Ore elektrikoa

Beharrezko materialak

• Ore eroalea (ikusi beheko errezeta)
• Ore ez-eroalea / isolatzailea (ikusi beheko errezeta)
• AA pilak
• Bateria terminalekin
• LEDak (10 mm-ko tamaina gomendatzen da)
• Kablea aligator klipekin

Aukerako materialak (Aukeren taula)

• Mini DC hobby motor elektrikoak
• Haizagailuak, burrunbadoreak eta beste osagai batzuk

Ore Eroale Errezeta

Osagaiak:

• 1 cup water
• 1 1⁄2 kopa irin
• 1⁄4 katilu gatza
• 3 koilarakada. tartar krema
• 1 koilarakada. landare olioa
• Elikagaien kolorazioa

1. Nahastu ura katilu 1 irin, gatza, tartar esnegaina, landare olioa eta elikagai koloratzaileak tamaina ertaineko eltzean.
2. Egosi nahasketa su ertainean etengabe nahastuz.
3. Jarraitu irabiatzen nahasteak eltzearen erdian bola bat osatu arte.
4. Jarri baloia sueztitu den azalera baten gainean. Orea oso bero egongo da. Utzi hozten minutu batzuk manipulatu aurretik.
5. Oratu gainerako ½ kikara irina bolan, nahi duzun koherentzia lortu arte.
6. Gorde orea ontzi hermetiko batean.

Eroale ez / Isolatzeko Orearen Errezeta

Osagaiak:

• 1 1⁄2 kopa irin
• 1⁄2 kopa azukre
• 3 koilarakada. landare olioa
• 1⁄2 katilu ur (desionizatua edo destilatua da onena, baina iturriko ura erabil daiteke)

1. Nahastu 1 katilu irin, azukrea eta olioa ontzi batean.
2. Mugitu ur kopuru txiki bat. Jarraitu ura gehitzen eta irabiatu ur gehiena xurgatu arte.
3. Nahasteak multzo txiki eta bereizien koherentzia duenean, oratu nahasketa eskuekin, pikor bakarra osatu arte.
4. Gehitu ura oreari eta jarraitu oratzen orearen itxura itsaskorra izan arte.
5. Gehitu gainerako irinaren zati bat eta oratu orean, nahi duzun testura lortu arte.
6. Gorde orea ontzi hermetiko batean.

Materialak

• Erabili eraikitze kiteko elementuak

Prozesua

1. Hasi ore eroalearen bolarekin. Sartu bateriaren hariak orearen beste aldeetan. Sartu LED bat orean. Ikusi zer gertatzen den.
2. Ondoren, orea eroalea bi zatitan banatu. Sartu bateria-paketearen alanbre bat ore zati batean eta bestea beste ore zati batean. Orain, sartu LEDa berun batekin orearen zati batean eta beste beruna ore bigarren zatian. Ikusi zer gertatzen den.
3. Ondoren, kendu LED-a eta eman buelta, hariak kontrako noranzkoan jarrita. Ikusi zer gertatzen den. Dokumentatu zergatik gertatu dela uste duzu.
4. LED argia posizioarekin, ukitu bi ore zatiak batera. Ikusi zer gertatzen den. Dokumentatu zergatik gertatu dela uste duzu.
5. Gehitu ore isolatzaile zati bat bi ore eroale zatien artean eta erantsi ukitu ditzaten. LED-arekin orea isolatzailearekin batera eta ore eroalearen bi ataletan sartuta. LEDa pizten al da?
6. Erabili ore eroale eta isolatzailea bi LED edo gehiagorekin serieko zirkuitu bat sortzeko. Zer nabaritzen duzu argien inguruan? Dokumentatu zergatik gertatu zen uste duzula.
7. Erabili ore eroale eta isolatzailea hiru LEDekin zirkuitu paralelo bat sortzeko. Zer nabaritzen duzu argien inguruan? Zertan bereizten dira serieko zirkuituko argiekin? Dokumentatu zergatik gertatu zen uste duzula.

TED Eztabaida: AnnMarie Thomas

Iturria: TED YouTube kanala

Squishy Circuit AnnMarie Thomas-en eskultura

Iturria: San Tomas Unibertsitateko YouTube kanala

Diseinua Challenge

Elektrizitatea oreetatik sortuz elektrizitatea diseinatzen eta eraikitzen lan egiten duen ingeniaria zara.

Irizpideak

• Bi ore mota erabili behar dituzu (eroaleak eta ez eroaleak)
  LED (ak) pizteko.

mugak

Osatu eskultura emandako denboran.

1. Klasea 2 taldeko taldetan banatu.
2. Ore elektrikoa lan orria eta eroaleak eta eroaleak ez diren orriak banatu.
3. Eztabaidatu gaiak Atzeko planoaren kontzeptuak atalean.
4. Berrikusi Ingeniaritza Diseinatzeko Prozesua, Diseinuaren Erronka, Irizpideak, Murrizketak eta Materialak. Denborak uzten badu, berrikusi "Benetako Munduko Aplikazioak" diseinuaren erronka egin aurretik.
5. Ikasleei beren diseinuak zirriborratzen eta zirriborratzen hasteko agindua eman aurretik, eskatu honako hauek kontuan hartzeko
   ● Nola funtzionatzen duten zirkuitu serialek eta paraleloek
   ● Material eroaleen eta isolatzaileen arteko desberdintasunak
   ● Zer da zirkuitulaburra?
   ● Zer da polaritatea?
6. Eman talde bakoitzari bere materiala.
7. Azaldu ikasleek ore eroalea eta ez eroalea (isolatzailea) egin behar dutela. LED argiak erabiliz zirkuitu desberdinak eginez probatuko dute orea.
8. Iragarri ezazu zenbat denbora eta denbora behar duten diseinatzeko eta eraikitzeko (ordu 1 gomendatzen da).
9. Erabili tenporizadorea edo lineako kronometroa (atzerako kontaketa funtzioa) denbora mantentzen duzula ziurtatzeko. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Eman ikasleei "denbora kontrolak" aldian-aldian zereginean jarrai dezaten. Ahaleginak egiten ari badira, egin galderak azkarrago konponbide batera eramango dituztenak.
10. Taldeek beren orea egiten dute.
11. Probatu orea Entseguetarako Materialak eta Prozesua Ataleko proben urratsak erabiliz.
12. Taldeak proba bakoitzaren emaitzak dokumentatu beharko lituzkete.
13. Klase gisa, eztabaidatu ikasleen hausnarketarako galderak.

Aldakuntzak

Erabili LED argiak, motorrak, buzzers, haizagailuak edo beste edozein material sormen izateko!

Zirkuitu

Elektrizitateak zeharkatzen duen begizta zirkuitu deritzo. Zirkuitu bat energia iturri batetik abiatzen da, hala nola bateria bat, eta kableetatik eta osagai elektrikoetatik (argiak, motorrak, etab.) Zeharkatzen du. Bi zirkuitu mota daude: serieko zirkuituak eta zirkuitu paraleloak.

Multzoko Zirkuituak

Serieko zirkuituek elektrizitatea igarotzeko bide bakarra uzten dute. LEDak dituzten serieko zirkuitu batean, iturritik urrunago dauden LEDak lausoagoak agertuko dira, elektrizitate gutxiago dagoelako horiek elikatzeko. LED bat erreko balitz edo serieko zirkuitu batean kenduko balitz, ondorengo argi guztiak ere itzaliko lirateke, gainerako argietarako bide bakarra deskonektatuta egongo litzatekeelako.

Zirkuitu Paraleloak

Zirkuitu paraleloek elektrizitatea igarotzeko bide ugari uzten dituzte. LEDekin zirkuitu paraleloan, LED bakoitzak elektrizitatea du zuzenean bere bidetik. LED bakoitzak argi eta garbi distira dezake
dagoen lekuan, elektrizitatea LED bakoitzera zuzenean iristen ari delako. Gainera, zirkuitu paralelo batean, argi bat erretzen edo kentzen bada, besteek distira jarraituko dute.

Material eroaleak eta isolatzaileak

Material eroaleak: elektrizitatea zeharkatzen uzten dute. Elektrizitatea eroaten duten zenbait material bururatzen al zaizu?

Material isolatzaileak: ez utzi elektrizitatea haietatik igarotzen. Material isolatzaile batzuk bururatzen al zaizkizu? Isolamendua erresistentzian neurtzen da. Zenbat eta material isolatzaileagoa izan, orduan eta erresistentzia handiagoa du. Lantzen duzun ore isolatzailea erresistiboa da, hau da, elektrizitate gutxi igaro daiteke bertatik. Isolatzaileak elektrizitatea blokeatzen duen horma gisa jokatzen dute.

Zirkuitu laburra

Zirkuitulaburra gertatzen da ustez ukitu behar ez diren hariak ukitzen dituztenean. Horregatik, LED bat ez da piztuko ore eroale zati bakarrean sartzean edo
ondoren, bata bestea ukitzen duten bi ore eroale zati.

Polaritate

Zirkuitu bateko korronte fluxuaren norabidea polaritatea deitzen da. Jarduera honetan, bateria-paketeko hari gorria polo positiboa da eta hari beltza polo negatiboa. Osagai elektroniko batzuek alde positiboa eta negatiboa ere badute eta norabide egokian lotu behar dira lan egiteko.

Jarduera honetako LEDek bi kable dituzte, bata laburra eta bestea luzea. Luzeagoa alde positibora doa eta motzagoa alde negatibora.

Ikaslearen hausnarketa (ingeniaritza koadernoa)

1. Elektrizitateak erresistentzia gutxieneko bidea hartzen du beti. 1. urratsean, zergatik uste duzu LEDa ez zela piztu ore eroale zati batean sartu zenean? 4. urratsean, zergatik uste duzu LEDa itzali zela bi ore eroale zatiek elkar ukitu zutenean?
2. Ore eroalea urez, irinez, gatzaz, tartar kremaz eta landare olioz osatuta dago. Ore isolatzailea urez, irinez, azukrez eta landare olioz egina dago. Zure ustez, zerk eragiten du ore batek elektrizitatea eroatea eta besteak ez?
3. Zure ustez, zer beste material dira eroaleak?
4. Zure ustez, zer beste material dira isolatzaileak?

Ikasgaia adineko ikasleentzako klaseko 1 aldian egin daiteke. Hala ere, ikasleei ziztu bizian sentitzen laguntzeko eta ikasleen arrakasta bermatzeko (batez ere ikasle gazteagoei), ikasgaia bi alditan banatu ikasleei ideia gehiago egiteko, ideiak probatzeko eta haien diseinua amaitzeko denbora gehiago emanez. Egin probak eta laburpenak hurrengo klaseko aldian.

• Conductor: Elektrizitatea bertatik igarotzen uzten duen materiala.
• isolatzaile: Elektrizitatea bertatik igarotzen uzten ez duen materiala.
• Erresistentzia: Isolamendua erresistentzian neurtzen da. Zenbat eta material isolatzaileagoa izan, orduan eta erresistentzia handiagoa du.
• Zirkuitua: Elektrizitatea zeharkatzen duen begizta. Zirkuitu bat energia iturri batetik abiatzen da, hala nola bateria bat, eta kable eta osagai elektrikoetatik (argiak, motorrak, etab.) Zeharkatzen du.
• Multzoko Zirkuitua: Elektrizitatea zeharkatzeko bide bakarra uzten du.
• Zirkuitu Paraleloa: Elektrizitatea igarotzeko hainbat bide ematen ditu.
• Zirkuitu laburra: Ustez elkarren artean harremanetan jarri behar ez duten hariak ukitzen direnean.

Interneteko konexioak

• Squishy Zirkuituak
• Makerspaces.com: Squishy Circuits
• AnnMarie Thomas: Zientzia praktikoa zirkuitu zorrotzekin

Gomendatutako Reading

• Haurrentzako elektronika: jolastu zirkuitu sinpleekin eta esperimentatu elektrizitatearekin! (ISBN: 978-1593277253)
• Zirkuituentzako Hastapeneko Gida: Bederatzi Proiektu Sinpleak Argiak, Soinuak eta Gehiago! (ISBN: 978-1593279042)
• Squishy Circuits eraikitzen (ISBN: 978-1634727235)
• The Big Book of Makerspace Projects: Inspiring Makers esperimentatu, sortu eta ikasteko (ISBN: 978-1259644252)

Idazketa Jarduera

Jarduera honetan, elektrizitatea eroateko gai den materiala erabiliz objektuak eraikiko dituzu. Horrek argiak, motorrak, haizagailuak eta beste elementu elektriko batzuk gehitzeko aukera emango dizu zure sorkuntzari. Chris Tuan, Nebraskako Unibertsitateko ingeniari zibilak, Lincolnek izotza eta elurra urtu ditzaketen errepideak eta espaloiak egiteko erabil daitekeen hormigoi eroalea egiteko formula garatu zuen. Eraikin bat material eroaleekin eraikiko bazenu, nola erabiliko zenituzke haren propietate elektrikoak?

Curriculumeko markoetara lerrokatzea

Oharra: serie honetako ikasgai plan guztiak bat datoz K-12 Informatikako Irakasleen Elkarteko K-XNUMX Informatikako Arauetara, AEBetako Matematikarako Estatuko Oinarri Ohikoekin eta, hala badagokio, Matematikako Irakasleen Kontseilu Nazionalarekin eta Eskoletarako Arauekin ere. Matematikak, Nazioarteko Teknologia Hezkuntzako Elkarteak Alfabetizazio Teknologikorako Arauak eta Ikerketa Kontseilu Nazionalak sortutako AEBetako Zientzia Hezkuntzako Arau Nazionalak.

Hurrengo Belaunaldiko Zientzia Arauak

Ulermena erakusten duten ikasleek ahal dute

• 3-5-ETS1-1. Definitu diseinu arazo sinple bat, arrakasta lortzeko irizpideak eta materialak, denbora edo kostuak murrizteko zehaztutako beharrak edo nahiak islatzen dituena.
• 3-5-ETS1-2. Sortu eta konparatu arazo bati irtenbide posible ugari, bakoitzak arazoaren irizpideak eta mugak betetzeko litekeena oinarritzat hartuta.
• 3-5-ETS1-3. Aldagai kontrolatu eta akats puntuak kontuan izan daitezkeen proba zuzenak planifikatu eta burutu, izan daitezkeen eredu edo prototipo baten alderdiak identifikatzeko
  hobetu.
• 4-PS3-2. Egin behaketak, soinua, argia, beroa eta korronte elektrikoen bidez energia lekuz leku transferi daitekeela frogatzeko
• 4-PS3-4. Aplikatu ideia zientifikoak bihurtzen duen gailu bat diseinatu, probatu eta fintzeko
  forma batetik bestera energia.
• MS-ETS1-1. Definitu behar bezalako diseinu arazo baten irizpideak eta mugak
  zehaztasuna konponbide arrakastatsua bermatzeko, zientifiko garrantzitsuak kontuan hartuta
  balizko irtenbideak muga ditzaketen pertsonen eta ingurune naturalaren gaineko printzipioak eta balizko eraginak.
• MS-ETS1-2. Lehiaketako diseinu soluzioak ebaluatzea prozesu sistematikoa erabiliz
  zehaztu zenbateraino betetzen dituzten arazoaren irizpideak eta mugak.
• MS-ETS1-3. Aztertu probetako datuak, diseinu-soluzio desberdinen arteko antzekotasunak eta desberdintasunak zehazteko, arrakastarako irizpideak hobeto betetzeko irtenbide berri batean konbinatu daitezkeen ezaugarri onenak identifikatzeko.
• MS-ETS1-4. Garatu eredu bat proposatutako objektu, tresna edo prozesu baten errepikapeneko probak egiteko eta aldatzeko datuak sortzeko, diseinu ezin hobea lor dadin.

Alfabetatze Teknologikorako Arauak - Adin guztiak

• 8. kapitulua - Diseinuaren atributuak
  • Diseinuaren definizioak
  • Diseinuaren baldintzak
• 9. kapitulua - Ingeniaritza Diseinua
  • Ingeniaritza Diseinatzeko Prozesua
  • Sormena eta ideia guztiak kontuan hartuta
  • Ereduak
• 10. kapitulua - Arazoak konpontzearen, ikerketaren eta garatzearen, asmakuntzaren eta esperimentazioaren eginkizuna arazoen konponbidean
  • Arazoak
  • Asmakuntza eta berrikuntza
  • Esperimentazioa
• 11. kapitulua - Diseinu prozesua aplikatu
  • Bildu informazioa
  • Ikusi irtenbide bat
  • Konponbideak probatu eta ebaluatu
  • Diseinu bat hobetu
• 16. kapitulua - Energia eta Energia Teknologiak
  • Energia forma desberdinetan dator
  • Tresnak, makinak, produktuak eta sistemak

Zirkuitu

Zirkuitu bat elektrizitatea zeharkatzen duen begizta bat da. Zirkuitu bat energia iturri batetik abiatzen da, hala nola bateria bat, eta kableetatik eta osagai elektrikoetatik (argiak, motorrak, etab.) Zeharkatzen du. Bi zirkuitu mota daude: serieko zirkuituak eta zirkuitu paraleloak.

Serieko zirkuituak utzi bide bakarra elektrizitatea zeharkatzen. LEDak dituzten serieko zirkuitu batean, energia iturritik urrunago dauden LEDak lausoagoak agertuko dira, elektrizitate gutxiago dagoelako horiek elikatzeko. LED bat erretzen edo serieko zirkuitu batean kenduko balitz, ondorengo argi guztiak ere itzaliko lirateke, gainerako argietarako bide bakarra deskonektatuta egongo litzatekeelako.

Zirkuitu paraleloak baimendu elektrizitateari hainbat bide igarotzea. LEDekin zirkuitu paraleloan, LED bakoitzak elektrizitatea du zuzenean bere bidetik. LED bakoitza biziki distira daiteke non dagoen, elektrizitatea zuzenean LED bakoitzera iristen delako. Gainera, zirkuitu paralelo batean, argi bat erretzen edo kentzen bada, besteek distira egiten jarraituko dute.

Eroankortasuna eta isolamendua

Elektrizitatea eroaten duten materialei —elektrizitatea haien bidez igarotzea ahalbidetuz— eroaleak deitzen zaie. Zirkuituak sortzeko material eroaleak erabil daitezke. Horrek metalezko alanbrea edo ezohiko gauza gehiago erabiltzea esan nahi du, hala nola fruta, patatak eta baita orea ere. Erabiliko duzun ore eroalean, orearen gatzak elektrizitatea mugitzen laguntzen du Na + eta Cl-ioietan bereiziz.

Haietan zehar elektrizitatea igarotzen uzten ez duten materialei isolatzaile deritze. Isolamendua erresistentzian neurtzen da. Zenbat eta material isolatzaileagoa izan, orduan eta erresistentzia handiagoa du. Lantzen duzun ore isolatzailea erresistiboa da, hau da, elektrizitate gutxi igaro daiteke bertatik.

Isolatzaileak elektrizitatearen horma gisa jokatzen dute. Elektrizitatea isolatzaile batek geldiarazten du edo inguruan aurkitu behar du. Ore isolatzaileak ez du elektrizitaterik eratzen, orea eroalea bereizteko eta elektrizitatea beste osagai elektriko batzuetatik igarotzera behartzeko erabil daiteke, hala nola LEDak eta motorrak.

Erresistentzia ere garrantzitsua da elektrizitate fluxua osagai jakin batera moteltzen laguntzeko. Adibidez, ore eroaleak elektrizitatea zeharkatzen uzten du, baina nolabaiteko erresistentzia ere eskaintzen du. Horrek bateria-paketetik LEDetara elektrizitate-fluxua moteltzen laguntzen du. LEDa zuzenean bateria-paketera konektatuko balitz, LEDa erreko litzateke.

Zirkuitu laburra

Elektrizitateak erresistentzia gutxieneko bidea hartzen du beti. Material erresistenteak poliki-poliki isuri beharrean, elektrizitateak zerbait eroaleagoa duen bidea hartuko du, hala nola, LED, motor, alanbre edo beste material eroale bat. Honela, material isolatzaileak erabil daitezke elektrizitatea aldatzeko ibilbidea egiteko eta isuri nahi dituzun osagaietan zehar mugitzeko.

Osagai elektriko baten inguruan, hala nola LED baten bidez, erresistentzia gutxiago eskaintzen duen bide bat badago, elektrizitateak LEDa gaindituko du, erresistentzia gutxieneko bidea hartuz. Horri zirkuitulaburra deitzen zaio. Horregatik, LED bat ore eroale zati bakarrean edo gero beste bat ukitzen duten bi ore eroaletan sartuta, LEDa ez da piztuko.

Polaritate

Korronte elektrikoa energia iturri baten polo positibotik polo negatibora doa. Zirkuitu bateko korronte fluxuaren norabideari polaritatea esaten zaio. Jarduera honetan, bateria-paketeko hari gorria polo positiboa da eta hari beltza polo negatiboa. Osagai elektroniko batzuek alde positiboa eta negatiboa dute eta lan egin ahal izateko norabide egokian lotu behar dira. Bakoitzean lan egingo duzun LEDek bi kable dituzte, bata laburra eta bestea luzea. Luzeagoa alde positibora doa eta motzagoa alde negatibora. LEDa norabide okerrean lotuta badago, ez da piztuko piztu arte. Motorrek noranzko bietan lotuta daudenean funtzionatuko dute. Hala ere, elektrizitatea isurtzen den norabideak motorraren ardatzaren biraketa norabidea zehaztuko du.

Jarduera honetan, orearekin sortutako sorkuntzak eraikiko dituzu, gazteagoa zinenean bezala. Sorkuntza horiek soilik gidatu dezakete elektrizitatea, zirkuituak sortzeko eta argiak, motorrak eta beste bezalako funtzioak gehitzeko aukera emanez. Bi ore mota landuko dituzu. Ore bat (koloretakoa) eroalea da eta elektrizitatea zeharkatzen utziko du. Bestea (zuria) isolatzailea da eta ez du elektrizitatea zeharkatzen uzten. Bi ore mota eta zirkuituak sortzeko nola funtzionatzen duten aztertzen hasiko zara. Gero, dibertigarria izan zaitezke sormena lortzen.

Praktikatu zirkuituak / Zure orea ezagutzen

1. Hasi ore eroalearen bolarekin. Sartu bateriaren hariak orearen beste aldeetan. Sartu LED bat orean. Zer gertatzen da?

   

2. Ondoren, orea eroalea bi zatitan banatu. Sartu bateria-paketearen alanbre bat ore zati batean eta bestea beste ore zati batean. Orain sartu LEDa orearen zati batean berun batekin eta beste beruna ore bigarren zatian. Zer gertatzen da?

   

3. Jarraian, kendu LED-a eta eman buelta, eta sartu berriro orearen bi zatietan, haiek lehen zeuden alderantzizko norabidean. Zer gertatzen da? Zergatik uste duzu gertatu zela?

4. LED argia posizioarekin, ukitu bi ore zatiak batera. Zer gertatzen da? Zergatik uste duzu gertatu zela?

5. Ondoren, gehitu ore isolatzaile zati bat bi ore eroale zatien artean eta erantsi ukitu ditzaten. LED orea isolatzailearen artean kokatuta, ore eroalearen bi ataletan sartuta, objektu sendo bat duzu. LEDa pizten ari da, ordea, ez baita zirkuitulaburrik gertatzen. Ore isolatzaileak elektrizitatea bertatik igarotzen uzten ez duenez, elektrizitatea LED bidez pasatzen da eta horrela pizten da.

   

6. Erabili ore eroale eta isolatzailea bi LED edo gehiagorekin serieko zirkuitu bat sortzeko. Zer nabaritzen duzu argien inguruan? Zergatik uste duzu hori dela?

   

7. Erabili ore eroale eta isolatzailea hiru LED-rekin zirkuitu paralelo bat sortzeko. Zer nabaritzen duzu argien inguruan? Zertan bereizten dira serieko zirkuituko argiekin? Zergatik uste duzu hori dela?

   

Talde Creative

Orain LED ore bat pizteko eta motor bat martxan jartzeko bi ore mota nola erabili ulertzen duzula saiatu zerbait sortzailea eraikitzen. LEDak, motorrak, buzzers, haizagailuak edo zure irakasleak emandako beste edozein material erabil ditzakezu. Animalia argi begiekin, helikoptero bat helize birakariarekin edo imajina dezakezun beste batekin egin dezakezu. Amaitutakoan, partekatu zure sorkuntza gainontzeko ikaskideekin eta ikusi ikaskideek pentsatu duzuna. Hona hemen beste ikasleek egin dituzten sorkuntza batzuk: