Adonan listrik

Bahan yang Diperlukan

• Adonan konduktif (lihat resep di bawah)
• Adonan Non-Konduktif/Isolasi (lihat resep di bawah)
• Baterai AA
• Paket baterai dengan terminal
• LED (disarankan ukuran 10mm)
• Kawat dengan klip buaya

Bahan Opsional (Tabel Kemungkinan)

• Motor hobi listrik mini DC
• Kipas angin, buzzer, dan komponen lainnya

Resep Adonan Konduktif

Bahan:

• 1 cangkir air
• 1 1/2 cangkir tepung
• 1 cangkir garam
• 3 sdm. krim tartar
• 1 sendok teh. minyak sayur
• Pewarna makanan

1. Campur air dengan 1 cangkir tepung, garam, krim tartar, minyak sayur, dan pewarna makanan dalam panci berukuran sedang.
2. Masak campuran di atas api sedang sambil terus diaduk.
3. Lanjutkan mengaduk sampai campuran membentuk bola di tengah pot.
4. Letakkan bola di atas permukaan yang ditaburi sedikit tepung. Adonan akan menjadi sangat panas. Biarkan dingin selama beberapa menit sebelum menangani.
5. Uleni sisa 1/2 cangkir tepung ke dalam bola sampai mencapai konsistensi yang diinginkan.
6. Simpan adonan dalam wadah kedap udara.

Resep Adonan Non-Konduktif/Isolasi

Bahan:

• 1 1/2 cangkir tepung
• 1⁄2 cangkir gula
• 3 sendok teh. minyak sayur
• 1/2 gelas air (deionisasi atau suling adalah yang terbaik, tetapi air keran dapat digunakan)

1. Campurkan 1 cangkir tepung, gula, dan minyak dalam mangkuk.
2. Aduk dalam sedikit air. Terus tambahkan air dan aduk sampai sebagian besar air terserap.
3. Setelah adonan menjadi gumpalan kecil yang terpisah, uleni adonan dengan tangan Anda sampai membentuk satu gumpalan.
4. Tambahkan air ke adonan dan terus uleni sampai teksturnya lengket seperti adonan.
5. Tambahkan sedikit sisa tepung dan uleni ke dalam adonan sampai mencapai tekstur yang diinginkan.
6. Simpan adonan dalam wadah kedap udara.

bahan

• Gunakan item dari build kit

Proses

1. Mulailah dengan bola adonan konduktif. Masukkan kabel baterai ke sisi berlawanan dari adonan. Masukkan LED ke dalam adonan. Perhatikan apa yang terjadi.
2. Selanjutnya, pisahkan adonan konduktif menjadi dua bagian. Masukkan satu kabel baterai ke dalam satu adonan dan yang lainnya ke dalam adonan lainnya. Sekarang, masukkan LED dengan satu timah di salah satu bagian adonan dan timah lainnya di bagian kedua dari adonan. Perhatikan apa yang terjadi.
3. Selanjutnya, lepaskan LED dan putar, dengan arah berlawanan. Perhatikan apa yang terjadi. Dokumentasikan menurut Anda mengapa ini terjadi.
4. Dengan LED dalam posisi menyala, sentuh kedua adonan menjadi satu. Perhatikan apa yang terjadi. Dokumentasikan menurut Anda mengapa ini terjadi.
5. Tambahkan sepotong adonan isolasi di antara dua potongan adonan konduktif dan tempelkan sehingga bersentuhan. Dengan LED mengangkangi adonan isolasi dan dimasukkan ke dalam dua bagian adonan konduktif. Apakah LED menyala?
6. Gunakan adonan konduktif dan isolasi untuk membuat rangkaian seri dengan dua atau lebih LED. Apa yang Anda perhatikan tentang lampu? Dokumentasikan mengapa menurut Anda ini terjadi.
7. Gunakan adonan konduktif dan isolasi untuk membuat rangkaian paralel dengan tiga LED. Apa yang Anda perhatikan tentang lampu? Bagaimana mereka berbeda dari lampu di rangkaian seri? Dokumentasikan mengapa menurut Anda ini terjadi.

Pembicaraan TED: AnnMarie Thomas

Sumber: Saluran YouTube TED

Patung Sirkuit Licin AnnMarie Thomas

Sumber: Saluran YouTube Universitas St. Thomas

Desain Tantangan

Anda adalah seorang insinyur yang bekerja untuk merancang dan membangun kreasi penghantar listrik dari adonan.

Kriteria

• Harus menggunakan dua jenis adonan (konduktif dan non-konduktif)
  untuk menyalakan LED.

kendala

Selesaikan patung Anda dalam waktu yang ditentukan.

1. Bagi kelas menjadi 2 tim.
2. Bagikan lembar kerja Adonan Listrik dan resep untuk adonan konduktif dan non-konduktif.
3. Diskusikan topik-topik di Bagian Konsep Latar Belakang.
4. Tinjau Proses Desain Rekayasa, Tantangan Desain, Kriteria, Kendala dan Bahan. Jika waktu memungkinkan, tinjau "Aplikasi Dunia Nyata" sebelum melakukan tantangan desain.
5. Sebelum menginstruksikan siswa untuk mulai melakukan brainstorming dan membuat sketsa desain mereka, mintalah mereka untuk mempertimbangkan hal berikut:
   ● Cara kerja rangkaian seri dan paralel
   ● Perbedaan antara bahan konduktif dan isolasi
   ● Apa itu korsleting?
   ● Apa itu polaritas?
6. Berikan masing-masing tim dengan materi mereka.
7. Jelaskan bahwa siswa harus membuat adonan (penyekat) konduktif dan non-konduktif. Mereka akan menguji adonan dengan membuat rangkaian yang berbeda menggunakan lampu LED.
8. Umumkan jumlah waktu yang mereka miliki untuk merancang dan membangun (disarankan 1 jam).
9. Gunakan timer atau stopwatch online (fitur hitung mundur) untuk memastikan Anda tetap tepat waktu. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Beri siswa “pemeriksaan waktu” secara teratur agar mereka tetap mengerjakan tugas. Jika mereka kesulitan, ajukan pertanyaan yang akan mengarahkan mereka ke solusi lebih cepat.
10. Tim membuat adonan mereka.
11. Uji adonan menggunakan langkah-langkah pengujian di Bagian Pengujian Bahan dan Proses.
12. Tim harus mendokumentasikan hasil dari setiap langkah pengujian.
13. Sebagai kelas, diskusikan pertanyaan refleksi siswa.

Variasi

Gunakan lampu LED, motor, buzzer, kipas angin, atau bahan lainnya untuk berkreasi!

Sirkuit

Lingkaran yang dilalui listrik disebut sirkuit. Sirkuit dimulai dari sumber daya, seperti baterai, dan mengalir melalui kabel dan komponen listrik (seperti lampu, motor, dll.). Ada dua macam rangkaian yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel.

Sirkuit Seri

Rangkaian seri hanya memungkinkan satu jalur untuk mengalirkan listrik. Dalam rangkaian seri dengan LED, LED yang jauh dari sumber listrik akan tampak lebih redup, karena lebih sedikit listrik yang tersedia untuk menyalakannya. Jika sebuah LED terbakar atau dilepas dalam rangkaian seri, semua lampu yang mengikutinya juga akan padam, karena satu jalur ke lampu yang tersisa akan terputus.

Sirkuit Paralel

Sirkuit paralel memungkinkan banyak jalur untuk mengalirkan listrik. Dalam rangkaian paralel dengan LED, setiap LED memiliki listrik yang mengalir langsung ke sepanjang jalurnya sendiri. Setiap LED dapat bersinar terang tidak masalah
di mana itu, karena listrik mencapai setiap LED secara langsung. Juga, dalam rangkaian paralel, jika satu lampu padam atau dihilangkan, yang lain akan terus bersinar.

Bahan Konduktif dan Isolasi

Bahan Konduktif: memungkinkan listrik mengalir melalui mereka. Dapatkah Anda memikirkan beberapa bahan yang menghantarkan listrik?

Bahan Isolasi: jangan biarkan listrik mengalir melaluinya. Dapatkah Anda memikirkan beberapa bahan isolasi? Isolasi diukur dalam resistansi. Semakin banyak bahan isolasi, semakin besar hambatannya. Adonan isolasi yang akan Anda kerjakan bersifat resistif, artinya hanya sedikit listrik yang dapat mengalir melaluinya. Isolator berfungsi sebagai dinding yang menghalangi aliran listrik.

Short Circuit

Hubungan pendek terjadi ketika kabel yang tidak seharusnya bersentuhan satu sama lain bersentuhan. Inilah sebabnya mengapa LED tidak akan menyala ketika dimasukkan ke dalam satu adonan konduktif atau ke dalam
dua potong adonan konduktif yang kemudian saling bersentuhan.

Polaritas

Arah aliran arus dalam suatu rangkaian disebut polaritas. Dalam kegiatan ini, kabel merah dari baterai adalah kutub positif dan kabel hitam adalah kutub negatif. Beberapa komponen elektronik juga memiliki sisi positif dan negatif dan harus dipasang dengan arah yang benar agar dapat bekerja.

LED dalam aktivitas ini masing-masing memiliki dua lead, satu pendek, dan satu panjang. Lead yang lebih panjang menuju ke sisi positif dan lead yang lebih pendek menuju ke sisi negatif.

Refleksi Mahasiswa (buku catatan teknik)

1. Listrik selalu mengambil jalan yang hambatannya paling kecil. Pada langkah 1, menurut Anda mengapa LED tidak menyala ketika dimasukkan ke dalam satu adonan konduktif? Pada langkah 4, menurut Anda mengapa LED mati ketika kedua adonan konduktif saling bersentuhan?
2. Adonan konduktif terbuat dari air, tepung, garam, krim tartar, dan minyak sayur. Adonan isolasi terbuat dari air, tepung, gula, dan minyak sayur. Menurut Anda apa yang membuat satu adonan dapat menghantarkan listrik dan yang lainnya tidak?
3. Apa bahan lain yang menurut Anda konduktif?
4. Apa bahan lain yang menurut Anda isolasi?

Pelajaran dapat dilakukan hanya dalam 1 periode kelas untuk siswa yang lebih tua. Namun, untuk membantu siswa agar tidak merasa tergesa-gesa dan untuk memastikan keberhasilan siswa (terutama untuk siswa yang lebih muda), bagi pelajaran menjadi dua periode yang memberi siswa lebih banyak waktu untuk bertukar pikiran, menguji ide, dan menyelesaikan desain mereka. Melakukan tes dan pembekalan pada periode kelas berikutnya.

• Konduktor: Bahan yang memungkinkan listrik mengalir melaluinya.
• Isolator: Bahan yang tidak memungkinkan listrik mengalir melaluinya.
• Perlawanan: Isolasi diukur dalam resistansi. Semakin banyak bahan isolasi, semakin besar hambatannya.
• sirkit: Lingkaran yang dilalui arus listrik. Sirkuit dimulai dari sumber daya, seperti baterai, dan mengalir melalui kabel dan komponen listrik (seperti lampu, motor, dll.).
• Sirkuit Seri: Memungkinkan satu jalur untuk aliran listrik.
• Sirkuit Paralel: Memungkinkan beberapa jalur untuk aliran listrik.
• Short Circuit: Ketika kabel yang tidak seharusnya bersentuhan satu sama lain saling bersentuhan.

Koneksi Internet

• Sirkuit yang licin
• Makerspaces.com: Sirkuit Licin
• Ann Marie Thomas: Sains langsung dengan sirkuit licin

Rekomendasi Reading

• Elektronik untuk Anak: Mainkan Rangkaian Sederhana dan Eksperimen dengan Listrik! (ISBN: 978-1593277253)
• Panduan Pemula untuk Sirkuit: Sembilan Proyek Sederhana dengan Lampu, Suara, dan Lainnya! (ISBN: 978-1593279042)
• Membangun Sirkuit Licin (ISBN: 978-1634727235)
• The Big Book of Makerspace Projects: Pembuat Inspirasi untuk Bereksperimen, Berkreasi, dan Belajar (ISBN: 978-1259644252)

Aktivitas Menulis

Dalam kegiatan ini, Anda akan membuat benda dengan menggunakan bahan yang dapat menghantarkan listrik. Ini akan memungkinkan Anda untuk menambahkan lampu, motor, kipas, dan elemen listrik lainnya ke kreasi Anda. Chris Tuan, seorang insinyur sipil di Universitas Nebraska, Lincoln mengembangkan formula untuk membuat beton konduktif yang dapat digunakan untuk membuat jalan dan trotoar yang dapat mencairkan es dan salju. Jika Anda dapat membangun sebuah bangunan dengan bahan konduktif, bagaimana Anda akan menggunakan sifat listriknya?

Penyelarasan dengan Kerangka Kurikulum

Catatan: Semua rencana pelajaran dalam seri ini sesuai dengan Standar Ilmu Komputer K-12 Asosiasi Guru Ilmu Komputer, Standar Negara Bagian Inti Umum AS untuk Matematika, dan jika berlaku juga dengan Prinsip dan Standar Sekolah Nasional Dewan Guru Matematika Matematika, Standar Asosiasi Pendidikan Teknologi Internasional untuk Literasi Teknologi, dan Standar Pendidikan Sains Nasional AS yang diproduksi oleh Dewan Riset Nasional.

Standar Sains Generasi Berikutnya

Siswa yang menunjukkan pemahaman dapat

• 3-5-ETS1-1. Mendefinisikan masalah desain sederhana yang mencerminkan kebutuhan atau keinginan yang mencakup kriteria tertentu untuk keberhasilan dan kendala pada bahan, waktu, atau biaya.
• 3-5-ETS1-2. Hasilkan dan bandingkan beberapa solusi yang mungkin untuk suatu masalah berdasarkan seberapa baik masing-masing kemungkinan memenuhi kriteria dan kendala masalah.
• 3-5-ETS1-3. Merencanakan dan melaksanakan pengujian yang adil di mana variabel dikendalikan dan titik kegagalan dipertimbangkan untuk mengidentifikasi aspek model atau prototipe yang dapat
  ditingkatkan.
• 4-PS3-2. Lakukan pengamatan untuk memberikan bukti bahwa energi dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain melalui suara, cahaya, panas, dan arus listrik
• 4-PS3-4. Terapkan ide ilmiah untuk merancang, menguji, dan menyempurnakan perangkat yang mengubah
  energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
• MS-ETS1-1. Mendefinisikan kriteria dan kendala masalah desain dengan cukup
  presisi untuk memastikan solusi yang sukses, dengan mempertimbangkan ilmiah yang relevan
  prinsip dan potensi dampak pada manusia dan lingkungan alam yang dapat membatasi solusi yang mungkin.
• MS-ETS1-2. Mengevaluasi solusi desain yang bersaing menggunakan proses sistematis untuk
  menentukan seberapa baik mereka memenuhi kriteria dan kendala masalah.
• MS-ETS1-3. Analisis data dari pengujian untuk menentukan persamaan dan perbedaan di antara beberapa solusi desain untuk mengidentifikasi karakteristik terbaik dari masing-masing solusi yang dapat digabungkan menjadi solusi baru untuk lebih memenuhi kriteria keberhasilan.
• MS-ETS1-4. Kembangkan model untuk menghasilkan data untuk pengujian berulang dan modifikasi objek, alat, atau proses yang diusulkan sehingga desain yang optimal dapat dicapai.

Standar Literasi Teknologi – Semua Usia

• Bab 8 – Atribut Desain
  • Definisi Desain
  • Persyaratan Desain
• Bab 9 – Desain Teknik
  • Proses Desain Rekayasa
  • Kreativitas dan Mempertimbangkan semua ide
  • Model
• Bab 10 – Peran Pemecahan Masalah, Penelitian dan Pengembangan, Penemuan, dan Eksperimen dalam Pemecahan Masalah
  • Penyelesaian masalah
  • Penemuan dan inovasi
  • Percobaan
• Bab 11 – Menerapkan Proses Desain
  • Mengumpulkan informasi
  • Visualisasikan solusi
  • Menguji dan mengevaluasi solusi
  • Tingkatkan desain
• Bab 16 – Energi dan Teknologi Tenaga
  • Energi datang dalam berbagai bentuk
  • Alat, mesin, produk, dan sistem

Sirkuit

Sirkuit adalah lingkaran di mana listrik mengalir. Sirkuit dimulai dari sumber daya, seperti baterai, dan mengalir melalui kabel dan komponen listrik (seperti lampu, motor, dll.). Ada dua macam rangkaian yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel.

Sirkuit seri hanya memungkinkan satu jalur untuk aliran listrik. Dalam rangkaian seri dengan LED, LED yang lebih jauh dari sumber listrik akan tampak lebih redup, karena lebih sedikit listrik yang tersedia untuk menyalakannya. Jika sebuah LED terbakar atau dilepas dalam rangkaian seri, semua lampu yang mengikutinya juga akan padam, karena satu jalur ke lampu yang tersisa akan terputus.

Sirkuit paralel memungkinkan beberapa jalur untuk listrik mengalir melalui. Dalam rangkaian paralel dengan LED, setiap LED memiliki listrik yang mengalir langsung ke sepanjang jalurnya sendiri. Setiap LED dapat bersinar terang di mana pun berada, karena listrik mencapai setiap LED secara langsung. Juga, dalam rangkaian paralel, jika satu lampu padam atau dihilangkan, yang lain akan terus bersinar.

Konduktivitas dan Isolasi

Bahan yang menghantarkan listrik — memungkinkan listrik mengalir melaluinya — disebut konduktif. Bahan konduktif dapat digunakan untuk membuat sirkuit. Itu bisa berarti menggunakan kawat logam atau hal-hal yang lebih tidak biasa seperti buah, kentang, dan bahkan adonan. Dalam adonan konduktif yang akan Anda gunakan, garam dalam adonan membantu memindahkan listrik melaluinya dengan terurai menjadi ion Na+ dan Cl-.

Bahan yang tidak memungkinkan listrik mengalir melalui mereka disebut isolasi. Isolasi diukur dalam resistansi. Semakin banyak bahan isolasi, semakin besar hambatannya. Adonan isolasi yang akan Anda kerjakan bersifat resistif, artinya hanya sedikit listrik yang dapat mengalir melaluinya.

Isolator bertindak sebagai dinding listrik. Listrik dihentikan oleh isolator atau harus mencari cara untuk mengatasinya. Karena adonan isolator tidak menghantarkan listrik, adonan ini dapat digunakan untuk memisahkan adonan konduktif dan memaksa listrik mengalir melalui komponen listrik lainnya, seperti LED dan motor.

Resistansi juga penting dalam membantu memperlambat aliran listrik ke komponen tertentu. Misalnya, adonan konduktif memungkinkan listrik mengalir melaluinya, tetapi juga menawarkan beberapa hambatan. Ini membantu memperlambat aliran listrik dari baterai ke LED. Jika LED dihubungkan langsung ke unit baterai, LED akan padam.

Short Circuit

Listrik selalu mengambil jalan yang hambatannya paling kecil. Alih-alih mengalir perlahan melalui bahan yang resisten, listrik akan mengalir melalui sesuatu yang lebih konduktif, seperti LED, motor, kawat, atau bahan lain yang lebih konduktif. Ini adalah bagaimana bahan isolasi dapat digunakan untuk membuat aliran listrik berubah dan bergerak melalui komponen yang Anda inginkan untuk mengalirkannya.

Jika ada jalur di sekitar komponen listrik, seperti LED, yang menawarkan resistansi lebih kecil, listrik akan melewati LED, mengambil jalur dengan resistansi paling rendah. Ini disebut korsleting. Inilah sebabnya mengapa LED dimasukkan ke dalam satu bagian adonan konduktif atau ke dalam dua bagian adonan konduktif yang kemudian saling bersentuhan, LED tidak akan menyala.

Polaritas

Arus listrik mengalir dari kutub positif suatu sumber energi ke kutub negatif. Arah aliran arus dalam suatu rangkaian disebut polaritas. Dalam kegiatan ini, kabel merah dari baterai adalah kutub positif dan kabel hitam adalah kutub negatif. Beberapa komponen elektronik juga memiliki sisi positif dan negatif dan harus dipasang dengan arah yang benar agar dapat bekerja. LED Anda akan bekerja dengan masing-masing memiliki dua lead, satu pendek, dan satu panjang. Lead yang lebih panjang menuju ke sisi positif dan lead yang lebih pendek menuju ke sisi negatif. Jika LED dipasang ke arah yang salah, itu tidak akan menyala sampai telah diputar. Motor akan bekerja ketika terpasang di kedua arah. Namun, arah aliran listrik akan menentukan arah putaran poros motor.

Dalam kegiatan ini, Anda akan membuat kreasi dari adonan, seperti yang Anda lakukan saat masih muda. Hanya kreasi ini yang dapat menghantarkan listrik, memungkinkan Anda membuat sirkuit dan menambahkan fitur seperti lampu, motor, dan lainnya. Anda akan bekerja dengan dua jenis adonan. Satu adonan (berwarna) bersifat konduktif dan akan memungkinkan listrik mengalir melaluinya. Yang lain (putih) adalah isolasi dan tidak memungkinkan listrik untuk melewatinya. Anda akan mulai dengan menjelajahi dua jenis adonan dan bagaimana mereka bekerja sama untuk membuat sirkuit. Kemudian, Anda bisa bersenang-senang menjadi kreatif.

Sirkuit Latihan/Mengenal Adonan Anda

1. Mulailah dengan bola adonan konduktif. Masukkan kabel baterai ke sisi berlawanan dari adonan. Masukkan LED ke dalam adonan. Apa yang terjadi?

   

2. Selanjutnya, pisahkan adonan konduktif menjadi dua bagian. Masukkan satu kabel baterai ke dalam satu adonan dan yang lainnya ke dalam adonan lainnya. Sekarang masukkan LED dengan satu timah di satu bagian adonan dan timah lainnya di bagian kedua dari adonan. Apa yang terjadi?

   

3. Selanjutnya, lepaskan LED dan putar, lalu masukkan kembali ke dalam dua bagian adonan dengan arah berlawanan dari sebelumnya. Apa yang terjadi? Menurut Anda mengapa itu terjadi?

4. Dengan LED dalam posisi menyala, sentuh kedua adonan menjadi satu. Apa yang terjadi? Menurut Anda mengapa itu terjadi?

5. Selanjutnya, tambahkan sepotong adonan penyekat di antara dua potongan adonan konduktif dan tempelkan sehingga bersentuhan. Dengan LED mengangkangi adonan isolasi, dimasukkan ke dalam dua bagian adonan konduktif, Anda memiliki satu benda padat. Namun, LED menyala, karena tidak terjadi korsleting. Karena adonan isolasi tidak memungkinkan listrik mengalir melaluinya, listrik mengalir melalui LED sebagai gantinya, menyalakannya.

   

6. Gunakan adonan konduktif dan isolasi untuk membuat rangkaian seri dengan dua atau lebih LED. Apa yang Anda perhatikan tentang lampu? Menurut Anda mengapa demikian?

   

7. Gunakan adonan konduktif dan isolasi untuk membuat rangkaian paralel dengan tiga LED. Apa yang Anda perhatikan tentang lampu? Bagaimana mereka berbeda dari lampu di rangkaian seri? Menurut Anda mengapa demikian?

   

Menjadi kreatif

Sekarang setelah Anda memahami cara menggunakan dua jenis adonan untuk menyalakan LED dan menjalankan motor, coba buat sesuatu yang kreatif. Anda dapat menggunakan LED, motor, buzzer, kipas angin, atau materi lain yang telah disediakan oleh guru Anda. Anda bisa membuat binatang dengan mata menyala, helikopter dengan baling-baling berputar, atau apa pun yang bisa Anda bayangkan. Setelah selesai, bagikan kreasi Anda dengan seluruh kelas dan lihat pendapat teman sekelas Anda. Berikut adalah beberapa kreasi yang telah dibuat siswa lain: