi konstruos objektojn per materialo, kiu povas konduki elektron. Ĉi tio permesos al vi aldoni lumojn, motorojn, ventolilojn kaj aliajn elektrajn elementojn al via kreo. Chris Tuan, civila inĝeniero ĉe la Universitato de Nebrasko, Lincoln ellaboris formulon por fari konduktan betonon uzeblan por fari vojojn kaj trotuarojn, kiuj povas fandi glacion kaj neĝon. Se vi povus konstrui konstruaĵon kun konduktaj materialoj, kiel vi uzus ĝiajn elektrajn ecojn?

Aliĝo al Curriculum-Kadroj

Noto: Ĉiuj lecionaj planoj en ĉi tiu serio kongruas al la Komputika Instruista Asocio K-12 Komputika Normoj, la Usonaj Oftaj Kernaj Ŝtataj Normoj por Matematiko, kaj se aplikebla ankaŭ al la Naciaj Konsilio de Instruistoj pri Matematika Principoj kaj Normoj por Lernejo. Matematiko, Normoj de Internacia Teknologia Eduka Asocio por Teknologia Legopovo, kaj Usonaj Naciaj Sciencaj Edukaj Normoj, kiujn produktis la Nacia Esplora Konsilio.

Sciencaj Normoj pri Nova Generacio

Studentoj, kiuj montras komprenon, povas

• 3-5-ETS1-1. Difinu simplan projektan problemon reflektantan bezonon aŭ bezonon, kiu inkluzivas specifajn kriteriojn por sukceso kaj limojn pri materialoj, tempo aŭ kosto.
• 3-5-ETS1-2. Generi kaj kompari multoblajn eblajn solvojn al problemo surbaze de kiom bone ĉiu renkontas la kriteriojn kaj limojn de la problemo.
• 3-5-ETS1-3. Plani kaj efektivigi justajn testojn, en kiuj variabloj estas kontrolitaj kaj fiaskaj punktoj estas konsiderataj identigi aspektojn de modelo aŭ prototipo
  plibonigita.
• 4-PS3-2. Faru observaĵojn por provi, ke energio povas esti transdonita de loko al loko per sono, lumo, varmo kaj elektraj kurentoj
• 4-PS3-4. Apliki sciencajn ideojn por projekti, provi kaj rafini aparaton, kiu konvertas
  energio de unu formo al alia.
• MS-ETS1-1. Difinu la kriteriojn kaj limojn de projekta problemo kun sufiĉa
  precizeco certigi sukcesan solvon, konsiderante koncernajn sciencajn
  principoj kaj eblaj efikoj al homoj kaj la natura medio, kiuj povas limigi eblajn solvojn.
• MS-ETS1-2. Taksi konkurencajn projektajn solvojn per sistema procezo al
  determini kiom bone ili plenumas la kriteriojn kaj limojn de la problemo.
• MS-ETS1-3. Analizu datumojn de testoj por determini similecojn kaj diferencojn inter pluraj projektaj solvoj por identigi la plej bonajn karakterizaĵojn de ĉiu, kiuj povas esti kombinitaj en novan solvon por pli bone plenumi la kriteriojn por sukceso.
• MS-ETS1-4. Evoluigu modelon por generi datumojn por ripeta testado kaj modifo de proponita objekto, ilo aŭ procezo tia ke optimuma projektado povas esti realigita.

Normoj por Teknologia Legopovo - Ĉiuj Aĝoj

• Ĉapitro 8 - La Atributoj de Dezajno
  • Difinoj de Dezajno
  • Postuloj de Dezajno
• Ĉapitro 9 - Inĝeniera Projektado
  • Inĝenieristika Desegna Procezo
  • Kreivo kaj Konsiderado de ĉiuj ideoj
  • modeloj
• Ĉapitro 10 - La Rolo de Problemoj, Esplorado kaj Disvolviĝo, Invento kaj Eksperimentado en Problemsolvado
  • troubleshooting
  • Invento kaj novigado
  • Eksperimentado
• Ĉapitro 11 - Apliki la Projektan Procezon
  • Kolektu informojn
  • Bildigu solvon
  • Provu kaj taksu solvojn
  • Plibonigi projektadon
• Ĉapitro 16 - Energiaj kaj Potencaj Teknologioj
  • Energio venas en malsamaj formoj
  • Iloj, maŝinoj, produktoj kaj sistemoj

cirkvitoj

Cirkvito estas buklo tra kiu fluas elektro. Cirkvito komenciĝas ĉe energifonto, kiel baterio, kaj fluas tra dratoj kaj elektraj komponantoj (kiel lumoj, motoroj, ktp.). Estas du specoj de cirkvitoj - seriaj cirkvitoj kaj paralelaj cirkvitoj.

Seriaj cirkvitoj permesu nur unu vojon por elektro traflui. En serio-cirkvito kun LEDoj, la LED pli foraj de la fonto de energio aperos pli malhelaj, ĉar malpli da elektro disponeblas por funkciigi ilin. Se LED ekbrulus aŭ estus forigita en serio-cirkvito, ĉiuj lumoj sekvantaj ĝin estingiĝus ankaŭ, ĉar la unu vojo al la ceteraj lumoj estus malkonektita.

Paralelaj cirkvitoj permesi multoblajn vojojn por elektro traflui. En paralela cirkvito kun LEDoj, ĉiu LED havas elektron fluantan rekte al ĝi laŭ sia propra vojo. Ĉiu LED povas brili forte negrave kie ĝi estas, ĉar la elektro atingas ĉiun LED rekte. Ankaŭ en paralela cirkvito, se unu lumo brulas aŭ estas forigita, la aliaj daŭre brilos.

Kondukteco kaj Izolado

Materialoj, kiuj kondukas elektron - permesante al elektro flui tra ili - estas nomataj konduktaj. Konduktaj materialoj povas esti uzataj por krei cirkvitojn. Tio povas signifi uzi metalan draton aŭ pli nekutimajn aĵojn kiel fruktojn, terpomojn, kaj eĉ paston. En la konduka pasto, kiun vi uzos, la salo en la pasto helpas movi la elektron tra ĝi per disiĝo en Na + kaj Cl-jonoj.

Materialoj, kiuj ne permesas al elektro flui tra ili, estas nomataj izolaj. Izolado mezuriĝas en rezisto. Ju pli izola materialo, des pli da rezisto ĝi havas. La izola pasto, kun kiu vi laboros, estas rezistema, kio signifas, ke malmulta elektro povas flui tra ĝi.

Izoliloj funkcias kiel muro al elektro. Elektro estas aŭ haltigita de izolilo aŭ devas trovi manieron ĉirkaŭ ĝi. Ĉar la izola pasto ne kondukas elektron, ĝi povas esti uzata por apartigi la konduktan paston kaj devigi la elektron elekti tra aliaj elektraj komponantoj, kiel LED kaj motoroj.

Rezisto ankaŭ gravas por helpi bremsi la fluon de elektro al certa ero. Ekzemple, la kondukta pasto permesas al elektro flui tra ĝi, sed ankaŭ ofertas iom da rezisto. Ĉi tio helpas malrapidigi la fluon de elektro de la baterio al la LED. Se la LED estus konektita rekte al la baterio, la LED forbrulos.

fuŝkontakto

Elektro ĉiam prenas la vojon de plej malmulta rezisto. Prefere ol malrapide flui tra rezistema materialo, elektro prenos vojon tra io pli kondukta, kiel LED, motoro, drato aŭ alia pli kondukta materialo. Jen kiel izolaj materialoj povas esti uzataj por kurento de elektroŝanĝo kaj movado tra la eroj, kiujn vi volas, ke ĝi fluu.

Se estas vojo ĉirkaŭ elektra komponanto, kiel LED, kiu ofertas malpli da rezisto, la elektro preteriros la LED, prenante la vojon de plej malmulta rezisto. Ĉi tio nomiĝas fuŝkontakto. Tial LED enigita en unu pecon de kondukta pasto aŭ en du pecojn de kondukta pasto, kiuj tiam tuŝas unu la alian, la LED ne ekbruliĝos.

Polareco

Elektra kurento fluas de la pozitiva poluso de energifonto al la negativa poluso. La direkto de aktuala fluo en cirkvito nomiĝas poluseco. En ĉi tiu agado, la ruĝa drato de la baterio estas la pozitiva poluso kaj la nigra drato estas la negativa poluso. Iuj elektronikaj komponantoj ankaŭ havas pozitivan kaj negativan flankon kaj devas esti alkroĉitaj en la ĝusta direkto por funkcii. La LEDoj, kun kiuj vi laboros, havas du kondukilojn, unu mallongan kaj unu longan. La pli longa antaŭeco iras al la pozitiva flanko kaj la pli mallonga antaŭeco iras al la negativa flanko. Se la LED estas fiksita en la malĝusta direkto, ĝi ne ekbruliĝos antaŭ ol ĝi estos turnita. Motoroj funkcios kiam ligitaj ambaŭdirekte. Tamen la direkto en kiu fluas la elektro determinos la turniĝantan direkton de la ŝafto de la motoro.

En ĉi tiu agado, vi konstruos kreojn el pasto, same kiel vi faris kiam vi estis pli juna. Nur ĉi tiuj kreoj povas konduki elektron, permesante krei cirkvitojn kaj aldoni funkciojn kiel lumoj, motoroj kaj pli. Vi laboros kun du specoj de pasto. Unu pasto (kolora) estas kondukta kaj permesos al elektro flui tra ĝi. La alia (blanka) estas izola kaj ne permesas elektron tra ĝi. Vi komencos esplorante la du specojn de pasto kaj kiel ili kunlaboras por krei cirkvitojn. Tiam vi povas amuziĝi kreiĝante.

Praktikaj Cirkvitoj / Ekkoni Vian Paston

1. Komencu per pilko de la kondukta pasto. Enmetu la dratojn de la bateria pako en kontraŭajn flankojn de la pasto. Enmetu LED en la paston. Kio okazas?

   

2. Poste disigu la konduktan paston en du pecojn. Enmetu unu baterian draton en unu pastopecon kaj la alian en la alian pastopecon. Nun enmetu la LED per unu plumbo en unu pecon de la pasto kaj la alian plumbon en la dua pastopeco. Kio okazas?

   

3. Poste forigu la LED kaj turnu ĝin, poste enmetu ĝin reen en la du pecojn de pasto kun la kondukiloj en la kontraŭa direkto al kiel ili antaŭe estis. Kio okazas? Kial vi pensas, ke ĝi okazis?

4. Kun la LED en la lumigita pozicio, tuŝu la du pecojn de pasto kune. Kio okazas? Kial vi pensas, ke ĝi okazis?

5. Poste aldonu pecon da izola pasto inter la du pecojn de kondukta pasto kaj alkroĉu ilin tiel, ke ili tuŝu. Kun la LED interkruriganta la izolan paston, enmetitan en la du sekciojn de kondukta pasto, vi havas unu solidan objekton. La LED tamen lumas, ĉar neniu kurta cirkvito okazas. Ĉar la izola pasto ne permesas al la elektro flui tra ĝi, la elektro iras tra la LED anstataŭe, lumigante ĝin.

   

6. Uzu la konduktan kaj izolan paston por krei serian cirkviton kun du aŭ pli da LEDoj. Kion vi rimarkas pri la lumoj? Kial vi pensas, ke tio estas?

   

7. Uzu la konduktan kaj izolan paston por krei paralelan cirkviton kun tri LEDoj. Kion vi rimarkas pri la lumoj? Kiel ili diferencas de la lumoj en la serio-cirkvito? Kial vi pensas, ke tio estas?

   

Estu Kreiva

Nun, kiam vi komprenas kiel uzi la du specojn de pasto por funkciigi LED kaj funkciigi motoron, provu krei ion kreivan. Vi povas uzi LEDojn, motorojn, zumilojn, ventolilojn aŭ iujn ajn aliajn materialojn, kiujn via instruisto provizis. Vi povus krei beston per lumaj okuloj, helikoptero kun turniĝanta helico aŭ io ajn alia, kiun vi povas imagi. Post kiam vi finos, dividu vian kreaĵon kun la resto de la klaso kaj vidu, kion vi samklasanoj elpensis. Jen kelkaj kreaĵoj faritaj de aliaj studentoj: