Sähköinen taikina
KEYSIGHT Technologiesin sponsoroima oppitunti

Tällä oppitunnilla oppilaat oppivat sähköstä ja piireistä käyttämällä johtavaa ja eristävää taikinaa luovien sähköisten luomusten rakentamiseen. Tämä toiminta perustuu tohtori AnnMarie Thomasin ja hänen tiiminsä työhön St. Thomasin yliopistossa.

  • Sähkön ja sähköpiirien peruskäsitteet.
  • Sähköeristyksen ja johtumisen käsitteet.
  • Kuinka rakentaa piirejä ja miten oikosulkuja esiintyy.

Ikärajat: 8 - 14

Oppituntisuunnitelman yleiskatsaus

Tarvittavat materiaalit

  • Johtava taikina (katso resepti alla)
  • Ei-johtava/eristävä taikina (katso resepti alla)
  • AA-paristoa
  • Akut, joissa on navat
  • LEDit (suositeltava koko 10 mm)
  • Johto alligaattoripidikkeillä

Valinnaiset materiaalit (mahdollisuuksien taulukko)

  • Mini DC sähköiset harrastusmoottorit
  • Puhaltimet, summerit ja muut komponentit

Johtava taikina resepti

Ainekset:

  • 1 cup vettä
  • 1 1⁄2 kuppi jauhoja
  • 1⁄4 kuppi suolaa
  • 3 rkl. viinikivi
  • 1 rkl. kasviöljy
  • Elintarvikeväri
  1. Sekoita vesi 1 kuppiin jauhoja, suolaa, hammaskiveä, kasviöljyä ja elintarvikeväriä keskikokoiseen kattilaan.
  2. Keitä seos keskilämmöllä koko ajan sekoittaen.
  3. Jatka sekoittamista, kunnes seoksesta muodostuu pallo kattilan keskelle.
  4. Aseta pallo kevyesti jauhotetulle alustalle. Taikina tulee olemaan erittäin kuumaa. Anna sen jäähtyä muutaman minuutin ajan ennen käsittelyä.
  5. Vaivaa loput 1⁄2 kupillista jauhoja palloon, kunnes se on saavuttanut halutun sakeuden.
  6. Säilytä taikina ilmatiiviissä astiassa.

Ei-johtava/eristävä taikinaresepti

Ainekset:

  • 1 1⁄2 kuppi jauhoja
  • 1⁄2 cup sokeria
  • 3 rkl. kasviöljy
  • 1⁄2 kuppi vettä (deionisoitu tai tislattu on paras, mutta vesijohtovettä voidaan käyttää)
  1. Sekoita 1 kuppi jauhoja, sokeria ja öljyä kulhossa.
  2. Sekoita pieni määrä vettä. Jatka veden lisäämistä ja sekoita, kunnes suurin osa vedestä on imeytynyt.
  3. Kun seos on johdonmukaista pieniä, erotettuja möhkäleitä, vaivaa seos käsin, kunnes se muodostaa yhden palan.
  4. Lisää taikinaan vettä ja jatka vaivaamista, kunnes se on tahmeaa, taikinaista.
  5. Lisää osa jäljellä olevista jauhoista ja vaivaa taikinaan, kunnes se on saavuttanut halutun koostumuksen.
  6. Säilytä taikina ilmatiiviissä astiassa.

Tarvikkeet

  • Käytä rakennussarjan tuotteita

Prosessi

  1. Aloita palloa johtavasta taikinasta. Aseta akkujohdot taikinan vastakkaisille puolille. Aseta LED -taikina taikinaan. Katso mitä tapahtuu.
  2. Jaa seuraavaksi johtava taikina kahteen osaan. Aseta yksi akkujohto yhteen taikinapalaan ja toinen toiseen taikinapalaan. Aseta nyt LED -valo yhdellä johdolla yhteen taikinapalaan ja toinen johdin toiseen taikinapalaan. Katso mitä tapahtuu.
  3. Poista sitten LED ja käännä se ympäri, johtimet vastakkaiseen suuntaan. Katso mitä tapahtuu. Dokumentoi miksi luulet tämän tapahtuneen.
  4. Kun LED on valaistu, kosketa kahta taikinapalaa yhteen. Katso mitä tapahtuu. Dokumentoi miksi luulet tämän tapahtuneen.
  5. Lisää pala eristystaikinaa kahden johtavan taikinakappaleen väliin ja kiinnitä ne niin, että ne koskettavat toisiaan. Kun LED on eristystaikinan päällä ja työnnetty kahteen johtavan taikinan osaan. Palaako LED?
  6. Käytä johtavaa ja eristävää taikinaa sarjapiirin luomiseen, jossa on kaksi tai useampia LED -valoja. Mitä huomaat valoista? Dokumentoi, miksi luulet tämän tapahtuneen.
  7. Käytä johtavaa ja eristävää taikinaa rinnakkaispiirin luomiseen kolmella LED -valolla. Mitä huomaat valoista? Miten ne eroavat sarjapiirin valoista? Dokumentoi, miksi luulet tämän tapahtuneen.

TED -keskustelu: AnnMarie Thomas

Lähde: TED YouTube -kanava

Squishy Circuit -veistos AnnMarie Thomasilta

Lähde: St. Thomasin yliopiston YouTube -kanava

Design Challenge

Olet insinööri, joka suunnittelee ja rakentaa sähköä johtavia luomuksia taikinasta.

Kriteeri

  • On käytettävä kahdenlaista taikinaa (johtavaa ja johtamatonta)
    virran LED -valoihin.

rajoitteet

Viimeistele veistos annetussa ajassa.

  1. Jaa luokka 2 hengen joukkueiksi.
  2. Jaa sähköisen taikinan laskentataulukko ja reseptit johtavalle ja johtamattomalle taikinalle.
  3. Keskustele aiheista taustakäsitteitä -osiossa.
  4. Tarkista suunnitteluprosessi, suunnitteluhaaste, kriteerit, rajoitukset ja materiaalit. Jos aika sallii, tarkista ”Real World Applications” ennen suunnitteluhaasteen suorittamista.
  5. Ennen kuin kehotat oppilaita aloittamaan aivoriihi ja luonnostamaan suunnitelmiaan, pyydä heitä harkitsemaan seuraavaa
    ● Sarja- ja rinnakkaispiirien toiminta
    ● Johtavien ja eristävien materiaalien erot
    ● Mikä on oikosulku?
    ● Mitä napaisuus on?
  6. Anna jokaiselle tiimille materiaalit.
  7. Selitä, että oppilaiden on tehtävä johtava ja johtamaton (eristävä) taikina. He testaavat taikinan tekemällä erilaisia ​​piirejä LED -valojen avulla.
  8. Ilmoita suunnittelun ja rakentamisen aika (suositeltu 1 tunti).
  9. Käytä ajastinta tai online-sekuntikelloa (laskuritoiminto) varmistaaksesi, että pysyt ajoissa. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Anna oppilaille säännöllisiä "aikatarkastuksia", jotta he pysyvät tehtävässään. Jos heillä on vaikeuksia, kysy kysymyksiä, jotka johtavat heidät ratkaisuun nopeammin.
  10. Joukkueet tekevät taikinansa.
  11. Testaa taikina Testausmateriaalit ja -prosessin testausvaiheilla.
  12. Joukkueet dokumentoivat jokaisen testausvaiheen tulokset.
  13. Keskustelkaa luokassa oppilaiden pohdintaa koskevista kysymyksistä.

Muunnelmia

Käytä LED -valoja, moottoreita, summeria, tuulettimia tai mitä tahansa muuta materiaalia luovuuteen!

Circuits

Silmukkaa, jonka läpi sähkö virtaa, kutsutaan piiriksi. Piiri alkaa virtalähteestä, kuten akusta, ja virtaa johtojen ja sähkökomponenttien (kuten valot, moottorit jne.) Kautta. On olemassa kahdenlaisia ​​piirejä - sarjapiirejä ja rinnakkaispiirejä.

robin-hegg-2019

Sarjapiirit

Sarjapiirit sallivat vain yhden polun sähkön virtaamiseksi. Sarjapiirissä, jossa on LED -valoja, virtalähteestä kauempana olevat LEDit näyttävät himmeiltä, ​​koska niiden käyttämiseen on vähemmän sähköä. Jos LED -valo palaisi tai poistettaisiin sarjapiiristä, myös kaikki sen jälkeiset valot sammuvat, koska yksi polku jäljellä oleviin valoihin katkeaa.

Rinnakkaispiirit

Rinnakkaispiirit mahdollistavat useita polkuja sähkön virtaamiseksi. Rinnakkaisessa piirissä, jossa on LED -valoja, jokaisella LEDillä on sähköä, joka virtaa suoraan siihen omalla reitillään. Jokainen LED voi loistaa kirkkaasti riippumatta
missä se on, koska sähkö saavuttaa jokaisen LEDin suoraan. Myös rinnakkaispiirissä, jos yksi valo palaa tai poistetaan, muut loistavat edelleen.

Johtavat ja eristävät materiaalit

Johtavat materiaalit: anna sähkön virrata niiden läpi. Voitko ajatella sähköä johtavia materiaaleja?

Eristysmateriaalit: älä päästä sähköä virtaamaan niiden läpi. Voitko ajatella eristäviä materiaaleja? Eristys mitataan resistanssina. Mitä eristävämpi materiaali on, sitä enemmän se kestää. Eristystaikina, jonka kanssa työskentelet, on resistiivinen, mikä tarkoittaa, että sen läpi voi virrata vähän sähköä. Eristimet toimivat seinänä, joka estää sähköä.

Oikosulku

robin-hegg-2019

Oikosulku tapahtuu, kun johdot, joiden ei pitäisi koskea toisiinsa, koskettavat toisiaan. Tästä syystä LED ei syty, kun se työnnetään yhteen johtavaan taikinaan tai taikinaan
kaksi kappaletta johtavaa taikinaa, jotka sitten koskettavat toisiaan.

Polaarisuus

Virtapiirin suuntaa piirissä kutsutaan napaisuudeksi. Tässä toiminnossa akun punainen johto on positiivinen napa ja musta johto on negatiivinen napa. Joillakin elektroniikkakomponenteilla on myös positiivinen ja negatiivinen puoli, ja ne on kiinnitettävä oikeaan suuntaan toimiakseen.

Tämän toiminnan LED -valoissa on kaksi johtoa, yksi lyhyt ja yksi pitkä. Pidempi johto siirtyy positiiviselle puolelle ja lyhyempi johto negatiiviselle puolelle.

Opiskelijan heijastus (suunnitteluvihko)

  1. Sähkö kulkee aina pienimmän vastuksen tiellä. Miksi luulet vaiheessa 1, että LED -valo ei sytynyt, kun se asetettiin yhteen johtavaan taikinaan? Miksi luulet vaiheessa 4, että LED -valo sammui, kun kaksi johtavaa taikinaa koskettivat toisiaan?
  2. Johtava taikina on valmistettu vedestä, jauhoista, suolasta, hammaskivikermasta ja kasviöljystä. Eristävä taikina on valmistettu vedestä, jauhoista, sokerista ja kasviöljystä. Mikä mielestäsi saa yhden taikinan johtamaan sähköä ja toisen ei?
  3. Mitä muita materiaaleja pidät johtavina?
  4. Mitä muita materiaaleja luulet eristävän?

Ajan muuttaminen

Oppitunti voidaan suorittaa vain yhden luokan aikana vanhemmille opiskelijoille. Jos haluat kuitenkin auttaa oppilaita tuntemaan kiirettä ja varmistamaan opiskelijoiden menestyksen (etenkin nuoremmille opiskelijoille), jaa oppitunti kahteen jaksoon, jolloin oppilaat saavat enemmän aikaa ajatella, testata ideoita ja viimeistellä suunnittelunsa. Suorita testaus ja selvitys seuraavalla luokkakaudella.

Circuits

Piiri on silmukka, jonka läpi sähkö virtaa. Piiri alkaa virtalähteestä, kuten akusta, ja virtaa johtojen ja sähkökomponenttien (kuten valot, moottorit jne.) Kautta. On olemassa kahdenlaisia ​​piirejä - sarjapiirejä ja rinnakkaispiirejä.

Sarjapiirit anna vain yhden polun kulkea sähköä. Sarjapiirissä, jossa on LED -valot, virtalähteestä kauempana olevat LEDit näyttävät himmeiltä, ​​koska niiden käyttämiseen on vähemmän sähköä. Jos LED -valo palaisi tai poistettaisiin sarjapiiristä, myös kaikki sen jälkeiset valot sammuvat, koska yksi polku jäljellä oleviin valoihin katkeaa. 

robin-hegg-2019 (2)

Rinnakkaispiirit sallia useita polkuja sähkön virtaamiseksi. Rinnakkaisessa piirissä, jossa on LED -valoja, jokaisella LEDillä on sähköä, joka virtaa suoraan siihen omalla reitillään. Jokainen LED voi loistaa kirkkaasti riippumatta siitä, missä se on, koska sähkö saavuttaa jokaisen LEDin suoraan. Myös rinnakkaispiirissä, jos yksi valo palaa tai poistetaan, muut loistavat edelleen.

Johtavuus ja eristys

Materiaaleja, jotka johtavat sähköä - sallien sähkön virrata niiden läpi - kutsutaan johtaviksi. Johtavat materiaalit

als voidaan käyttää piirien luomiseen. Tämä voi tarkoittaa metallilangan käyttöä tai epätavallisia asioita, kuten hedelmiä, perunoita ja jopa taikinaa. Käyttämässäsi johtavassa taikinassa taikinan suola auttaa siirtämään sähköä sen läpi hajoamalla Na+- ja Cl-ioniksi.

Materiaaleja, jotka eivät salli sähköä kulkea niiden läpi, kutsutaan eristäviksi. Eristys mitataan resistanssina. Mitä eristävämpi materiaali on, sitä enemmän se kestää. Eristystaikina, jonka kanssa työskentelet, on resistiivinen, mikä tarkoittaa, että sen läpi voi virrata vähän sähköä.

Eristimet toimivat seinänä sähkölle. Sähkö on joko pysäytetty eristeellä tai sen on löydettävä tapa kiertää se. Koska eristävä taikina ei johda sähköä, sitä voidaan käyttää johtavan taikinan erottamiseen ja pakottamaan sähkö virtaamaan muiden sähkökomponenttien, kuten LEDien ja moottoreiden, läpi.

Vastus on myös tärkeä autettaessa hidastamaan sähkön virtausta tiettyyn komponenttiin. Fo

robin-hegg-2019 (3)

Esimerkiksi sähköä johtava taikina sallii sähkön virrata sen läpi, mutta tarjoaa myös jonkin verran vastusta. Tämä auttaa hidastamaan sähkön virtausta akusta LED -valoihin. Jos LED kytkettäisiin suoraan akkuun, LED palaisi.

Oikosulku

Sähkö kulkee aina pienimmän vastuksen tiellä. Sen sijaan, että virtaisi hitaasti kestävän materiaalin läpi, sähkö kulkee jonkun johtavamman, kuten LED -valon, moottorin, langan tai muun johtavamman materiaalin läpi. Näin eristysmateriaaleilla voidaan muuttaa sähkön kulkua ja liikkua niiden komponenttien läpi, joiden haluat sen kulkevan.

Jos sähkökomponentin, kuten LEDin, ympärillä on polku, joka tarjoaa vähemmän vastusta, sähkö ohittaa LED -valon ja kulkee vähiten vastustavan tien. Tätä kutsutaan oikosuluksi. Siksi LED asetetaan yhteen johtavaan taikinaan tai

  • Kapellimestari: Materiaali, joka antaa sähkön kulkea sen läpi.
  • eriste: Materiaali, joka ei päästä sähköä virtaamaan sen läpi.
  • vastus: Eristys mitataan vastuksena. Mitä eristävämpi materiaali on, sitä enemmän se kestää.
  • Piiri: Silmukka, jonka läpi sähkö virtaa. Piiri alkaa virtalähteestä, kuten akusta, ja virtaa johtojen ja sähkökomponenttien (kuten valot, moottorit jne.) Kautta.
  • Sarjan piiri: Sallii yhden sähkön kulkureitin.
  • Rinnakkaispiiri: Mahdollistaa useiden reittien kulkemisen sähkölle.
  • Oikosulku: Kun johdot, joiden ei pitäisi koskea toisiinsa, koskettavat.

Internet-yhteydet

Suositeltavaa luettavaa

  • Elektroniikka lapsille: Pelaa yksinkertaisilla piireillä ja kokeile sähköä! (ISBN: 978-1593277253)
  • Aloittelijoiden opas piireihin: yhdeksän yksinkertaista projektia, joissa on valoja, ääniä ja paljon muuta! (ISBN: 978-1593279042)
  • Squishy-piirien rakentaminen (ISBN: 978-1634727235)
  • Makerspace-projektien suuri kirja: Inspiroivia tekijöitä kokeilemaan, luomaan ja oppimaan (ISBN: 978-1259644252)

Kirjoittaminen

Tässä toiminnassa rakennat esineitä käyttäen materiaalia, joka voi johtaa sähköä. Näin voit lisätä valoja, moottoreita, tuulettimia ja muita sähköisiä elementtejä luomukseesi. Chris Tuan, Nebraskan yliopiston rakennusinsinööri, Lincoln kehitti kaavan johtavan betonin valmistamiseksi, jota voidaan käyttää teiden ja jalkakäytävien valmistamiseen, jotka voivat sulattaa jään ja lumen. Jos voisit rakentaa rakennuksen johtavista materiaaleista, miten käyttäisit sen sähköisiä ominaisuuksia?

Sopeutuminen opetussuunnitelmien kehyksiin

Huomaa: Kaikki tämän sarjan oppituntisuunnitelmat ovat yhdenmukaisia ​​tietojenkäsittelytieteen opettajien liiton K-12 tietojenkäsittelytieteen standardien, Yhdysvaltojen yhteisten ydinvaltion matematiikan standardien ja soveltuvin osin myös kansallisen matematiikan opettajien neuvoston periaatteiden ja standardien kanssa Matematiikka, International Technology Education Associationin standardit teknologista lukutaitoa varten ja Yhdysvaltain kansalliset tiedekasvatusstandardit, jotka National Research Council on laatinut.

Seuraavan sukupolven tieteelliset standardit

Opiskelijat, jotka osoittavat ymmärrystä, voivat

  • 3-5-ETS1-1. Määrittele yksinkertainen suunnitteluongelma, joka heijastaa tarvetta tai halua, joka sisältää määritellyt menestyskriteerit ja materiaalien, ajan tai kustannusten rajoitukset.
  • 3-5-ETS1-2. Luo ja vertaa useita mahdollisia ratkaisuja ongelmaan sen perusteella, kuinka hyvin jokainen todennäköisesti täyttää ongelman kriteerit ja rajoitukset.
  • 3-5-ETS1-3. Suunnittele ja suorita oikeudenmukaiset testit, joissa muuttujia hallitaan ja vikapisteitä harkitaan tunnistamaan mallin tai prototyypin näkökohdat, jotka voidaan
    parantunut.
  • 4-PS3-2. Tee havaintoja todistaaksesi, että energiaa voidaan siirtää paikasta toiseen äänen, valon, lämmön ja sähkövirtojen avulla
  • 4-PS3-4. Käytä tieteellisiä ideoita muunnettavan laitteen suunnitteluun, testaamiseen ja parantamiseen
    energiaa muodosta toiseen.
  • MS-ETS1-1. Määrittele suunnitteluongelman kriteerit ja rajoitukset riittävästi
    tarkkuuden varmistamiseksi onnistuneesta ratkaisusta ottaen huomioon asiaankuuluvat tieteelliset tiedot
    periaatteet ja mahdolliset vaikutukset ihmisiin ja luontoon, jotka voivat rajoittaa mahdollisia ratkaisuja.
  • MS-ETS1-2. Arvioi kilpailevia suunnitteluratkaisuja järjestelmällisen prosessin avulla
    määrittää, kuinka hyvin ne täyttävät ongelman kriteerit ja rajoitukset.
  • MS-ETS1-3. Analysoimalla testitietoja voit selvittää samanlaisuuksia ja eroja useiden suunnitteluratkaisujen välillä, jotta voit tunnistaa jokaisen parhaat ominaisuudet, jotka voidaan yhdistää uuteen ratkaisuun menestyskriteerien täyttämiseksi.
  • MS-ETS1-4. Kehitä malli tietojen tuottamiseksi ehdotetun objektin, työkalun tai prosessin iteratiivista testausta ja muokkaamista varten siten, että optimaalinen suunnittelu voidaan saavuttaa.

Teknisen lukutaidon standardit - kaikki ikäryhmät

  • Luku 8 - Suunnittelun ominaisuudet
    • Määritelmät Design
    • Suunnittelun vaatimukset
  • Luku 9 - Suunnittelu
    • Suunnitteluprosessi
    • Luovuus ja kaikkien ideoiden huomioon ottaminen
    • Mallit
  • Luku 10 - Vianmäärityksen, tutkimuksen ja kehityksen, keksintöjen ja kokeilujen rooli ongelmanratkaisussa
    • Ongelmien karttoittaminen
    • Keksintö ja innovaatio
    • kokeilu
  • Luku 11 - Käytä suunnitteluprosessia
    • Kerätä tietoa
    • Visualisoi ratkaisu
    • Testaa ja arvioi ratkaisuja
    • Paranna suunnittelua
  • Luku 16 - Energia- ja sähkötekniikat
    • Energiaa tulee eri muodoissa
    • Työkalut, koneet, tuotteet ja järjestelmät

Circuits

Piiri on silmukka, jonka läpi sähkö virtaa. Piiri alkaa virtalähteestä, kuten akusta, ja virtaa johtojen ja sähkökomponenttien (kuten valot, moottorit jne.) Kautta. On olemassa kahdenlaisia ​​piirejä - sarjapiirejä ja rinnakkaispiirejä.

Sarjapiirit anna vain yhden polun kulkea sähköä. Sarjapiirissä, jossa on LED -valot, virtalähteestä kauempana olevat LEDit näyttävät himmeiltä, ​​koska niiden käyttämiseen on vähemmän sähköä. Jos LED -valo palaisi tai poistettaisiin sarjapiiristä, myös kaikki sen jälkeiset valot sammuvat, koska yksi polku jäljellä oleviin valoihin katkeaa.

robin-hegg-2019

 

Rinnakkaispiirit sallia useita polkuja sähkön virtaamiseksi. Rinnakkaisessa piirissä, jossa on LED -valoja, jokaisella LEDillä on sähköä, joka virtaa suoraan siihen omalla reitillään. Jokainen LED voi loistaa kirkkaasti riippumatta siitä, missä se on, koska sähkö saavuttaa jokaisen LEDin suoraan. Myös rinnakkaispiirissä, jos yksi valo palaa tai poistetaan, muut loistavat edelleen.

robin-hegg-2019

 

Johtavuus ja eristys

Materiaaleja, jotka johtavat sähköä - sallien sähkön virrata niiden läpi - kutsutaan johtaviksi. Johtavia materiaaleja voidaan käyttää piirien luomiseen. Tämä voi tarkoittaa metallilangan käyttöä tai epätavallisia asioita, kuten hedelmiä, perunoita ja jopa taikinaa. Käyttämässäsi johtavassa taikinassa taikinan suola auttaa siirtämään sähköä sen läpi hajoamalla Na+- ja Cl-ioniksi.

Materiaaleja, jotka eivät salli sähköä kulkea niiden läpi, kutsutaan eristäviksi. Eristys mitataan resistanssina. Mitä eristävämpi materiaali on, sitä enemmän se kestää. Eristystaikina, jonka kanssa työskentelet, on resistiivinen, mikä tarkoittaa, että sen läpi voi virrata vähän sähköä.

Eristimet toimivat seinänä sähkölle. Sähkö on joko pysäytetty eristeellä tai sen on löydettävä tapa kiertää se. Koska eristävä taikina ei johda sähköä, sitä voidaan käyttää johtavan taikinan erottamiseen ja pakottamaan sähkö virtaamaan muiden sähkökomponenttien, kuten LEDien ja moottoreiden, läpi.

Vastus on myös tärkeä autettaessa hidastamaan sähkön virtausta tiettyyn komponenttiin. Esimerkiksi johtava taikina antaa sähkön virrata sen läpi, mutta tarjoaa myös jonkin verran vastusta. Tämä auttaa hidastamaan sähkön virtausta akusta LED -valoihin. Jos LED kytkettäisiin suoraan akkuun, LED palaisi.

Oikosulku

Sähkö kulkee aina pienimmän vastuksen tiellä. Sen sijaan, että virtaisi hitaasti kestävän materiaalin läpi, sähkö kulkee jonkun johtavamman, kuten LED -valon, moottorin, langan tai muun johtavamman materiaalin läpi. Näin eristysmateriaaleilla voidaan muuttaa sähkön kulkua ja liikkua niiden komponenttien läpi, joiden haluat sen kulkevan.

Jos sähkökomponentin, kuten LEDin, ympärillä on polku, joka tarjoaa vähemmän vastusta, sähkö ohittaa LED -valon ja kulkee vähiten vastustavan tien. Tätä kutsutaan oikosuluksi. Tästä syystä LED -valo ei syty yhteen johtavaan taikinapalaan tai kahteen johtavaa taikinapalaan, jotka sitten koskettavat toisiaan.

Polaarisuus

Sähkövirta virtaa energialähteen positiivisesta navasta negatiiviseen napaan. Virtapiirin suuntaa piirissä kutsutaan napaisuudeksi. Tässä toiminnossa akun punainen johto on positiivinen napa ja musta johto on negatiivinen napa. Joillakin elektroniikkakomponenteilla on myös positiivinen ja negatiivinen puoli, ja ne on kiinnitettävä oikeaan suuntaan toimiakseen. Jokaisessa LED -valossa on kaksi johtoa, yksi lyhyt ja yksi pitkä. Pidempi johto siirtyy positiiviselle puolelle ja lyhyempi johto negatiiviselle puolelle. Jos LED on kiinnitetty väärään suuntaan, se ei syty ennen kuin se on käännetty ympäri. Moottorit toimivat, kun ne on kiinnitetty kumpaankin suuntaan. Kuitenkin sähkön virtaussuunta määrää moottorin akselin pyörimissuunnan.

Tässä toiminnassa rakennat taikinasta luomuksia aivan kuten teit nuorempana. Vain nämä luomukset voivat johtaa sähköä, jolloin voit luoda piirejä ja lisätä ominaisuuksia, kuten valot, moottorit ja paljon muuta. Työskentelet kahden tyyppisen taikinan kanssa. Yksi taikina (värillinen) on johtava ja antaa sähkön virrata sen läpi. Toinen (valkoinen) on eristävä eikä päästä sähköä läpi. Aloitat tutkimalla kahta taikinatyyppiä ja kuinka ne toimivat yhdessä piirien luomiseksi. Sitten voit pitää hauskaa luovuudesta.

Harjoittele piirejä/Tutustu taikinaasi

  1. Aloita palloa johtavasta taikinasta. Työnnä akun johdot taikinan vastakkaisille puolille. Aseta LED -taikina taikinaan. Mitä tapahtuu?

    robin-hegg-2019

 

 

 

 

  1. Jaa seuraavaksi johtava taikina kahteen osaan. Aseta yksi akkujohto yhteen taikinapalaan ja toinen toiseen taikinapalaan. Aseta LED -valo yhdellä johdolla yhteen taikinapalaan ja toinen johdin toiseen taikinapalaan. Mitä tapahtuu?

    robin-hegg-2019

 

 

 

 

 

  1. Poista sitten LED ja käännä se ympäri ja aseta se sitten takaisin kahteen taikinapalaan johtimien kanssa vastakkaiseen suuntaan kuin ennen. Mitä tapahtuu? Miksi luulet sen tapahtuneen?

 

 

 

 

  1. Kun LED on valaistu, kosketa kahta taikinapalaa yhteen. Mitä tapahtuu? Miksi luulet sen tapahtuneen?

 

 

 

 

  1. Lisää seuraavaksi pala eristystaikinaa kahden johtavan taikinakappaleen väliin ja kiinnitä ne niin, että ne koskettavat toisiaan. Kun eristystaikinan LED -valo on sijoitettu johtavan taikinan kahteen osaan, sinulla on yksi kiinteä esine. LED -valo syttyy kuitenkin, koska oikosulkua ei tapahdu. Koska eristystaikina ei salli sähkön kulkua sen läpi, sähkö kulkee sen sijaan LED -valon kautta ja sytyttää sen.

    robin-hegg-2019

 

 

 

 

 

  1. Käytä johtavaa ja eristävää taikinaa sarjapiirin luomiseen, jossa on kaksi tai useampia LED -valoja. Mitä huomaat valoista? Miksi luulet sen olevan?

    robin-hegg-2019

 

 

 

 

 

 

  1. Käytä johtavaa ja eristävää taikinaa rinnakkaispiirin luomiseen kolmella LED -valolla. Mitä huomaat valoista? Miten ne eroavat sarjapiirin valoista? Miksi luulet sen olevan?

    robin-hegg-2019

 

 

 

 

  

Hanki Creative

Nyt kun ymmärrät kuinka käyttää kahta taikinatyyppiä LED -valon syöttämiseen ja moottorin käyttämiseen, yritä rakentaa jotain luovaa. Voit käyttää LED -valoja, moottoreita, summeria, tuulettimia tai mitä tahansa muuta opettajan antamaa materiaalia. Voit tehdä eläimen valaisevilla silmillä, helikopterin, jossa on pyörivä potkuri, tai mitä tahansa muuta, mitä voit kuvitella. Kun olet valmis, jaa luomuksesi muille luokalle ja katso, mitä luokkakaverit ajattelivat. Tässä muutamia muiden opiskelijoiden tekemiä luomuksia:

robin-hegg-2019

robin-hegg-2019

robin-hegg-2019

robin-hegg-2019

Kiitos Matt Francis, Ph.D., IEEE East Area Chair, Region 5 jakamisesta.

Oppituntisuunnitelman kääntäminen

Ladattava opiskelijatodistus suorituksesta