Էլեկտրական խմոր
Հովանավորվող դաս KEYSIGHT Technologies-ի կողմից
Այս դասում ուսանողները կսովորեն էլեկտրականության և սխեմաների մասին `օգտագործելով հաղորդիչ և մեկուսիչ խմոր` ստեղծագործական էլեկտրական ստեղծագործություններ կառուցելու համար: Այս գործունեությունը հիմնված է դոկտոր Էն Մարի Թոմասի և նրա թիմի աշխատանքի վրա `Սենտ Թոմասի համալսարանում:
- Էլեկտրականության և էլեկտրական սխեմաների հիմնական հասկացությունները:
- Էլեկտրական մեկուսացման և հաղորդման հասկացությունները:
- Ինչպես կառուցել սխեմաներ և ինչպես են առաջանում կարճ միացումներ:
Տարիքային մակարդակները. 8 - 14
Պահանջվող նյութեր
- Հաղորդիչ խմոր (տե՛ս ստորև բերված բաղադրատոմսը)
- Ոչ հաղորդիչ/մեկուսիչ խմոր (տե՛ս ստորև բերված բաղադրատոմսը)
- AA մարտկոցներ
- Մարտկոցներ տերմինալներով
- LED (առաջարկվում է 10 մմ չափ)
- Ալիգատորների ամրակներով մետաղալարեր
Լրացուցիչ նյութեր (հնարավորությունների աղյուսակ)
- Mini DC էլեկտրական հոբբի շարժիչներ
- Օդափոխիչներ, բզզիչներ և այլ բաղադրիչներ
Հաղորդիչ խմորի բաղադրատոմս
Բաղադրությունը:
- 1 բաժակ ջուր
- 1 1⁄2 բաժակ ալյուր
- 1⁄4 բաժակ աղ
- 3 ճաշի գդալ ատամնաքարերի կրեմ
- 1 ճաշի գդալ բուսական յուղ
- Սննդի գունավորում
- Միջին չափի կաթսայի մեջ ջուրը խառնել 1 բաժակ ալյուրի, աղի, թաթարի սերուցքի, բուսական յուղի և սննդի գույնի հետ:
- Խառնուրդը եփեք միջին ջերմության վրա ՝ անընդհատ խառնելով:
- Շարունակեք հարել այնքան, մինչև խառնուրդը կաթսայի կենտրոնում գնդիկ կազմի։
- Տեղադրեք գնդակը թեթև ալյուրապատ մակերևույթի վրա: Խմորը շատ տաք կլինի: Մատուցելուց առաջ մի քանի րոպե թողեք, որ սառչի:
- Մնացած 1⁄2 բաժակ ալյուրը հունցեք գնդակի մեջ, մինչև այն հասնի ցանկալի հետևողականության:
- Խմորը պահել հերմետիկ տարայի մեջ։
Ոչ հաղորդիչ/մեկուսիչ խմորի բաղադրատոմս
Բաղադրությունը:
- 1 1⁄2 բաժակ ալյուր
- 1⁄2 բաժակ շաքար
- 3 ճաշի գդալ բուսական յուղ
- 1⁄2 բաժակ ջուր (դեիոնացված կամ թորած լավագույնը, բայց ծորակի ջուրը կարելի է օգտագործել)
- 1 բաժակ ալյուրը, շաքարավազը և ձեթը խառնել ամանի մեջ։
- Խառնել փոքր քանակությամբ ջրի մեջ: Շարունակեք ավելացնել ջուրը և խառնել մինչև ջրի մեծ մասը կլանվի:
- Երբ խառնուրդը կազմված է փոքր, առանձնացված կույտերի հետևողականությունից, խառնուրդը ձեռքերով հունցեք, մինչև այն մի կտոր լինի:
- Խմորի մեջ ջուր ավելացնել և շարունակել հունցել, մինչև ստանա կպչուն, խմորանման հյուսվածք:
- Ավելացրեք մնացած ալյուրի մի մասը և հունցեք այն խմորի մեջ, մինչև այն հասնի ցանկալի հյուսվածքին:
- Խմորը պահել հերմետիկ տարայի մեջ։
նյութեր
- Օգտագործեք կառուցման հավաքածուի տարրեր
Գործընթացը
- Սկսեք հաղորդիչ խմորի գնդակից: Տեղադրեք մարտկոցի տուփի լարերը խմորի հակառակ կողմերում: Տեղադրեք LED- ը խմորի մեջ: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում:
- Հաջորդը, հաղորդիչ խմորը բաժանեք երկու մասի: Տեղադրեք մարտկոցի մեկ մետաղալարը մի կտոր խմորի մեջ, իսկ մյուսը `մյուս կտորի մեջ: Այժմ, LED- ը մի կապարով տեղադրեք խմորի մի կտորի մեջ, իսկ մյուս կապարը `երկրորդ կտորի մեջ: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում:
- Հաջորդը, հեռացրեք LED- ը և շրջեք այն, իսկ լարերը հակառակ ուղղությամբ: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում: Փաստաթուղթ, ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
- LED- ի լուսավորված դիրքում, խմորի երկու կտորները հպեք միասին: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում: Փաստաթուղթ, ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
- Երկու կտոր հաղորդիչ խմորի արանքում ավելացրեք մեկուսիչ խմորի կտոր և ամրացրեք դրանք այնպես, որ դրանք դիպչեն: LED- ի հետ մեկուսիչ խմորը շաղ տալով և տեղադրվում է հաղորդիչ խմորի երկու հատվածներում: LED- ն լուսավորվու՞մ է:
- Օգտագործեք հաղորդիչ և մեկուսիչ խմոր `երկու կամ ավելի LED- ներով մի շարք միացում ստեղծելու համար: Ի՞նչ եք նկատում լույսերի մասին: Փաստաթղթեր, թե ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
- Օգտագործեք հաղորդիչ և մեկուսիչ խմոր `երեք LED- ով զուգահեռ միացում ստեղծելու համար: Ի՞նչ եք նկատում լույսերի մասին: Ինչո՞վ են դրանք տարբերվում սերիայի միացման լույսերից: Փաստաթղթեր, թե ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
TED զրույց. Էն Մարի Թոմաս
Աղբյուրը ՝ TED YouTube ալիք
Squishy Circuit քանդակը AnnMarie Thomas
Աղբյուրը ՝ Սուրբ Թոմասի համալսարանի YouTube ալիք
Դիզայնի մարտահրավեր
Դուք ինժեներ եք, որն աշխատում է խմորից նախագծել և կառուցել էլեկտրահաղորդիչ ստեղծագործություններ:
Չափանիշ
- Պետք է օգտագործել երկու տեսակի խմոր (հաղորդիչ և ոչ հաղորդիչ)
LED (եր) -ը միացնելու համար:
Խոչընդոտները
Ավարտեք ձեր քանդակը տվյալ ժամանակահատվածում:
- Բաժանեք դասը 2 հոգանոց թիմերի:
- Ձեռք բերեք Էլեկտրական խմորի աշխատանքային թերթիկը և հաղորդունակ և ոչ հաղորդիչ խմորի բաղադրատոմսերը:
- Քննարկեք ֆոնային հասկացությունների բաժնի թեմաները:
- Վերանայեք ինժեներական նախագծման գործընթացը, նախագծման մարտահրավերը, չափանիշները, սահմանափակումները և նյութերը: Եթե ժամանակը թույլ տա, նախքան դիզայնի մարտահրավերն իրականացնելը, վերանայեք «Իրական աշխարհի ծրագրեր»:
- Նախքան ուսանողներին հանձնարարել սկսել մտքերի փոթորիկ և ուրվագծել իրենց նախագծերը, խնդրեք նրանց հաշվի առնել հետևյալը
● Ինչպես են աշխատում շարքերը և զուգահեռ սխեմաները
Condu Տարբերությունները հաղորդիչ և մեկուսիչ նյութերի միջև
● Ի՞նչ է կարճ միացումը:
● Ի՞նչ է բևեռականությունը: - Յուրաքանչյուր թիմին տրամադրեք իրենց նյութերը:
- Բացատրեք, որ ուսանողները պետք է պատրաստեն հաղորդիչ և ոչ հաղորդիչ (մեկուսիչ) խմոր: Նրանք խմորը կփորձարկեն ՝ տարբեր շղթաներ պատրաստելով ՝ օգտագործելով LED լույսեր:
- Հայտարարեք նախագծման և կառուցման համար անհրաժեշտ ժամանակի չափը (առաջարկվում է 1 ժամ):
- Օգտագործեք ժամանակաչափ կամ առցանց վայրկյանաչափ (հետհաշվարկի գործառույթ) `ժամանակին պահելու համար: (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch): Տվեք ուսանողներին կանոնավոր «ժամանակի ստուգումներ», որպեսզի նրանք մնան առաջադրանքի վրա: Եթե նրանք պայքարում են, տվեք հարցեր, որոնք նրանց ավելի արագ կբերեն լուծման:
- Թիմերը պատրաստում են իրենց խմորը:
- Խմորը փորձարկեք՝ օգտագործելով Փորձարկման նյութերի և գործընթացի բաժնի փորձարկման քայլերը:
- Թիմերը պետք է փաստաթղթավորեն թեստավորման յուրաքանչյուր քայլի արդյունքները:
- Որպես դասարան ՝ քննարկեք ուսանողի մտորումների հարցերը:
Տարբերակներ
Ստեղծագործության համար օգտագործեք LED լույսեր, շարժիչներ, ազդանշաններ, երկրպագուներ կամ որևէ այլ նյութ:
սխեմաներ
Այն օղակը, որով հոսում է էլեկտրաէներգիան, կոչվում է միացում: Շղթան սկսվում է էներգիայի աղբյուրից, օրինակ ՝ մարտկոցից, և հոսում է լարերի և էլեկտրական բաղադրիչների միջով (օրինակ ՝ լույսեր, շարժիչներ և այլն): Գոյություն ունեն երկու տեսակի սխեմաներ `շարքային և զուգահեռ սխեմաներ:
Սերիայի շղթաներ
Սերիայի սխեմաները թույլ են տալիս միայն մեկ ուղի էլեկտրաէներգիայի հոսքի միջոցով: LED-ներով սերիական միացումում, սնուցման աղբյուրից հեռու գտնվող LED-ները ավելի մթագնում են, քանի որ ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա է հասանելի նրանց սնուցման համար: Եթե LED- ն այրվի կամ հեռացվի շարքային միացումում, դրան հետևող բոլոր լույսերը նույնպես կանջատվեն, քանի որ մնացած լույսերի միակ ուղին անջատված կլինի:
Paուգահեռ սխեմաներ
Paուգահեռ սխեմաները թույլ են տալիս հոսանքի հոսքի բազմաթիվ ուղիներ: LED- ների հետ զուգահեռ յուրաքանչյուր LED ունի էլեկտրաէներգիա, որն ուղղակիորեն հոսում է դեպի իր սեփական ճանապարհով: Յուրաքանչյուր LED կարող է պայծառ փայլել անկախ ամեն ինչից
որտեղ է այն, քանի որ էլեկտրաէներգիան ուղղակիորեն հասնում է յուրաքանչյուր LED- ին: Բացի այդ, զուգահեռ միացումում, եթե մի լույս այրվի կամ հեռացվի, մյուսները կշարունակեն փայլել:
Հաղորդիչ և մեկուսիչ նյութեր
Հաղորդիչ նյութեր. Թույլ տվեք հոսանք հոսել դրանց միջով: Կարո՞ղ եք մտածել էլեկտրական հոսանք հաղորդող որոշ նյութերի մասին:
Մեկուսիչ նյութեր. Թույլ մի տվեք հոսանք հոսել դրանց միջով: Կարո՞ղ եք մտածել մեկուսիչ նյութերի մասին: Մեկուսացումը չափվում է դիմադրության մեջ: Որքան նյութը մեկուսիչ է, այնքան ավելի մեծ դիմադրություն ունի: Մեկուսիչ խմորը, որի հետ դուք կաշխատեք, դիմադրողական է, այսինքն ՝ քիչ էլեկտրաէներգիա կարող է հոսել դրա միջով: Մեկուսիչները գործում են որպես պատ, որը արգելափակում է էլեկտրականությունը:
Կարճ միացում
Կարճ միացում տեղի է ունենում, երբ հաղորդալարերը, որոնք ենթադրաբար չպետք է շփվեն միմյանց հետ, դիպչում են: Ահա թե ինչու լուսադիոդը չի վառվի, երբ այն տեղադրվում է մեկ հաղորդիչ խմորի մեջ կամ մեջը
երկու կտոր հաղորդիչ խմոր, որոնք այնուհետև դիպչում են միմյանց:
Բեւեռականություն
Շղթայի ընթացիկ հոսքի ուղղությունը կոչվում է բևեռականություն: Այս գործունեության մեջ մարտկոցի տուփից կարմիր մետաղալարը դրական բևեռ է, իսկ սևը `բացասական բևեռ: Որոշ էլեկտրոնային բաղադրիչներ ունեն նաև դրական և բացասական կողմեր և աշխատելու համար դրանք պետք է կցվեն ճիշտ ուղղությամբ:
Այս գործունեության LED- ները յուրաքանչյուրը ունեն երկու կապ, մեկը `կարճ և մեկը` երկար: Ավելի երկար կապը գնում է դեպի դրական կողմը, իսկ ավելի կարճ կապը գնում է դեպի բացասական կողմը:
Ուսանողների արտացոլում (ինժեներական նոթատետր)
- Էլեկտրաէներգիան միշտ գնում է նվազագույն դիմադրության ճանապարհով: Քայլ 1-ում, ձեր կարծիքով, ինչո՞ւ լուսադիոդը չվառվեց, երբ այն տեղադրվեց մի կտոր հաղորդիչ խմորի մեջ: Քայլ 4 -ում, ինչ եք կարծում, ինչու LED- ն անջատվեց, երբ հաղորդիչ խմորի երկու կտորները դիպչեցին միմյանց:
- Հաղորդիչ խմորը պատրաստված է ջրից, ալյուրից, աղից, ատամնաքարից և բուսական յուղից: Մեկուսիչ խմորը պատրաստված է ջրից, ալյուրից, շաքարից և բուսական յուղից: Ձեր կարծիքով, ի՞նչն է ստիպում մեկ խմորին էլեկտրականություն հաղորդել, իսկ մյուսին `ոչ:
- Ձեր կարծիքով, ի՞նչ այլ նյութեր են հաղորդիչ:
- Ձեր կարծիքով, ի՞նչ այլ նյութեր են մեկուսիչ:
Ամանակի փոփոխություն
Ավելի մեծ աշակերտների համար դասը կարող է կատարվել ընդամենը 1 դասաժամում: Այնուամենայնիվ, օգնելու ուսանողներին շտապ զգալ և ապահովել ուսանողների հաջողությունը (հատկապես կրտսեր ուսանողների համար), դասը բաժանեք երկու ժամանակաշրջանի ՝ ուսանողներին ավելի շատ ժամանակ տրամադրելով մտքերի փոթորկման, գաղափարները փորձարկելու և դրանց դիզայնը վերջնական տեսքի բերելու համար: Անցկացրեք թեստավորում և ամփոփում հաջորդ դասի ժամանակաշրջանում:
սխեմաներ
Շղթան մի հանգույց է, որի միջով հոսում է էլեկտրաէներգիան: Շղթան սկսվում է էներգիայի աղբյուրից, օրինակ ՝ մարտկոցից, և հոսում է լարերի և էլեկտրական բաղադրիչների միջով (օրինակ ՝ լույսեր, շարժիչներ և այլն): Գոյություն ունեն երկու տեսակի սխեմաներ ՝ շարային և զուգահեռ սխեմաներ:
Սերիայի շղթաներ թույլ տվեք հոսանքի հոսքի միայն մեկ ուղի: LED- ների հետ մի շարք սխեմաներում էներգիայի աղբյուրից ավելի հեռու LED- ները ավելի մռայլ կհայտնվեն, քանի որ դրանք սնուցելու համար ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա է հասանելի: Եթե LED- ն այրվի կամ հեռացվի շարքային միացումում, դրան հետևող բոլոր լույսերը նույնպես կանջատվեն, քանի որ մնացած լույսերի միակ ուղին անջատված կլինի:
Paraուգահեռ շղթաներ թույլ են տալիս հոսանքի հոսքի բազմաթիվ ուղիներ: LED- ների հետ զուգահեռ սխեմայում յուրաքանչյուր LED ունի էլեկտրաէներգիա, որն ուղղակիորեն հոսում է դեպի իր սեփական ճանապարհով: Յուրաքանչյուր LED կարող է պայծառ փայլել անկախ նրանից, թե որտեղ է այն, քանի որ էլեկտրաէներգիան ուղիղ հասնում է յուրաքանչյուր LED- ին: Բացի այդ, զուգահեռ միացումում, եթե մի լույս այրվի կամ հեռացվի, մյուսները կշարունակեն փայլել:
Հաղորդություն և մեկուսացում
Էլեկտրաէներգիա հաղորդող նյութերը, որոնք թույլ են տալիս հոսանքը հոսել դրանց միջով, կոչվում են հաղորդիչ: Հաղորդիչ նյութ
als- ը կարող է օգտագործվել սխեմաներ ստեղծելու համար: Դա կարող է նշանակել մետաղական մետաղալարեր կամ ավելի անսովոր բաներ, ինչպիսիք են միրգը, կարտոֆիլը և նույնիսկ խմորը: Հաղորդիչ խմորի մեջ, որը դուք կօգտագործեք, խմորի մեջ եղած աղը օգնում է էլեկտրաէներգիան տեղափոխել դրա միջով ՝ բաժանվելով Na+ և Cl- իոնների:
Այն նյութերը, որոնք թույլ չեն տալիս հոսանք հոսել դրանց միջով, կոչվում են մեկուսիչ: Մեկուսացումը չափվում է դիմադրության մեջ: Որքան նյութը մեկուսիչ է, այնքան ավելի մեծ դիմադրություն ունի: Մեկուսիչ խմորը, որի հետ դուք կաշխատեք, դիմադրողական է, այսինքն ՝ քիչ էլեկտրաէներգիա կարող է հոսել դրա միջով:
Մեկուսիչները հանդես են գալիս որպես էլեկտրականության պատ: Էլեկտրաէներգիան կամ կանգնեցնում է մեկուսիչը, կամ պետք է դրա շուրջ միջոց գտնի: Քանի որ մեկուսիչ խմորը էլեկտրաէներգիա չի վարում, այն կարող է օգտագործվել անջատող հաղորդիչ խմորը և էլեկտրաէներգիան հոսելու համար այլ էլեկտրական բաղադրիչների միջոցով, ինչպիսիք են LED- ները և շարժիչները:
Դիմադրությունը նույնպես կարևոր է որոշակի բաղադրիչ էլեկտրաէներգիայի հոսքը դանդաղեցնելու հարցում: Ֆո
օրինակ, հաղորդիչ խմորը թույլ է տալիս հոսանք հոսել դրա միջով, բայց նաև որոշակի դիմադրություն է ցույց տալիս: Սա օգնում է դանդաղեցնել էլեկտրաէներգիայի հոսքը մարտկոցի տուփից դեպի LED- ները: Եթե LED- ն ուղղակիորեն միացված լիներ մարտկոցի տուփին, ապա LED- ը կայրվեր:
Կարճ միացում
Էլեկտրականությունը միշտ գնում է նվազագույն դիմադրության ճանապարհով: Դանդաղ նյութի միջով կամաց -կամաց հոսելու փոխարեն, էլեկտրաէներգիան կընթանա ավելի հաղորդիչ բանի միջով, ինչպես LED, շարժիչ, մետաղալար կամ այլ ավելի հաղորդիչ նյութ: Այսպես մեկուսիչ նյութերը կարող են օգտագործվել էլեկտրաէներգիայի ընթացքը փոխելու և այն բաղադրիչների միջով անցնելու համար, որոնց միջոցով ցանկանում եք, որ այն հոսի:
Եթե կա էլեկտրական բաղադրիչի, օրինակ ՝ LED- ի, ճանապարհ, որն ավելի քիչ դիմադրություն է ցույց տալիս, էլեկտրաէներգիան կշրջանցի LED- ն ՝ բռնելով նվազագույն դիմադրության ուղին: Սա կոչվում է կարճ միացում: Սա է պատճառը, որ լուսադիոդը տեղադրված է մեկ կտոր հաղորդիչ խմորի մեջ կամ
- ԴիրիժորՆյութ, որը թույլ է տալիս հոսանք հոսել դրա միջով:
- ՄեկուսիչՆյութ, որը թույլ չի տալիս հոսանք հոսել դրա միջով:
- Դիմադրություն: Մեկուսացումը չափվում է դիմադրության մեջ: Որքան նյութը մեկուսիչ է, այնքան ավելի մեծ դիմադրություն ունի:
- Շրջան. Այն օղակը, որով հոսում է էլեկտրաէներգիան: Շղթան սկսվում է էներգիայի աղբյուրից, օրինակ ՝ մարտկոցից, և հոսում է լարերի և էլեկտրական բաղադրիչների միջով (օրինակ ՝ լույսեր, շարժիչներ և այլն):
- Սերիայի շղթաԹույլ է տալիս հոսանքի հոսքի մեկ ուղի:
- Paraուգահեռ շղթաԹույլ է տալիս հոսանքի հոսքի բազմաթիվ ուղիներ:
- Կարճ միացումԵրբ լարերը, որոնք չպետք է շփվեն միմյանց հետ, դիպչում են:
Ինտերնետ կապեր
- Squishy սխեմաներ
- Makerspaces.com. Squishy Circuits
- Էն Մարի Թոմաս. Գործնական գիտություն ՝ ճզմված սխեմաներով
Խորհուրդ ենք տալիս Կարդալու
- Էլեկտրոնիկա երեխաների համար. Խաղացեք պարզ սխեմաներով և փորձեք էլեկտրաէներգիայի հետ: (ISBN: 978-1593277253)
- Շղթաների սկսնակների ուղեցույց. Ինը պարզ նախագիծ ՝ լույսերով, հնչյուններով և ավելին: (ISBN: 978-1593279042)
- Squishy սխեմաների կառուցում (ISBN: 978-1634727235)
- The Big Book of Makerspace Projects. ոգեշնչող ստեղծողներին փորձելու, ստեղծագործելու և սովորելու (ISBN: 978-1259644252)
Գրավոր գործունեություն
Այս գործունեության ընթացքում դուք կկառուցեք օբյեկտներ ՝ օգտագործելով նյութ, որը կարող է էլեկտրականություն հաղորդել: Սա թույլ կտա ձեր ստեղծագործությանը ավելացնել լույսեր, շարժիչներ, օդափոխիչներ և այլ էլեկտրական տարրեր: Նեբրասկայի համալսարանի քաղաքացիական ինժեներ Քրիս Թուանը մշակել է հաղորդունակ բետոն պատրաստելու բանաձև, որը կարող է օգտագործվել ճանապարհներ և մայթեր պատրաստելու համար, որոնք կարող են հալեցնել սառույցը և ձյունը: Եթե կարողանայիք կառուցել հաղորդունակ նյութերով շենք, ինչպե՞ս կօգտագործեիք դրա էլեկտրական հատկությունները:
Ուսումնական ծրագրի շրջանակներին համապատասխանեցում
Նշում. Այս շարքի դասերի բոլոր ծրագրերը համահունչ են Համակարգչային գիտության ուսուցիչների ասոցիացիայի K-12 Համակարգչային գիտության չափանիշներին, ԱՄՆ-ի մաթեմատիկայի ընդհանուր հիմնական չափանիշներին և, եթե կիրառելի են նաև Մաթեմատիկայի ուսուցիչների ազգային սկզբունքներին և դպրոցի չափանիշներին: Մաթեմատիկա, Տեխնոլոգիական կրթության միջազգային ասոցիացիայի տեխնոլոգիական գրագիտության չափանիշները և ԱՄՆ -ի Գիտության կրթության ազգային ստանդարտները, որոնք պատրաստվել են Ազգային հետազոտական խորհրդի կողմից:
Հաջորդ սերնդի գիտության չափանիշներ
Հասկացողություն դրսևորող ուսանողները կարող են
- 3-5-ETS1-1: Սահմանեք դիզայնի պարզ խնդիր, որն արտացոլում է կարիքը կամ ցանկությունը, որը ներառում է հաջողության հասնելու որոշակի չափանիշներ և նյութերի, ժամանակի կամ արժեքի սահմանափակումներ:
- 3-5-ETS1-2: Ստեղծեք և համեմատեք խնդրի մի քանի հնարավոր լուծումներ ՝ հիմնվելով այն բանի վրա, թե որքանով է հավանական, որ յուրաքանչյուրը կհամապատասխանի խնդրի չափանիշներին և սահմանափակումներին:
- 3-5-ETS1-3: Պլանավորեք և իրականացրեք արդար թեստեր, որոնցում փոփոխականները վերահսկվում են, և ձախողման կետերը համարվում են մոդելի կամ նախատիպի ասպեկտները բացահայտելու համար
բարելավված: - 4-PS3-2. Դիտարկումներ կատարեք ՝ ապացույցներ ապահովելու համար, որ էներգիան կարող է տեղից տեղ տեղափոխվել ձայնի, լույսի, ջերմության և էլեկտրական հոսանքների միջոցով
- 4-PS3-4. Կիրառեք գիտական գաղափարներ ՝ փոխակերպող սարք նախագծելու, փորձարկելու և կատարելագործելու համար
էներգիան մի ձևից մյուսը: - MS-ETS1-1. Բավարար սահմանեք նախագծման խնդրի չափանիշներն ու սահմանափակումները
հաջող լուծում ապահովելու ճշգրտությունը ՝ հաշվի առնելով համապատասխան գիտական տվյալները
սկզբունքները և հնարավոր ազդեցությունները մարդկանց և բնական միջավայրի վրա, որոնք կարող են սահմանափակել հնարավոր լուծումները: - MS-ETS1-2. Գնահատեք մրցակցային դիզայնի լուծումները `օգտագործելով համակարգված գործընթաց
որոշել, թե որքանով են նրանք համապատասխանում խնդրի չափանիշներին և սահմանափակումներին: - MS-ETS1-3: Վերլուծել թեստերի տվյալները `որոշ դիզայնի լուծումների նմանություններն ու տարբերությունները որոշելու համար` յուրաքանչյուրի լավագույն հատկանիշները բացահայտելու համար, որոնք կարող են համատեղվել նոր լուծման մեջ `հաջողության չափանիշներին ավելի լավ համապատասխանելու համար:
- MS-ETS1-4: Մշակել մոդել `առաջարկվող օբյեկտի, գործիքի կամ գործընթացի կրկնվող փորձարկման և փոփոխման համար տվյալներ ստեղծելու համար, որպեսզի հնարավոր լինի հասնել օպտիմալ ձևավորման:
Տեխնոլոգիական գրագիտության չափանիշներ - բոլոր դարերը
- Գլուխ 8 - Դիզայնի հատկանիշները
- Դիզայնի սահմանումներ
- Դիզայնի պահանջներ
- Գլուխ 9 - Ինժեներական դիզայն
- Ինժեներական նախագծման գործընթաց
- Ստեղծագործություն և հաշվի առնելով բոլոր գաղափարները
- Models
- Գլուխ 10 - Խնդիրների լուծման, հետազոտությունների և զարգացման, գյուտերի և փորձերի դերը խնդիրների լուծման գործում
- Troubleshooting
- Գյուտ և նորարարություն
- Փորձարկում
- Գլուխ 11 - Կիրառեք նախագծման գործընթացը
- Տեղեկատվություն հավաքել
- Պատկերացրեք լուծում
- Փորձարկեք և գնահատեք լուծումները
- Բարելավել դիզայնը
- Գլուխ 16 - Էներգետիկայի և էներգիայի տեխնոլոգիաներ
- Էներգիան գալիս է տարբեր ձևերի
- Գործիքներ, մեքենաներ, ապրանքներ և համակարգեր
սխեմաներ
Շղթան մի հանգույց է, որի միջով հոսում է էլեկտրաէներգիան: Շղթան սկսվում է էներգիայի աղբյուրից, օրինակ ՝ մարտկոցից, և հոսում է լարերի և էլեկտրական բաղադրիչների միջով (օրինակ ՝ լույսեր, շարժիչներ և այլն): Գոյություն ունեն երկու տեսակի սխեմաներ `շարքային և զուգահեռ սխեմաներ:
Սերիայի շղթաներ թույլ տվեք հոսանքի հոսքի միայն մեկ ուղի: LED- ների հետ մի շարք սխեմաներում էներգիայի աղբյուրից ավելի հեռու լուսադիոդները ավելի մռայլ են թվում, քանի որ նրանց սնուցելու համար ավելի քիչ էլեկտրաէներգիա է հասանելի: Եթե LED-ը այրվեր կամ հեռացվեր մի շարք շղթայում, ապա դրան հաջորդող բոլոր լույսերը նույնպես կմարեն, քանի որ մնացած լույսերի միակ ճանապարհը կանջատվի:
Paraուգահեռ շղթաներ թույլ են տալիս հոսանքի հոսքի բազմաթիվ ուղիներ: LED- ների հետ զուգահեռ սխեմայում յուրաքանչյուր LED ունի էլեկտրաէներգիա, որն ուղղակիորեն հոսում է դեպի իր սեփական ճանապարհով: Յուրաքանչյուր LED կարող է պայծառ փայլել անկախ նրանից, թե որտեղ է այն, քանի որ էլեկտրաէներգիան ուղիղ հասնում է յուրաքանչյուր LED- ին: Բացի այդ, զուգահեռ միացումում, եթե մի լույս այրվի կամ հեռացվի, մյուսները կշարունակեն փայլել:
Հաղորդություն և մեկուսացում
Էլեկտրաէներգիա հաղորդող նյութերը, որոնք թույլ են տալիս հոսանքը հոսել դրանց միջով, կոչվում են հաղորդիչ: Շղթաներ ստեղծելու համար կարող են օգտագործվել հաղորդիչ նյութեր: Դա կարող է նշանակել մետաղական մետաղալարեր կամ ավելի անսովոր բաներ, ինչպիսիք են միրգը, կարտոֆիլը և նույնիսկ խմորը: Հաղորդիչ խմորի մեջ, որը դուք կօգտագործեք, խմորի մեջ եղած աղը օգնում է էլեկտրաէներգիան տեղափոխել դրա միջով ՝ բաժանվելով Na+ և Cl- իոնների:
Այն նյութերը, որոնք թույլ չեն տալիս հոսանք հոսել դրանց միջով, կոչվում են մեկուսիչ: Մեկուսացումը չափվում է դիմադրության մեջ: Որքան նյութը մեկուսիչ է, այնքան ավելի մեծ դիմադրություն ունի: Մեկուսիչ խմորը, որի հետ դուք կաշխատեք, դիմադրողական է, այսինքն ՝ քիչ էլեկտրաէներգիա կարող է հոսել դրա միջով:
Մեկուսիչները հանդես են գալիս որպես էլեկտրականության պատ: Էլեկտրաէներգիան կամ կանգնեցնում է մեկուսիչը, կամ պետք է դրա շուրջ միջոց գտնի: Քանի որ մեկուսիչ խմորը էլեկտրաէներգիա չի վարում, այն կարող է օգտագործվել անջատող հաղորդիչ խմորը և էլեկտրաէներգիան հոսելու համար այլ էլեկտրական բաղադրիչների միջոցով, ինչպիսիք են LED- ները և շարժիչները:
Դիմադրությունը նույնպես կարևոր է որոշակի բաղադրիչ էլեկտրաէներգիայի հոսքը դանդաղեցնելու հարցում: Օրինակ ՝ հաղորդիչ խմորը թույլ է տալիս հոսանք հոսել դրա միջով, բայց նաև որոշակի դիմադրություն է ցույց տալիս: Սա օգնում է դանդաղեցնել էլեկտրաէներգիայի հոսքը մարտկոցի տուփից դեպի LED- ները: Եթե LED- ը միացված լիներ անմիջապես մարտկոցի տուփին, ապա LED- ը կայրվեր:
Կարճ միացում
Էլեկտրաէներգիան միշտ գնում է նվազագույն դիմադրության ճանապարհով: Դանդաղ նյութի միջով կամաց -կամաց հոսելու փոխարեն, էլեկտրաէներգիան կընթանա ավելի հաղորդիչ ճանապարհով, ինչպիսին է LED- ը, շարժիչը, մետաղալարերը կամ այլ ավելի հաղորդիչ նյութեր: Այսպես մեկուսիչ նյութերը կարող են օգտագործվել էլեկտրաէներգիայի ընթացքը փոխելու և այն բաղադրիչների միջով անցնելու համար, որոնցով ցանկանում եք, որ այն հոսի:
Եթե կա էլեկտրական բաղադրիչի, օրինակ ՝ LED- ի, ճանապարհ, որն ավելի քիչ դիմադրություն է ցույց տալիս, էլեկտրաէներգիան կշրջանցի LED- ն ՝ բռնելով նվազագույն դիմադրության ուղին: Սա կոչվում է կարճ միացում: Ահա թե ինչու LED- ն տեղադրվում է մեկ կտոր հաղորդիչ խմորի մեջ կամ երկու կտոր հաղորդիչ խմորի մեջ, որոնք այնուհետև դիպչում են միմյանց, LED- ը չի լուսավորվի:
Բեւեռականություն
Էլեկտրական հոսանքը հոսում է էներգիայի աղբյուրի դրական բևեռից դեպի բացասական բևեռ: Շղթայում ընթացիկ հոսքի ուղղությունը կոչվում է բևեռականություն: Այս գործունեության մեջ մարտկոցի տուփից կարմիր մետաղալարը դրական բևեռ է, իսկ սևը `բացասական բևեռ: Որոշ էլեկտրոնային բաղադրիչներ ունեն նաև դրական և բացասական կողմեր և պետք է կցվեն ճիշտ ուղղությամբ, որպեսզի աշխատեն: LED- ները, որոնց հետ դուք կաշխատեք, յուրաքանչյուրն ունի երկու հաղորդիչ, մեկը `կարճ և մեկը` երկար: Որքան երկար կապը գնում է դեպի դրական կողմը, իսկ ավելի կարճ կապը գնում է դեպի բացասական կողմը: Եթե LED- ը կցված է սխալ ուղղությամբ, այն չի լուսավորվի, մինչև այն շրջված չլինի: Շարժիչները կաշխատեն, երբ դրանք միացված են ցանկացած ուղղությամբ: Այնուամենայնիվ, ուղղությունը, որով հոսում է էլեկտրականությունը, կորոշի շարժիչի լիսեռի պտտման ուղղությունը:
Այս գործունեության ընթացքում դուք խմորից ստեղծագործություններ կկառուցեք, ինչպես որ փոքր ժամանակ էիք անում: Միայն այս ստեղծագործությունները կարող են էլեկտրականություն հաղորդել ՝ թույլ տալով ստեղծել սխեմաներ և ավելացնել այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են լույսերը, շարժիչները և այլն: Դուք կաշխատեք երկու տեսակի խմորով: Մեկ խմոր (գունավոր) հաղորդիչ է և թույլ կտա հոսանք հոսել դրա միջով: Մյուսը (սպիտակ) մեկուսիչ է և թույլ չի տալիս հոսանք հոսել դրա միջով: Դուք կսկսեք ուսումնասիրել խմորի երկու տեսակները և ինչպես են դրանք միասին աշխատում ՝ սխեմաներ ստեղծելու համար: Այնուհետև կարող եք զվարճանալ ՝ ստեղծագործելով:
Գործնական սխեմաներ/Dանոթանալ ձեր խմորին
- Սկսեք հաղորդիչ խմորի գնդակից: Տեղադրեք մարտկոցի տուփի լարերը խմորի հակառակ կողմերում: Խմորի մեջ լցրեք լուսադիոդ: Ինչ է կատարվում?
- Հաջորդը, հաղորդիչ խմորը բաժանեք երկու մասի: Տեղադրեք մարտկոցի մեկ մետաղալարը մի կտոր խմորի մեջ, իսկ մյուսը `մյուս կտորի մեջ: Այժմ տեղադրեք LED- ը մեկ կապարով խմորի մի կտորի մեջ, իսկ մյուս կապարը `երկրորդ կտորի մեջ: Ինչ է կատարվում?
- Հաջորդը, հեռացրեք LED- ը և շրջեք այն, այնուհետև նորից տեղադրեք խմորի երկու կտորների մեջ ՝ կապանքներով հակառակ ուղղությամբ, ինչպես նախկինում էին: Ինչ է կատարվում? Ձեր կարծիքով, ինչո՞ւ դա տեղի ունեցավ:
- LED- ի լուսավորված դիրքում, խմորի երկու կտորները հպեք միասին: Ինչ է կատարվում? Ձեր կարծիքով, ինչո՞ւ դա տեղի ունեցավ:
- Հաջորդը, հաղորդիչ խմորի երկու կտորների միջև ավելացրեք մեկուսիչ խմորի մի կտոր և ամրացրեք դրանք այնպես, որ դրանք դիպչեն: Մեկուսիչ խմորը պատող լուսադիոդով, որը տեղադրված է հաղորդիչ խմորի երկու հատվածներում, դուք ունեք մեկ ամուր առարկա: Այնուամենայնիվ, LED լուսավորվում է, քանի որ կարճ միացում չի կատարվում: Քանի որ մեկուսիչ խմորը թույլ չի տալիս հոսանքը հոսել դրա միջով, դրա փոխարեն էլեկտրաէներգիան անցնում է LED- ով ՝ լուսավորելով այն:
- Օգտագործեք հաղորդիչ և մեկուսիչ խմոր `երկու կամ ավելի LED- ներով մի շարք միացում ստեղծելու համար: Ի՞նչ եք նկատում լույսերի մասին: Ձեր կարծիքով, ինչո՞ւ է այդպես:
- Օգտագործեք հաղորդիչ և մեկուսիչ խմորը՝ երեք LED-ներով զուգահեռ շղթա ստեղծելու համար: Ի՞նչ եք նկատում լույսերի մասին: Ինչո՞վ են դրանք տարբերվում սերիալային շղթայի լույսերից: Ինչու՞ է դա այդպես կարծում:
Ստացեք ստեղծագործական
Այժմ, երբ դուք հասկանում եք, թե ինչպես օգտագործել երկու տեսակի խմորը LED- ն աշխատեցնելու և շարժիչը գործարկելու համար, փորձեք ստեղծագործական ինչ -որ բան կառուցել: Դուք կարող եք օգտագործել լուսադիոդներ, շարժիչներ, բզզոցներ, օդափոխիչներ կամ ձեր ուսուցչի տրամադրած ցանկացած այլ նյութ: Դուք կարող եք կենդանիներ պատրաստել լուսավոր աչքերով, ուղղաթիռ՝ պտտվող պտուտակով կամ ցանկացած այլ բան, որ կարող եք պատկերացնել: Ավարտելուց հետո կիսվեք ձեր ստեղծագործությամբ դասարանի մնացած անդամների հետ և տեսեք, թե ինչ են մտածել ձեր դասընկերները: Ահա մի քանի ստեղծագործություններ, որոնք կատարել են այլ ուսանողներ.
Շնորհակալություն դոկտոր Մեթ Ֆրենսիսին, IEEE East Area ամբիոնի, Տարածաշրջան 5 -ի տարածման համար:
Դասի պլանի թարգմանություն