خمیر برقی
درس حمایت شده توسط KEYSIGHT Technologies

در این درس ، دانش آموزان در مورد برق و مدارها با استفاده از خمیر رسانا و عایق برای ایجاد خلاقیت های الکتریکی آشنا می شوند. این فعالیت بر اساس کار دکتر آن ماری توماس و تیم وی در دانشگاه سنت توماس است.

  • مفاهیم اساسی برق و مدارهای الکتریکی.
  • مفاهیم عایق الکتریکی و هدایت.
  • نحوه ساخت مدارها و چگونگی وقوع مدارهای کوتاه.

سطح سنی: 8 - 14

بررسی اجمالی برنامه درس

مواد مورد نیاز

  • خمیر رسانا (به دستورالعمل زیر مراجعه کنید)
  • خمیر غیر رسانا / عایق (دستور زیر را ببینید)
  • باتری های AA
  • بسته های باتری با پایانه ها
  • LED ها (اندازه 10 میلی متر توصیه می شود)
  • سیم با کلیپ های تمساح

مواد اختیاری (جدول احتمالات)

  • موتورهای سرگرمی برقی Mini DC
  • طرفداران ، زنگ ها و سایر اجزای سازنده

دستور پخت خمیر رسانا

مواد لازم:

  • 1 cup water
  • 1 1⁄2 فنجان آرد
  • نمک 1⁄4 پیمانه
  • 3 قاشق غذاخوری کرم تارتار
  • 1 قاشق غذاخوری. روغن سبزیجات
  • رنگ خوراکی
  1. آب را با 1 فنجان آرد ، نمک ، خامه تارتار ، روغن نباتی و رنگ غذا در قابلمه ای متوسط ​​مخلوط کنید.
  2. مخلوط را روی حرارت متوسط ​​بپزید و در حال هم زدن مداوم باشد.
  3. هم زدن را ادامه دهید تا زمانی که مخلوط در گلدان گلوله ای ایجاد شود.
  4. توپ را روی سطح کمی آرد پاشی قرار دهید. خمیر بسیار داغ خواهد شد. قبل از دست زدن بگذارید چند دقیقه خنک شود.
  5. باقی مانده 1⁄2 فنجان آرد را درون توپ ورز دهید تا به قوام مورد نظر برسد.
  6. خمیر را در یک ظرف ضد هوای نگهداری کنید.

دستورالعمل خمیر غیر رسانا / عایق

مواد لازم:

  • 1 1⁄2 فنجان آرد
  • 1⁄2 فنجان شکر
  • 3 قاشق غذاخوری. روغن سبزیجات
  • ⁄ فنجان آب (بهترین دیونیزه یا مقطر است ، اما می توان از آب شیر استفاده کرد)
  1. 1 فنجان آرد ، شکر و روغن را در یک کاسه مخلوط کنید.
  2. مقدار کمی آب را هم بزنید. به افزودن آب ادامه دهید و هم بزنید تا بیشتر آب جذب شود.
  3. هنگامی که مخلوط سازگاری توده های کوچک و جدا شده است ، مخلوط را با دست ورز دهید تا به صورت یک توده در آید.
  4. به خمیر آب اضافه کنید و ورز دادن را ادامه دهید تا زمانی که یک بافت چسبناک و مانند خمیر به دست آید.
  5. مقداری از آرد باقیمانده را اضافه کرده و داخل خمیر ورز دهید تا به بافت دلخواه برسد.
  6. خمیر را در یک ظرف ضد هوای ذخیره کنید.

مواد

  • از موارد موجود در کیت ساخت استفاده کنید

روند

  1. با یک گلوله از خمیر رسانا شروع کنید. سیم های بسته باتری را در دو طرف خمیر قرار دهید. یک LED را درون خمیر قرار دهید. ببینید چه اتفاقی می افتد.
  2. بعد ، خمیر رسانا را به دو قطعه جدا کنید. یک سیم بسته باتری را در یک تکه خمیر و دیگری را در تکه دیگر خمیر قرار دهید. اکنون ، LED را با یک سرب در یک قطعه از خمیر و سرب دیگر را در قطعه دوم خمیر قرار دهید. ببینید چه اتفاقی می افتد.
  3. بعد ، LED را بردارید و آن را بچرخانید ، و لیدها در جهت مخالف قرار بگیرند. ببینید چه اتفاقی می افتد. مستند کنید چرا فکر می کنید این اتفاق افتاده است
  4. با LED در وضعیت روشن ، دو قطعه خمیر را با هم لمس کنید. ببینید چه اتفاقی می افتد. مستند کنید چرا فکر می کنید این اتفاق افتاده است
  5. یک تکه خمیر عایق بین دو تکه خمیر رسانا اضافه کنید و آنها را وصل کنید تا لمس شوند. با استفاده از LED خمیر عایق بندی شده و در دو بخش خمیر رسانا قرار داده می شود. آیا LED روشن است؟
  6. از خمیر رسانا و عایق برای ایجاد یک مدار سری با دو یا چند LED استفاده کنید. چه چیزی را در مورد چراغ ها مشاهده می کنید؟ مستند کنید که چرا فکر می کنید این اتفاق افتاده است.
  7. از خمیر رسانا و عایق برای ایجاد یک مدار موازی با سه LED استفاده کنید. چه چیزی را در مورد چراغ ها مشاهده می کنید؟ تفاوت آنها با چراغ های مدار سری چیست؟ مستند کنید که چرا فکر می کنید این اتفاق افتاده است.

گفتگوی TED: آنماری توماس

منبع: کانال یوتیوب TED

مجسمه سازی Squishy Circuit از AnnMarie Thomas

منبع: کانال یوتیوب دانشگاه سنت توماس

چالش طراحی

شما مهندسی هستید که برای طراحی و ساخت خلوص های رسانای الکتریسیته از خمیر کار می کنید.

ضوابط

  • باید از دو نوع خمیر (رسانا و غیر رسانا) استفاده شود
    برای روشن کردن LED (ها).

محدودیت ها

مجسمه خود را در زمان تعیین شده کامل کنید.

  1. کلاس را به دو تیم تقسیم کنید.
  2. صفحه کار دوغ الکتریکی و دستورالعمل های خمیر رسانا و غیر رسانا را به دست دهید.
  3. درباره مباحث در بخش مفاهیم پیشینه بحث کنید.
  4. فرایند طراحی مهندسی ، چالش طراحی ، معیارها ، محدودیت ها و مواد را مرور کنید. اگر زمان اجازه می دهد ، قبل از اجرای چالش طراحی ، "برنامه های واقعی جهان" را مرور کنید.
  5. قبل از آموزش به دانش آموزان برای شروع طوفان مغزی و ترسیم طرح های خود ، از آنها بخواهید موارد زیر را در نظر بگیرند
    ● نحوه کار مدارهای سری و موازی
    between تفاوت بین مواد رسانا و عایق
    circuit اتصال کوتاه چیست؟
    po قطبیت چیست؟
  6. مواد هر تیم را تهیه کنید.
  7. توضیح اینکه دانش آموزان باید خمیر رسانا و غیر رسانا (عایق) درست کنند. آنها با ساخت مدارهای مختلف با استفاده از چراغ های LED خمیر را آزمایش می کنند.
  8. مدت زمان لازم برای طراحی و ساخت را اعلام کنید (1 ساعت توصیه می شود).
  9. برای اطمینان از به موقع بودن خود از تایمر یا کرونومتر آنلاین (ویژگی شمارش معکوس) استفاده کنید. (www.online-stopwatch.com/ تمام صفحه-ساعت-توقف). به دانشجویان مرتباً «چک زمان» بدهید تا آنها در انجام وظایف خود باقی بمانند. اگر آنها در تلاش هستند ، سالاتی بپرسید که سریعتر آنها را به راه حلی برساند.
  10. تیم ها خمیرشان را درست می کنند.
  11. خمیر را با استفاده از مراحل آزمایش در بخش مواد و فرآیند آزمایش کنید.
  12. تیم ها باید نتایج هر مرحله تست را مستند کنند.
  13. به عنوان کلاس ، درباره س refالات انعکاس دانش آموز بحث کنید.

تغییرات

برای خلاقیت از چراغ های LED ، موتورها ، زنگ ها ، فن ها یا هر ماده دیگری استفاده کنید!

مدارهای

به حلقه ای که برق از آن عبور می کند مدار می گویند. یک مدار از یک منبع تغذیه مانند باتری شروع می شود و از طریق سیمها و اجزای الکتریکی (مانند چراغ ها ، موتورها و ...) جریان می یابد. مدارها دو نوع هستند - مدارهای سری و مدارهای موازی.

روبین-هگ -2019

مدارهای سری

مدارهای سری فقط به یک مسیر برای عبور جریان الکتریسیته اجازه می دهند. در یک مدار سری با LED ها ، LED های دورتر از منبع تغذیه کم نورتر به نظر می رسند ، زیرا برق کمتری برای تأمین آنها در دسترس است. اگر قرار باشد LED در مدار سری بسوزد یا برداشته شود ، همه چراغ های دنباله دار آن نیز خاموش می شوند ، زیرا یک مسیر به چراغ های باقی مانده قطع می شود.

مدارهای موازی

مدارهای موازی مسیرهای مختلفی را برای عبور جریان الکتریسیته فراهم می کنند. در یک مدار موازی با LED ها ، هر LED دارای الکتریسیته ای است که مستقیماً در مسیر خود به سمت آن جریان دارد. هر LED بدون توجه به هر چیزی می تواند به شدت بدرخشد
آنجا که است ، زیرا برق مستقیماً به هر LED می رسد. همچنین ، در یک مدار موازی ، اگر یک چراغ بسوزد یا برداشته شود ، سایر نورها همچنان درخشان می شوند.

مواد رسانا و عایق

مواد رسانا: اجازه می دهد تا برق از طریق آنها جریان یابد. آیا می توانید به برخی از مواد که برق را هدایت می کنند ، فکر کنید؟

مواد عایق: اجازه ندهید که برق از طریق آنها جریان یابد. آیا می توانید به برخی از مواد عایق فکر کنید؟ عایق در مقاومت اندازه گیری می شود. هرچه ماده عایق باشد مقاومت آن بیشتر است. خمیر عایق کاری که با آن کار خواهید کرد مقاوم است ، به این معنی که برق کمی از آن عبور می کند. مقره ها به عنوان دیواری عمل می کنند که برق را مسدود می کند.

مدار کوتاه

روبین-هگ -2019

اتصال سیم کوتاه هنگامی اتفاق می افتد که سیمهایی که قرار نیست با هم تماس داشته باشند ، لمس شوند. به همین دلیل است که LED وقتی در یک قطعه خمیر رسانا قرار می گیرد یا داخل آن قرار نمی گیرد ، روشن نخواهد شد
دو تکه خمیر رسانا که سپس یکدیگر را لمس می کنند.

قطبش

جهت جریان جریان در یک مدار را قطبیت می نامند. در این فعالیت ، سیم قرمز از بسته باتری قطب مثبت و سیم سیاه قطب منفی است. برخی از اجزای الکترونیکی جنبه مثبت و منفی نیز دارند و برای کار باید در جهت صحیح وصل شوند.

LED های این فعالیت هر کدام دو لید دارند ، یکی کوتاه و دیگری طولانی. سرب بیشتر به سمت مثبت و کوتاهتر به سمت منفی می رود.

انعکاس دانشجویی (دفتر مهندسی)

  1. برق همیشه مسیر کمترین مقاومت را در پیش می گیرد. در مرحله 1 ، فکر می کنید چرا LED وقتی در یک تکه خمیر رسانا قرار گرفت ، روشن نشد؟ در مرحله 4 ، فکر می کنید چرا وقتی دو تکه خمیر رسانا یکدیگر را لمس کردند ، LED خاموش شد؟
  2. خمیر رسانا از آب ، آرد ، نمک ، خامه تارتار و روغن نباتی ساخته شده است. خمیر عایق از آب ، آرد ، شکر و روغن نباتی ساخته شده است. به نظر شما چه چیزی باعث می شود که یک خمیر برق را هدایت کند و دیگری خیر؟
  3. به نظر شما چه مواد دیگری رسانا هستند؟
  4. به نظر شما چه مواد دیگری عایق هستند؟

اصلاح زمان

این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.

مدارهای

مدار یک حلقه است که از طریق آن جریان برق جریان می یابد. یک مدار از یک منبع تغذیه مانند باتری شروع می شود و از طریق سیمها و اجزای الکتریکی (مانند چراغ ها ، موتورها و ...) جریان می یابد. مدارها دو نوع هستند: مدارهای سری و مدارهای موازی.

مدارهای سری فقط اجازه دهید یک مسیر جریان برق داشته باشد. در یک مدار سری با LED ها ، LED های دورتر از منبع تغذیه کم نور تر به نظر می رسند ، زیرا برق کمتری برای تأمین آنها در دسترس است. اگر قرار باشد LED در مدار سری بسوزد یا برداشته شود ، همه چراغ های دنباله دار آن نیز خاموش می شوند ، زیرا یک مسیر به چراغ های باقی مانده قطع می شود. 

robin-hegg-2019 (2)

مدارهای موازی اجازه دهید چندین مسیر برای عبور جریان برق وجود داشته باشد. در یک مدار موازی با LED ها ، هر LED دارای الکتریسیته ای است که مستقیماً در مسیر خود به سمت آن جریان دارد. هر LED می تواند در هر جایی که باشد به شدت درخشان شود ، زیرا برق مستقیماً به هر LED می رسد. همچنین ، در یک مدار موازی ، اگر یک چراغ بسوزد یا برداشته شود ، سایر نورها همچنان درخشان می شوند.

رسانایی و عایق بندی

موادی را که الکتریسیته را هدایت می کنند - اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته در آنها جریان یابد - رسانا نامیده می شود. ماده رسانا

از als می توان برای ایجاد مدار استفاده کرد. این می تواند به معنای استفاده از سیم فلزی یا چیزهای غیرمعمول دیگر مانند میوه ، سیب زمینی و حتی خمیر باشد. در خمیر رسانایی که استفاده خواهید کرد ، نمک موجود در خمیر با جدا شدن در یونهای Na + و Cl به حرکت برق از طریق آن کمک می کند.

موادی را که اجازه عبور جریان برق از آنها را ندارند عایق بندی می نامند. عایق در مقاومت اندازه گیری می شود. هرچه ماده عایق باشد مقاومت آن بیشتر است. خمیر عایق کاری که با آن کار خواهید کرد مقاوم است ، به این معنی که برق کمی از آن عبور می کند.

مقره ها به عنوان دیواری برای برق عمل می کنند. برق یا توسط یک عایق متوقف می شود یا باید راهی در اطراف آن پیدا کند. از آنجا که خمیر عایق الکتریسیته را هدایت نمی کند ، می توان از آن برای جدا کردن خمیر رسانا و مجبور کردن جریان الکتریسیته از طریق سایر اجزای الکتریکی مانند LED ها و موتورها استفاده کرد.

مقاومت در کمک به کاهش جریان برق به یک جز certain خاص نیز مهم است. واقعاً

robin-hegg-2019 (3)

به عنوان مثال ، خمیر رسانا به شما جریان برق می دهد ، اما همچنین مقاومت می کند. این کمک می کند تا جریان برق از بسته باتری به LED ها کاهش یابد. اگر قرار بود LED مستقیماً به بسته باتری متصل شود ، LED می سوزد.

مدار کوتاه

برق همیشه مسیر کمترین مقاومت را در پیش می گیرد. به جای اینکه به آرامی از طریق یک ماده مقاوم عبور کند ، برق از طریق هدایت تری مانند یک LED ، موتور ، سیم یا سایر مواد رساناتر عبور می کند. به این ترتیب می توان از مواد عایق برای ایجاد تغییر مسیر الکتریسیته و حرکت در میان اجزایی که می خواهید از آن عبور کند ، استفاده کنید.

اگر مسیری در اطراف یک جز electrical الکتریکی مانند LED وجود داشته باشد که مقاومت کمتری داشته باشد ، برق LED را دور می زند و مسیر کمترین مقاومت را طی می کند. به این اتصال کوتاه می گویند. به همین دلیل است که یک LED به یک قطعه خمیر رسانا یا

  • هادی: موادی که امکان عبور جریان برق از آن را فراهم می کند.
  • عایق: موادی که اجازه عبور جریان برق از آن را نمی دهد.
  • مقاومت: عایق در مقاومت اندازه گیری می شود. هرچه ماده عایق بندی شود مقاومت آن بیشتر است.
  • جریان: حلقه ای که برق از آن عبور می کند. یک مدار از یک منبع تغذیه مانند باتری شروع می شود و از طریق سیمها و اجزای الکتریکی (مانند چراغ ها ، موتورها و ...) جریان می یابد.
  • سری مدار: به یک مسیر اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته جریان یابد.
  • مدار موازی: به چندین مسیر اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته جریان یابد.
  • مدار کوتاه: وقتی سیمهایی که قرار نیست با هم تماس بگیرند ، لمس می شوند.

اتصال به اینترنت

خواندن توصیه می شود

  • الکترونیک برای کودکان: با مدارهای ساده بازی کنید و با برق آزمایش کنید! (شابک: 978-1593277253)
  • راهنمای مبتدیان برای مدارها: نه پروژه ساده با چراغ ، صدا و موارد دیگر! (شابک: 978-1593279042)
  • ساخت مدارهای Squishy (شابک: 978-1634727235)
  • پروژه های بزرگ کتاب Makerspace: الهام بخشیدن به سازندگان برای آزمایش ، ایجاد و یادگیری (شابک: 978-1259644252)

فعالیت نوشتن

در این فعالیت ، شما با استفاده از ماده ای که می تواند برق را هدایت کند ، در حال ساخت اشیا خواهید بود. به شما این امکان را می دهد که چراغ ها ، موتورها ، فن ها و سایر عناصر الکتریکی را به خلقت خود اضافه کنید. کریس توان ، مهندس عمران از دانشگاه نبراسکا ، لینکلن فرمولی برای ساخت بتن رسانا ایجاد کرد که می تواند برای ساخت جاده ها و پیاده روهایی که می توانند یخ و برف را ذوب کنند ، ساخته شود. اگر بتوانید با مواد رسانا ساختمانی بسازید ، چگونه از خصوصیات الکتریکی آن استفاده می کنید؟

تراز به چهارچوب برنامه درسی

توجه: تمام برنامه های درسی این مجموعه با استانداردهای علوم رایانه K-12 انجمن معلمان علوم رایانه ، استانداردهای هسته هسته ای مشترک آمریكا برای ریاضیات و در صورت استفاده نیز با اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات برای مدرسه مطابقت دارد. ریاضیات ، استانداردهای انجمن بین المللی آموزش فناوری برای سواد فناوری و استانداردهای ملی آموزش علوم ایالات متحده که توسط شورای تحقیقات ملی تولید شده است.

استانداردهای علمی نسل بعدی

دانش آموزانی که درک درک می کنند می توانند

  • 3-5-ETS1-1. یک مسئله طراحی ساده منعکس کننده یک نیاز یا خواسته ای را تعریف کنید که شامل معیارهای مشخص برای موفقیت و محدودیت در مواد ، زمان یا هزینه باشد.
  • 3-5-ETS1-2. چندین راه حل ممکن برای یک مسئله ایجاد کنید و بر اساس اینکه هر یک از معیارها و محدودیت های مسئله به خوبی برآورده می شوند ، مقایسه و مقایسه کنید.
  • 3-5-ETS1-3. برنامه ریزی و انجام آزمایش های منصفانه که در آن متغیرها کنترل می شوند و نقاط شکست برای شناسایی جنبه های یک مدل یا نمونه اولیه در نظر گرفته می شود
    بهبود یافته.
  • 4-PS3-2. برای ارائه شواهدی مبنی بر اینکه می توان انرژی را از طریق صدا ، نور ، گرما و جریان الکتریکی از یک مکان به مکان دیگر منتقل کرد ، مشاهدات خود را انجام دهید
  • 4-PS3-4. ایده های علمی را برای طراحی ، آزمایش و اصلاح دستگاهی که تبدیل می کند ، اعمال کنید
    انرژی از یک شکل به شکل دیگر.
  • MS-ETS1-1. معیارها و محدودیت های یک مسئله طراحی را با کافی تعریف کنید
    دقت برای اطمینان از یک راه حل موفق ، با در نظر گرفتن علمی مربوطه
    اصول و تأثیرات بالقوه بر مردم و محیط طبیعی که ممکن است راه حل های ممکن را محدود کند.
  • MS-ETS1-2. راه حل های طراحی رقابتی را با استفاده از یک فرایند سیستماتیک ارزیابی کنید
    تعیین کنید که آنها چقدر از معیارها و محدودیت های مسئله برخوردار هستند.
  • MS-ETS1-3. تجزیه و تحلیل داده ها از آزمون برای تعیین شباهت ها و تفاوت ها بین چندین راه حل طراحی برای شناسایی بهترین ویژگی های هر یک که می تواند در یک راه حل جدید ترکیب شود تا بهتر معیارهای موفقیت را برآورده کند.
  • MS-ETS1-4. مدلی را برای تولید داده ها برای آزمایش تکراری و اصلاح یک شی ، ابزار یا فرایند پیشنهادی ایجاد کنید تا بتوان به یک طراحی مطلوب دست یافت.

استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار

  • فصل 8 - صفات طراحی
    • تعاریف طراحی
    • الزامات طراحی
  • فصل 9 - طراحی مهندسی
    • فرآیند طراحی مهندسی
    • خلاقیت و در نظر گرفتن همه ایده ها
    • مدل
  • فصل 10 - نقش عیب یابی ، تحقیق و توسعه ، اختراع و آزمایش در حل مسئله
    • عیب یابی
    • اختراع و نوآوری
    • آزمایشی
  • فصل 11 - مراحل طراحی را اعمال کنید
    • جمع آوری اطلاعات
    • یک راه حل را تجسم کنید
    • راه حل ها را آزمایش و ارزیابی کنید
    • یک طرح را بهبود ببخشید
  • فصل شانزدهم - فن آوری های انرژی و نیرو
    • انرژی انواع مختلفی دارد
    • ابزار ، ماشین آلات ، محصولات و سیستم ها

مدارهای

مدار یک حلقه است که از طریق آن جریان برق جریان می یابد. یک مدار از یک منبع تغذیه مانند باتری شروع می شود و از طریق سیمها و اجزای الکتریکی (مانند چراغ ها ، موتورها و ...) جریان می یابد. مدارها دو نوع هستند - مدارهای سری و مدارهای موازی.

مدارهای سری فقط اجازه دهید یک مسیر جریان برق داشته باشد. در یک مدار سری با LED ها ، LED های دورتر از منبع تغذیه کم نورتر به نظر می رسند ، زیرا برق کمتری برای تأمین آنها در دسترس است. اگر یک LED در مدار سری بسوزد یا برداشته شود ، تمام چراغ های دنباله دار آن نیز خاموش می شوند ، زیرا یک مسیر به چراغ های باقی مانده قطع می شود.

روبین-هگ -2019

 

مدارهای موازی اجازه دهید چندین مسیر برای عبور جریان برق وجود داشته باشد. در یک مدار موازی با LED ها ، هر LED دارای الکتریسیته ای است که مستقیماً در مسیر خود به سمت آن جریان دارد. هر LED می تواند در هر جایی که باشد به شدت درخشان شود ، زیرا برق مستقیماً به هر LED می رسد. همچنین ، در یک مدار موازی ، اگر یک چراغ بسوزد یا برداشته شود ، سایر نورها همچنان درخشان می شوند.

روبین-هگ -2019

 

رسانایی و عایق بندی

موادی را که الکتریسیته را هدایت می کنند - اجازه می دهد جریان الکتریسیته از آنها عبور کند - رسانا هستند. برای ایجاد مدارها می توان از مواد رسانا استفاده کرد. این می تواند به معنای استفاده از سیم فلزی یا چیزهای غیرمعمول دیگر مانند میوه ، سیب زمینی و حتی خمیر باشد. در خمیر رسانایی که استفاده خواهید کرد ، نمک موجود در خمیر با جدا شدن در یونهای Na + و Cl به حرکت برق از طریق آن کمک می کند.

موادی را که اجازه عبور جریان برق از آنها را ندارند عایق بندی می نامند. عایق در مقاومت اندازه گیری می شود. هرچه ماده عایق باشد مقاومت آن بیشتر است. خمیر عایق کاری که با آن کار خواهید کرد مقاوم است ، به این معنی که برق کمی از آن عبور می کند.

مقره ها به عنوان دیواری برای برق عمل می کنند. برق یا توسط یک عایق متوقف می شود یا باید راهی در اطراف آن پیدا کند. از آنجا که خمیر عایق برق را هدایت نمی کند ، می توان از آن برای جدا کردن خمیر رسانا و مجبور کردن جریان الکتریسیته از طریق سایر اجزای الکتریکی مانند LED و موتور استفاده کرد.

مقاومت در کمک به کاهش جریان برق به یک جز certain خاص نیز مهم است. به عنوان مثال ، خمیر رسانا به شما جریان برق می دهد ، اما همچنین مقاومت می کند. این کمک می کند تا جریان برق از بسته باتری به LED ها کاهش یابد. اگر LED مستقیماً به بسته باتری متصل شود ، LED می سوزد.

مدار کوتاه

برق همیشه مسیر کمترین مقاومت را در پیش می گیرد. به جای اینکه به آرامی از طریق یک ماده مقاوم عبور کند ، برق از طریق هدایت بیشتر مانند یک LED ، موتور ، سیم یا سایر مواد رساناتر عبور می کند. به این ترتیب می توان از مواد عایق برای ایجاد تغییر مسیر الکتریسیته و حرکت در میان اجزایی که می خواهید از آن عبور کند ، استفاده کنید.

اگر مسیری در اطراف یک جز electrical الکتریکی مانند LED وجود داشته باشد که مقاومت کمتری داشته باشد ، برق LED را دور می زند و مسیر کمترین مقاومت را طی می کند. به این اتصال کوتاه می گویند. به همین دلیل است که LED به یک قطعه خمیر رسانا یا دو قطعه خمیر رسانا وارد می شود و سپس یکدیگر را لمس می کنند ، LED روشن نمی شود.

قطبش

جریان الکتریکی از قطب مثبت یک منبع انرژی به قطب منفی جریان می یابد. جهت جریان جریان در یک مدار را قطبیت می نامند. در این فعالیت ، سیم قرمز از بسته باتری قطب مثبت و سیم سیاه قطب منفی است. برخی از اجزای الکترونیکی جنبه مثبت و منفی نیز دارند و برای کار باید در جهت صحیح وصل شوند. LED هایی که با آنها کار خواهید کرد دارای دو لید یکی کوتاه و دیگری بلند است. سرب بیشتر به سمت مثبت و کوتاه تر به سمت منفی می رود. اگر LED در جهت اشتباه متصل شود ، تا زمانی که دور آن چرخانده نشود ، روشن نمی شود. موتورها وقتی به هر دو جهت متصل شوند کار خواهند کرد. با این حال ، جهتی که جریان برق در آن جریان می یابد ، جهت چرخش شافت موتور را تعیین می کند.

در این فعالیت ، شما خلاقیت هایی را از خمیر درست خواهید کرد ، درست مثل کاری که در جوانی انجام می دادید. فقط این خلاقیت ها می توانند الکتریسیته را هدایت کنند ، به شما امکان می دهد مدارهایی ایجاد کنید و ویژگی هایی مانند چراغ ، موتور و موارد دیگر را اضافه کنید. شما با دو نوع خمیر کار خواهید کرد. یک خمیر (رنگی) رسانا است و به شما اجازه می دهد تا برق از طریق آن جریان یابد. دیگری (سفید) عایق است و اجازه عبور از طریق آن را نمی دهد. در ابتدا با کاوش در دو نوع خمیر و نحوه کار آنها با یکدیگر برای ایجاد مدارها شروع خواهید کرد. سپس ، می توانید از خلاقیت لذت ببرید.

مدارها را تمرین کنید / دوغ را بشناسید

  1. با یک گلوله از خمیر رسانا شروع کنید. سیم های بسته باتری را در دو طرف خمیر قرار دهید. یک LED را درون خمیر قرار دهید. چه اتفاقی می افتد؟

    روبین-هگ -2019

 

 

 

 

  1. بعد ، خمیر رسانا را به دو قطعه جدا کنید. یک سیم بسته باتری را در یک تکه خمیر و دیگری را در تکه دیگر خمیر قرار دهید. حالا LED را با یک سرب در یک قطعه از خمیر و سرب دیگر را در قطعه دوم خمیر قرار دهید. چه اتفاقی می افتد؟

    روبین-هگ -2019

 

 

 

 

 

  1. بعد ، LED را برداشته و دور آن بچرخانید ، سپس آن را دوباره در دو قطعه خمیر قرار دهید و لیدها را در جهت مخالف با حالت قبلی قرار دهید. چه اتفاقی می افتد؟ فکر می کنید چرا این اتفاق افتاده است؟

 

 

 

 

  1. با LED در وضعیت روشن ، دو قطعه خمیر را با هم لمس کنید. چه اتفاقی می افتد؟ فکر می کنید چرا این اتفاق افتاده است؟

 

 

 

 

  1. بعد ، یک قطعه خمیر عایق بین دو قطعه خمیر رسانا اضافه کنید و آنها را وصل کنید تا لمس شوند. با استفاده از LED که خمیر عایق را در دو قسمت خمیر رسانا قرار می دهید ، یک جسم جامد دارید. با این وجود LED در حال روشن شدن است ، زیرا اتصال کوتاه اتفاق نمی افتد. از آنجا که خمیر عایق اجازه عبور جریان برق از آن را نمی دهد ، برق به جای آن از طریق LED عبور می کند و آن را روشن می کند.

    روبین-هگ -2019

 

 

 

 

 

  1. از خمیر رسانا و عایق برای ایجاد مدار سری با دو یا چند LED استفاده کنید. چه چیزی را در مورد چراغ ها مشاهده می کنید؟ فکر می کنید چرا اینطور است؟

    روبین-هگ -2019

 

 

 

 

 

 

  1. از خمیر رسانا و عایق برای ایجاد یک مدار موازی با سه LED استفاده کنید. چه چیزی را در مورد چراغ ها مشاهده می کنید؟ تفاوت آنها با چراغهای مدار سری چیست؟ فکر می کنید چرا اینطور است؟

    روبین-هگ -2019

 

 

 

 

  

خلاق باش

اکنون که متوجه شدید چگونه می توانید از دو نوع خمیر برای تأمین انرژی LED و راه اندازی یک موتور استفاده کنید ، سعی کنید چیزی خلاقانه بسازید. می توانید از LED ها ، موتورها ، زنگ ها ، پنکه ها یا هر ماده دیگری که معلم شما تهیه کرده است استفاده کنید. شما می توانید یک حیوان را با چشم های روشن ، یک هلی کوپتر با یک پروانه در حال چرخش یا هر چیز دیگری که تصور کنید بسازید. پس از پایان کار ، آفرینش خود را با بقیه کلاس به اشتراک بگذارید و ببینید که همکلاسی های شما چه تصوری دارند. در اینجا برخی از خلاقیت های دیگر دانش آموزان آورده شده است:

روبین-هگ -2019

روبین-هگ -2019

روبین-هگ -2019

روبین-هگ -2019

با تشکر از دکتر فرانسیس ، دکتری ، صندلی منطقه IEEE شرقی ، منطقه 5 به دلیل اشتراک گذاری.

ترجمه طرح درس

بارگیری مجوز دانشجویی تکمیل