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

Դասի պլանի ակնարկ

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
  1. Միջին չափի կաթսայի մեջ ջուրը խառնել 1 բաժակ ալյուրի, աղի, թաթարի սերուցքի, բուսական յուղի և սննդի գույնի հետ:
  2. Խառնուրդը եփեք միջին ջերմության վրա ՝ անընդհատ խառնելով:
  3. Շարունակեք հարել այնքան, մինչև խառնուրդը կաթսայի կենտրոնում գնդիկ կազմի։
  4. Տեղադրեք գնդակը թեթև ալյուրապատ մակերևույթի վրա: Խմորը շատ տաք կլինի: Մատուցելուց առաջ մի քանի րոպե թողեք, որ սառչի:
  5. Մնացած 1⁄2 բաժակ ալյուրը հունցեք գնդակի մեջ, մինչև այն հասնի ցանկալի հետևողականության:
  6. 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. 1 բաժակ ալյուրը, շաքարավազը և ձեթը խառնել ամանի մեջ։
  2. Խառնել փոքր քանակությամբ ջրի մեջ: Շարունակեք ավելացնել ջուրը և խառնել մինչև ջրի մեծ մասը կլանվի:
  3. Երբ խառնուրդը կազմված է փոքր, առանձնացված կույտերի հետևողականությունից, խառնուրդը ձեռքերով հունցեք, մինչև այն մի կտոր լինի:
  4. Խմորի մեջ ջուր ավելացնել և շարունակել հունցել, մինչև ստանա կպչուն, խմորանման հյուսվածք:
  5. Ավելացրեք մնացած ալյուրի մի մասը և հունցեք այն խմորի մեջ, մինչև այն հասնի ցանկալի հյուսվածքին:
  6. Խմորը պահել հերմետիկ տարայի մեջ։

նյութեր

  • Օգտագործեք կառուցման հավաքածուի տարրեր

Գործընթացը

  1. Սկսեք հաղորդիչ խմորի գնդակից: Տեղադրեք մարտկոցի տուփի լարերը խմորի հակառակ կողմերում: Տեղադրեք LED- ը խմորի մեջ: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում:
  2. 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:
  3. Հաջորդը, հեռացրեք LED- ը և շրջեք այն, իսկ լարերը հակառակ ուղղությամբ: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում: Փաստաթուղթ, ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
  4. LED- ի լուսավորված դիրքում, խմորի երկու կտորները հպեք միասին: Դիտեք, թե ինչ է կատարվում: Փաստաթուղթ, ինչու եք կարծում, որ դա տեղի ունեցավ:
  5. 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:
  6. 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:
  7. 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:

  1. Բաժանեք դասը 2 հոգանոց թիմերի:
  2. Ձեռք բերեք Էլեկտրական խմորի աշխատանքային թերթիկը և հաղորդունակ և ոչ հաղորդիչ խմորի բաղադրատոմսերը:
  3. Քննարկեք ֆոնային հասկացությունների բաժնի թեմաները:
  4. Վերանայեք ինժեներական նախագծման գործընթացը, նախագծման մարտահրավերը, չափանիշները, սահմանափակումները և նյութերը: Եթե ​​ժամանակը թույլ տա, նախքան դիզայնի մարտահրավերն իրականացնելը, վերանայեք «Իրական աշխարհի ծրագրեր»:
  5. 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:
  6. Յուրաքանչյուր թիմին տրամադրեք իրենց նյութերը:
  7. Բացատրեք, որ ուսանողները պետք է պատրաստեն հաղորդիչ և ոչ հաղորդիչ (մեկուսիչ) խմոր: Նրանք խմորը կփորձարկեն ՝ տարբեր շղթաներ պատրաստելով ՝ օգտագործելով LED լույսեր:
  8. Հայտարարեք նախագծման և կառուցման համար անհրաժեշտ ժամանակի չափը (առաջարկվում է 1 ժամ):
  9. 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:
  10. Թիմերը պատրաստում են իրենց խմորը:
  11. Խմորը փորձարկեք՝ օգտագործելով Փորձարկման նյութերի և գործընթացի բաժնի փորձարկման քայլերը:
  12. Թիմերը պետք է փաստաթղթավորեն թեստավորման յուրաքանչյուր քայլի արդյունքները:
  13. 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:

Ռոբին-Հեգ -2019

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

Ռոբին-Հեգ -2019

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)

  1. 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:
  2. 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:
  3. Ձեր կարծիքով, ի՞նչ այլ նյութեր են հաղորդիչ:
  4. 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: 

Ռոբին-Հեգ -2019 (2)

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

Ռոբին-Հեգ -2019 (3)

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

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:

Ռոբին-Հեգ -2019

 

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:

Ռոբին-Հեգ -2019

 

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

  1. Սկսեք հաղորդիչ խմորի գնդակից: Տեղադրեք մարտկոցի տուփի լարերը խմորի հակառակ կողմերում: Խմորի մեջ լցրեք լուսադիոդ: Ինչ է կատարվում?

    Ռոբին-Հեգ -2019

 

 

 

 

  1. 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?

    Ռոբին-Հեգ -2019

 

 

 

 

 

  1. 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:

 

 

 

 

  1. LED- ի լուսավորված դիրքում, խմորի երկու կտորները հպեք միասին: Ինչ է կատարվում? Ձեր կարծիքով, ինչո՞ւ դա տեղի ունեցավ:

 

 

 

 

  1. 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:

    Ռոբին-Հեգ -2019

 

 

 

 

 

  1. 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:

    Ռոբին-Հեգ -2019

 

 

 

 

 

 

  1. 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:

    Ռոբին-Հեգ -2019

 

 

 

 

  

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.

Ռոբին-Հեգ -2019

Ռոբին-Հեգ -2019

Ռոբին-Հեգ -2019

Ռոբին-Հեգ -2019

Շնորհակալություն դոկտոր Մեթ Ֆրենսիսին, IEEE East Area ամբիոնի, Տարածաշրջան 5 -ի տարածման համար:

Դասի պլանի թարգմանություն

Ներբեռնվող ավարտական ​​վկայական ուսանողի համար