Elektrinė tešla
KEYSIGHT Technologies remiama pamoka

Šioje pamokoje mokiniai sužinos apie elektrą ir grandines, naudodami laidžią ir izoliacinę tešlą, kurdami kūrybingus elektrinius kūrinius. Ši veikla pagrįsta daktarės AnnMarie Thomas ir jos komandos darbu Šv. Tomo universitete.

  • Pagrindinės elektros ir elektros grandinių sąvokos.
  • Elektros izoliacijos ir laidumo sąvokos.
  • Kaip sudaryti grandines ir kaip atsiranda trumpasis jungimas.

Amžiaus lygiai: 8 - 14

Pamokos plano apžvalga

Reikalingos medžiagos

  • Laidi tešla (žr. Receptą žemiau)
  • Nelaidi / izoliuojanti tešla (žr. Receptą žemiau)
  • AA baterijos
  • Baterijų paketai su gnybtais
  • Šviesos diodai (rekomenduojamas 10 mm dydis)
  • Viela su aligatoriaus spaustukais

Pasirenkamos medžiagos (galimybių lentelė)

  • Mini DC elektriniai pomėgių varikliai
  • Ventiliatoriai, buzzers ir kiti komponentai

Laidžios tešlos receptas

Sudėtis:

  • 1 puodelio vandens
  • 1 1⁄2 stiklinės miltų
  • 1⁄4 puodelio druskos
  • 3 šaukštai. dantų akmenų grietinėlė
  • 1 valgomasis šaukštas daržovių aliejus
  • Maistiniai dažai
  1. Vidutinio dydžio puode sumaišykite vandenį su 1 puodeliu miltų, druska, tartaro grietinėle, augaliniu aliejumi ir maisto dažais.
  2. Virkite mišinį ant vidutinės ugnies, nuolat maišydami.
  3. Maišykite toliau, kol mišinys puodo centre suformuos rutulį.
  4. Padėkite rutulį ant lengvai miltais pabarstyto paviršiaus. Tešla bus labai karšta. Prieš pradėdami naudoti, leiskite jam keletą minučių atvėsti.
  5. Minkykite likusį ½ puodelio miltų į rutulį, kol jis pasieks norimą konsistenciją.
  6. Tešlą laikykite sandariame inde.

Nelaidus / izoliuojantis tešlos receptas

Sudėtis:

  • 1 1⁄2 stiklinės miltų
  • 1⁄2 puodelio cukraus
  • 3 valgomasis šaukštas daržovių aliejus
  • ½ puodelio vandens (geriausia dejonizuotas arba distiliuotas, bet galima naudoti vandentiekio vandenį)
  1. Dubenyje sumaišykite 1 puodelį miltų, cukrų ir aliejų.
  2. Įmaišykite nedidelį kiekį vandens. Toliau pilkite vandenį ir maišykite, kol susigers didžioji vandens dalis.
  3. Kai mišinys bus mažų, atskirų gumulėlių konsistencijos, minkykite mišinį rankomis, kol susidarys vienas gumulas.
  4. Į tešlą įpilkite vandens ir toliau minkykite, kol ji bus lipni, į tešlą panaši tekstūra.
  5. Įpilkite šiek tiek likusių miltų ir minkykite juos į tešlą, kol ji pasieks norimą tekstūrą.
  6. Tešlą laikykite sandariame inde.

medžiagos

  • Naudokite komponavimo rinkinio elementus

Procesas

  1. Pradėkite nuo laidžios tešlos rutulio. Įkiškite akumuliatoriaus laido laidus į priešingas tešlos puses. Į tešlą įdėkite šviesos diodą. Stebėkite, kas vyksta.
  2. Tada atskirkite laidžią tešlą į dvi dalis. Įdėkite vieną akumuliatoriaus laido laidą į vieną tešlos gabalėlį, o kitą - į kitą tešlos gabalėlį. Dabar įdėkite šviesos diodą su vienu švinu į vieną tešlos gabalėlį, o kitą - į antrą tešlos gabalėlį. Stebėkite, kas vyksta.
  3. Tada nuimkite šviesos diodą ir pasukite jį, o laidai turi priešingą pusę. Stebėkite, kas vyksta. Dokumentas, kodėl, jūsų manymu, taip atsitiko.
  4. Šviesos diodui esant apšviestoje padėtyje, palieskite du tešlos gabalėlius. Stebėkite, kas vyksta. Dokumentas, kodėl, jūsų manymu, taip atsitiko.
  5. Tarp dviejų laidžios tešlos gabalėlių įdėkite izoliacinės tešlos gabalėlį ir pritvirtinkite juos taip, kad jie liečiasi. Šviesos diodu sklindant izoliacinei tešlai ir įkišus į dvi laidžios tešlos dalis. Ar šviečia šviesos diodas?
  6. Naudokite laidžią ir izoliacinę tešlą, kad sukurtumėte serijos grandinę su dviem ar daugiau šviesos diodų. Ką pastebite apie žibintus? Dokumentuokite, kodėl, jūsų manymu, taip atsitiko.
  7. Naudokite laidžią ir izoliacinę tešlą, kad sukurtumėte lygiagrečią grandinę su trimis šviesos diodais. Ką pastebite apie žibintus? Kuo jie skiriasi nuo serijinės grandinės žibintų? Dokumentuokite, kodėl, jūsų manymu, taip atsitiko.

TED pokalbis: AnnMarie Thomas

Šaltinis: TED „YouTube“ kanalas

AnnMarie Thomaso „Squishy Circuit“ skulptūra

Šaltinis: Šv. Tomo universiteto „YouTube“ kanalas

Dizaino iššūkis

Esate inžinierius, dirbantis kurdamas iš tešlos elektrą praleidžiančius kūrinius.

Kriterijai

  • Turi naudoti dviejų rūšių tešlą (laidžią ir nelaidžią)
    įjungti šviesos diodus (-us).

Suvaržymai

Užbaikite skulptūrą per nurodytą laiką.

  1. Suskirstykite klasę į 2 komandas.
  2. Išdalinkite elektrinės tešlos darbalapį ir laidžios ir nelaidžios tešlos receptus.
  3. Aptarkite temas skyriuje „Pagrindinės sąvokos“.
  4. Peržiūrėkite inžinerinio projektavimo procesą, projektavimo iššūkį, kriterijus, apribojimus ir medžiagas. Jei laikas leidžia, prieš atlikdami projektavimo iššūkį peržiūrėkite „Real World Applications“.
  5. Prieš liepdami studentams pradėti galvoti apie protus ir eskizuoti savo dizainą, paprašykite jų apsvarstyti šiuos dalykus
    ● Kaip veikia nuoseklios ir lygiagrečios grandinės
    ● Laidžių ir izoliuojančių medžiagų skirtumai
    ● Kas yra trumpasis jungimas?
    ● Kas yra poliškumas?
  6. Pateikite kiekvienai komandai savo medžiagą.
  7. Paaiškinkite, kad mokiniai turi gaminti laidžią ir nelaidžią (izoliacinę) tešlą. Jie išbandys tešlą gamindami skirtingas grandines naudodami LED žibintus.
  8. Paskelbkite, kiek laiko jie turi projektuoti ir pastatyti (rekomenduojama 1 valanda).
  9. Naudokite laikmatį arba tiesioginį chronometrą (atgalinio skaičiavimo funkcija), kad užtikrintumėte laiko laikymąsi. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Duokite studentams reguliarius „laiko patikrinimus“, kad jie liktų atlikti užduotis. Jei jie stengiasi, užduokite klausimus, kurie paskatins juos greičiau rasti sprendimą.
  10. Komandos gamina tešlą.
  11. Tešlą išbandykite atlikdami bandymo veiksmus skyriuje „Bandomosios medžiagos ir procesas“.
  12. Komandos turėtų dokumentuoti kiekvieno bandymo etapo rezultatus.
  13. Klasėje aptarkite mokinių apmąstymų klausimus.

Variacijos

Norėdami kūrybiškumo, naudokite LED žibintus, variklius, garsiakalbius, ventiliatorius ar kitas medžiagas!

grandinės

Kilpa, kuria teka elektra, vadinama grandine. Grandinė prasideda nuo maitinimo šaltinio, pavyzdžiui, akumuliatoriaus, ir teka laidais ir elektriniais komponentais (tokiais kaip žibintai, varikliai ir kt.). Yra dviejų tipų grandinės - serijinės ir lygiagrečios.

robin-hegg-2019 m

Serijos grandinės

Nuoseklios grandinės leidžia tekėti tik vienam keliui. Nuoseklioje grandinėje su šviesos diodais toliau nuo maitinimo šaltinio esantys šviesos diodai pasirodys blankesni, nes jiems maitinti yra mažiau elektros energijos. Jei šviesos diodas perdegtų arba būtų pašalintas nuoseklioje grandinėje, visi jį sekantys žibintai taip pat užgestų, nes vienas kelias į likusius žibintus būtų atjungtas.

Lygiagrečios grandinės

Lygiagrečios grandinės leidžia tekėti keliais elektros srovės keliais. Lygiagrečioje grandinėje su šviesos diodais kiekvienas šviesos diodas turi tiesiai į jį tekantį kelią. Kiekvienas šviesos diodas gali ryškiai šviesti, nesvarbu
kur jis yra, nes elektra kiekvieną šviesos diodą pasiekia tiesiogiai. Be to, lygiagrečioje grandinėje, jei viena lemputė išdegs arba bus pašalinta, kiti ir toliau spindės.

Laidžios ir izoliacinės medžiagos

Laidžios medžiagos: leiskite joms tekėti elektros energijai. Ar galite sugalvoti apie medžiagas, kurios praleidžia elektrą?

Izoliacinės medžiagos: neleiskite joms tekėti elektros energijai. Ar galite sugalvoti apie kai kurias izoliacines medžiagas? Izoliacija matuojama pagal atsparumą. Kuo labiau izoliuojama medžiaga, tuo ji turi didesnį atsparumą. Izoliacinė tešla, su kuria dirbsite, yra varžinga, ty per ją gali tekėti nedaug elektros. Izoliatoriai veikia kaip siena, blokuojanti elektrą.

Trumpas sujungimas

robin-hegg-2019 m

Trumpasis jungimas įvyksta, kai liečiasi laidai, kurie neturėtų liestis vienas su kitu. Štai kodėl šviesos diodas nedega, kai jis bus įdėtas į vieną laidžios tešlos gabalėlį arba į jį
du laidžios tešlos gabalėliai, kurie tada liečia vienas kitą.

Poliškumas

Srovės srovės grandinėje kryptis vadinama poliškumu. Šioje veikloje raudona viela iš akumuliatoriaus bloko yra teigiamas, o juodas laidas - neigiamas. Kai kurie elektroniniai komponentai taip pat turi teigiamą ir neigiamą pusę, todėl, norėdami dirbti, juos reikia pritvirtinti teisinga kryptimi.

Kiekvienas šios veiklos šviesos diodas turi du laidus, vieną trumpą ir ilgą. Kuo ilgiau švinas eina į teigiamą pusę, o trumpesnis - į neigiamą pusę.

Studentų refleksija (inžinerinis sąsiuvinis)

  1. Elektra visada eina mažiausio pasipriešinimo keliu. 1 žingsnyje, kaip manote, kodėl šviesos diodas neužsidegė, kai buvo įdėtas į vieną laidžios tešlos gabalėlį? Kodėl, jūsų manymu, 4 žingsnyje šviesos diodas išsijungė, kai du laidžios tešlos gabalėliai lietė vienas kitą?
  2. Laidi tešla gaminama iš vandens, miltų, druskos, dantų akmenų grietinėlės ir augalinio aliejaus. Izoliacinė tešla gaminama iš vandens, miltų, cukraus ir augalinio aliejaus. Kaip manote, kas priverčia vieną tešlą vesti elektrą, o kita - ne?
  3. Kokios kitos medžiagos, jūsų manymu, yra laidžios?
  4. Kokios kitos medžiagos, jūsų manymu, izoliuoja?

Laiko keitimas

Pamoka vyresniems mokiniams gali būti atliekama vos per 1 klasės laikotarpį. Tačiau norėdami padėti studentams nesijausti skubotiems ir užtikrinti mokinių sėkmę (ypač jaunesniems studentams), padalykite pamoką į du laikotarpius, suteikdami studentams daugiau laiko galvoti, išbandyti idėjas ir užbaigti jų dizainą. Atlikite testavimą ir trumpą informaciją kitame klasės laikotarpyje.

grandinės

Kontūras yra kilpa, per kurią teka elektra. Grandinė prasideda nuo maitinimo šaltinio, pavyzdžiui, akumuliatoriaus, ir teka laidais ir elektriniais komponentais (tokiais kaip žibintai, varikliai ir kt.). Yra dviejų tipų grandinės - serijinės ir lygiagrečios.

Serijinės grandinės leiskite elektrai tekėti tik vienu keliu. Nuoseklioje grandinėje su šviesos diodais toliau nuo maitinimo šaltinio esantys šviesos diodai pasirodys blankesni, nes jiems maitinti yra mažiau elektros energijos. Jei šviesos diodas perdegtų arba būtų pašalintas nuoseklioje grandinėje, užgestų ir visi jį sekantys žibintai, nes vienas kelias į likusius žibintus būtų atjungtas. 

robin-hegg-2019 (2)

Lygiagrečios grandinės leisti, kad elektros srovė tekėtų keliais keliais. Lygiagrečioje grandinėje su šviesos diodais kiekvienas šviesos diodas turi tiesiai į jį tekantį kelią. Kiekvienas šviesos diodas gali ryškiai šviesti, kad ir kur jis būtų, nes elektra kiekvieną šviesos diodą pasiekia tiesiogiai. Be to, lygiagrečioje grandinėje, jei viena lemputė išdegs arba bus pašalinta, kiti ir toliau spindės.

Laidumas ir izoliacija

Medžiagos, kurios praleidžia elektrą - leidžiančios joms tekėti elektrai, vadinamos laidžiomis. Laidūs materi

taip pat galima sukurti grandines. Tai gali reikšti metalinės vielos ar daugiau neįprastų dalykų, tokių kaip vaisiai, bulvės ir net tešla, naudojimą. Laidžioje tešloje, kurią naudosite, tešloje esanti druska, pasiskirstydama į Na + ir Cl- jonus, padeda joje pernešti elektrą.

Medžiagos, neleidžiančios per jas tekėti elektrai, vadinamos izoliacinėmis. Izoliacija matuojama pagal atsparumą. Kuo labiau izoliuojama medžiaga, tuo ji turi didesnį atsparumą. Izoliacinė tešla, su kuria dirbsite, yra varžinga, ty per ją gali tekėti nedaug elektros.

Izoliatoriai veikia kaip siena prie elektros. Elektrą sustabdo izoliatorius arba ji turi rasti kelią. Kadangi izoliacinė tešla nevaldo elektros, ją galima naudoti laidžiai tešlai atskirti ir priversti elektrą tekėti per kitus elektrinius komponentus, tokius kaip šviesos diodai ir varikliai.

Atsparumas taip pat svarbus padedant sulėtinti elektros srautą į tam tikrą komponentą. Fo

robin-hegg-2019 (3)

Pavyzdžiui, laidži tešla leidžia per ją tekėti elektrai, tačiau taip pat suteikia tam tikrą atsparumą. Tai padeda sulėtinti elektros energijos srautą iš akumuliatoriaus į LED. Jei šviesos diodas būtų prijungtas tiesiai prie akumuliatoriaus, LED dega.

Trumpas sujungimas

Elektra visada eina mažiausio pasipriešinimo keliu. Užuot lėtai tekėdama per atsparią medžiagą, elektra eis per laidumą, pavyzdžiui, šviesos diodą, variklį, laidą ar kitą laidesnę medžiagą. Štai kaip izoliacinės medžiagos gali būti naudojamos norint pakeisti elektros srovę ir judėti per komponentus, kuriais norite, kad jis tekėtų.

Jei aplink elektrinį komponentą, pavyzdžiui, šviesos diodą, yra kelias, kuris siūlo mažesnį pasipriešinimą, elektra apeis šviesos diodą, pasirinkdama mažiausio pasipriešinimo kelią. Tai vadinama trumpuoju jungimu. Štai kodėl šviesos diodas įkištas į vieną laidžios tešlos gabalą arba

  • Dirigentas: Medžiaga, leidžianti per ją tekėti elektrai.
  • Izoliatorius: Medžiaga, neleidžianti per ją tekėti elektrai.
  • Atsparumas: Izoliacija matuojama pagal atsparumą. Kuo labiau izoliuojama medžiaga, tuo ji turi didesnį atsparumą.
  • grandinė: Kilpa, kuria teka elektra. Grandinė prasideda nuo maitinimo šaltinio, pavyzdžiui, akumuliatoriaus, ir teka laidais ir elektriniais komponentais (tokiais kaip žibintai, varikliai ir kt.).
  • Serijos grandinė: Leidžia vienam srautui tekėti.
  • Lygiagreti grandinė: Leidžia daugeliui kelių tekėti elektros srovei.
  • Trumpas sujungimas: Kai liečiasi laidai, kurie neturėtų liestis vienas su kitu.

Interneto ryšys

Rekomenduojama literatūra

  • Elektronika vaikams: žaiskite naudodami paprastas grandines ir eksperimentuokite su elektra! (ISBN: 978-1593277253)
  • Pradedančiųjų grandinių vadovas: devyni paprasti projektai su žiburiais, garsais ir dar daugiau! (ISBN: 978-1593279042)
  • „Squishy Circuits“ kūrimas (ISBN: 978-1634727235)
  • Didžioji „Makerspace“ projektų knyga: įkvėpkite kūrėjus eksperimentuoti, kurti ir mokytis (ISBN: 978-1259644252)

Rašymo veikla

Šioje veikloje statysite objektus naudodami medžiagą, kuri gali praleisti elektrą. Tai leis jums prie savo kūrybos pridėti žiburius, variklius, ventiliatorius ir kitus elektrinius elementus. Nebraskos universiteto (Linkolnas) statybos inžinierius Chrisas Tuanas sukūrė formulę laidžiam betonui gaminti, iš kurio galima gaminti kelius ir šaligatvius, kurie gali ištirpdyti ledą ir sniegą. Jei galėtumėte pastatyti pastatą iš laidžių medžiagų, kaip panaudotumėte jo elektrines savybes?

Derinimas su ugdymo turinio sistemomis

Pastaba: Visi šios serijos pamokų planai yra suderinti su Informatikos mokytojų asociacijos K-12 kompiuterių standartais, JAV bendraisiais pagrindiniais matematikos valstybiniais standartais ir, jei taikoma, su Nacionaline matematikos mokytojų tarybos principų ir mokyklų standartais. Matematika, Tarptautinės technologinio švietimo asociacijos technologinio raštingumo standartai ir JAV nacionaliniai mokslo švietimo standartai, kuriuos parengė Nacionalinė tyrimų taryba.

Naujos kartos mokslo standartai

Studentai, kurie demonstruoja supratimą, gali

  • 3-5-ETS1-1. Apibrėžkite paprastą projektavimo problemą, atspindinčią poreikį ar norą, apimantį nurodytus sėkmės kriterijus ir medžiagų, laiko ar išlaidų apribojimus.
  • 3-5-ETS1-2. Sugeneruokite ir palyginkite kelis galimus problemos sprendimus, atsižvelgdami į tai, ar kiekvienas iš jų gali atitikti problemos kriterijus ir apribojimus.
  • 3-5-ETS1-3. Suplanuokite ir atlikite sąžiningus bandymus, kurių metu valdomi kintamieji ir laikomi gedimo taškai, kad būtų galima nustatyti modelio ar prototipo aspektus, kuriuos galima pritaikyti
    pagerėjo.
  • 4-PS3-2. Atlikite stebėjimus, kad įrodytumėte, jog energija gali būti perduodama iš vietos garsu, šviesa, šiluma ir elektros srovėmis
  • 4-PS3-4. Taikykite mokslines idėjas kurdami, išbandydami ir patobulindami konvertuojantį įrenginį
    energija iš vienos formos į kitą.
  • MS-ETS1-1. Pakankamai apibrėžkite projektavimo problemos kriterijus ir apribojimus
    tikslumas, kad būtų užtikrintas sėkmingas sprendimas, atsižvelgiant į atitinkamus mokslinius tyrimus
    principai ir galimas poveikis žmonėms ir gamtinei aplinkai, kurie gali apriboti galimus sprendimus.
  • MS-ETS1-2. Įvertinkite konkuruojančius projektavimo sprendimus naudodami sistemingą procesą
    nustatyti, kaip jie atitinka problemos kriterijus ir apribojimus.
  • MS-ETS1-3. Analizuokite testų duomenis, kad nustatytumėte kelių dizaino sprendimų panašumus ir skirtumus, kad nustatytumėte geriausias kiekvieno iš jų savybes, kurias galima sujungti į naują sprendimą, kad geriau atitiktų sėkmės kriterijus.
  • MS-ETS1-4. Sukurkite modelį, kad generuotumėte duomenis pakartotiniam bandymui ir siūlomo objekto, įrankio ar proceso modifikavimui, kad būtų galima pasiekti optimalų dizainą.

Technologinio raštingumo standartai - visų amžių

  • 8 skyrius - Dizaino atributai
    • Dizaino apibrėžimai
    • Projektavimo reikalavimai
  • 9 skyrius - Inžinerinis projektavimas
    • Inžinerinio projektavimo procesas
    • Kūrybiškumas ir visų idėjų įvertinimas
    • modeliai
  • 10 skyrius - Trikčių šalinimo, tyrimų ir plėtros, išradimo ir eksperimentavimo vaidmuo sprendžiant problemas
    • Problemų
    • Išradimas ir naujovės
    • Eksperimentas
  • 11 skyrius - Taikykite projektavimo procesą
    • Rinkti informaciją
    • Vizualizuokite sprendimą
    • Išbandykite ir įvertinkite sprendimus
    • Patobulinkite dizainą
  • 16 skyrius - Energijos ir energetikos technologijos
    • Energija būna įvairių formų
    • Įrankiai, mašinos, gaminiai ir sistemos

grandinės

Grandinė yra kilpa, per kurią teka elektros srovė. Grandinė prasideda nuo maitinimo šaltinio, pavyzdžiui, akumuliatoriaus, ir teka per laidus ir elektros komponentus (pvz., Žibintus, variklius ir kt.). Yra dviejų tipų grandinės - serijinės grandinės ir lygiagrečios grandinės.

Serijinės grandinės leiskite elektros srovei tekėti tik vienu keliu. Serijinėje grandinėje, kurioje yra šviesos diodai, toliau nuo maitinimo šaltinio esantys šviesos diodai bus silpnesni, nes jiems tiekti sunaudojama mažiau elektros energijos. Jei šviesos diodas perdegtų arba būtų pašalintas iš nuosekliosios grandinės, visos po jo esančios lemputės taip pat užges, nes vienas kelias į likusias šviesas bus atjungtas.

robin-hegg-2019 m

 

Lygiagrečios grandinės leisti elektros srovei tekėti keliais keliais. Lygiagrečioje grandinėje su šviesos diodais kiekvienas šviesos diodas turi elektros energiją, tekančią tiesiai į jį savo keliu. Kiekvienas šviesos diodas gali šviesti ryškiai, nesvarbu, kur jis yra, nes elektra kiekvieną LED pasiekia tiesiogiai. Be to, lygiagrečioje grandinėje, jei viena lemputė sudegs arba bus pašalinta, kitos ir toliau švytės.

robin-hegg-2019 m

 

Laidumas ir izoliacija

Medžiagos, laidančios elektrą - leidžiančios tekėti per jas - vadinamos laidžiomis. Laidžios medžiagos gali būti naudojamos grandinėms kurti. Tai gali reikšti metalinės vielos ar neįprastesnių dalykų, tokių kaip vaisiai, bulvės ir net tešla, naudojimą. Naudojamoje laidžioje tešloje tešloje esanti druska padeda per ją pernešti elektros energiją, išsiskiriant į Na+ ir Cl-.

Medžiagos, kurios neleidžia elektros srovei tekėti per jas, vadinamos izoliacinėmis. Izoliacija matuojama atsparumu. Kuo medžiaga labiau izoliuojanti, tuo didesnė jos atsparumas. Izoliacinė tešla, su kuria dirbsite, yra atspari, o tai reiškia, kad per ją gali tekėti mažai elektros energijos.

Izoliatoriai veikia kaip siena prie elektros. Elektrą sustabdo izoliatorius arba jis turi rasti būdą, kaip jį apeiti. Kadangi izoliacinė tešla nelaiko elektros energijos, ją galima naudoti laidžiai tešlai atskirti ir priversti elektros energiją tekėti per kitus elektros komponentus, tokius kaip šviesos diodai ir varikliai.

Atsparumas taip pat svarbus siekiant sulėtinti elektros srautą į tam tikrą komponentą. Pavyzdžiui, laidi tešla leidžia per ją tekėti elektros energijai, tačiau taip pat pasižymi tam tikru pasipriešinimu. Tai padeda sulėtinti elektros energijos tiekimą iš akumuliatoriaus į šviesos diodus. Jei šviesos diodas būtų prijungtas tiesiai prie akumuliatoriaus, šviesos diodas perdegtų.

Trumpas sujungimas

Elektra visada eina mažiausio pasipriešinimo keliu. Užuot lėtai tekėjusi per atsparią medžiagą, elektra eis keliu per kažką laidesnį, pavyzdžiui, šviesos diodą, variklį, laidą ar kitą laidesnę medžiagą. Taip izoliacines medžiagas galima naudoti keičiant elektros srovę ir judant per komponentus, kuriais norite tekėti.

Jei aplink elektrinį komponentą, pvz., Šviesos diodą, yra kelias, kuris pasižymi mažesniu pasipriešinimu, elektra aplenks šviesos diodą, pasirinkdama mažiausios varžos kelią. Tai vadinama trumpuoju jungimu. Todėl šviesos diodas, įkištas į vieną laidžios tešlos gabalėlį arba į dvi laidžios tešlos dalis, kurios liečiasi viena su kita, šviesos diodas neužsidegs.

Poliškumas

Elektros srovė teka iš teigiamo energijos šaltinio poliaus į neigiamą polių. Srovės tekėjimo grandinėje kryptis vadinama poliškumu. Šioje veikloje raudonas laidas iš akumuliatoriaus yra teigiamas polius, o juodas - neigiamas. Kai kurie elektroniniai komponentai taip pat turi teigiamą ir neigiamą pusę ir turi būti pritvirtinti teisinga kryptimi, kad veiktų. Šviesos diodai, su kuriais dirbsite, turi du laidus, vieną trumpą ir vieną ilgą. Ilgesnis laidas eina į teigiamą pusę, o trumpesnis - į neigiamą pusę. Jei šviesos diodas pritvirtintas netinkama kryptimi, jis neužsidegs, kol nebus pasuktas. Varikliai veiks, kai bus pritvirtinti bet kuria kryptimi. Tačiau elektros srovės kryptis lems variklio veleno sukimosi kryptį.

Šioje veikloje jūs kursite kūrinius iš tešlos, kaip ir tada, kai buvote jaunesnis. Tik šie kūriniai gali praleisti elektros energiją, todėl galite kurti grandines ir pridėti tokių funkcijų kaip žibintai, varikliai ir kt. Dirbsite su dviejų rūšių tešla. Viena tešla (spalvota) yra laidi ir leis per ją tekėti elektros energijai. Kitas (baltas) izoliuoja ir neleidžia per jį praeiti elektros. Pradėsite tyrinėdami dviejų rūšių tešlą ir tai, kaip jie kartu sukuria grandines. Tada galite linksmintis kurdami.

Praktikuokite grandines/susipažinkite su savo tešla

  1. Pradėkite nuo laidžios tešlos rutulio. Įdėkite akumuliatoriaus laidus į priešingas tešlos puses. Į tešlą įdėkite šviesos diodą. Kas atsitinka?

    robin-hegg-2019 m

 

 

 

 

  1. Tada padalinkite laidžią tešlą į dvi dalis. Įdėkite vieną akumuliatoriaus laidą į vieną tešlos gabalą, o kitą - į kitą tešlos gabalą. Dabar įkiškite šviesos diodą su vienu laidu į vieną tešlos gabalą, o kitą - į antrą tešlos gabalą. Kas atsitinka?

    robin-hegg-2019 m

 

 

 

 

 

  1. Tada nuimkite šviesos diodą ir pasukite jį, tada įdėkite jį atgal į du tešlos gabalus su laidais priešinga kryptimi nei anksčiau. Kas atsitinka? Kaip manote, kodėl taip atsitiko?

 

 

 

 

  1. Kai šviesos diodas šviečia, palieskite du tešlos gabalus. Kas atsitinka? Kaip manote, kodėl taip atsitiko?

 

 

 

 

  1. Tada tarp dviejų laidžios tešlos dalių įdėkite izoliacinės tešlos gabalėlį ir pritvirtinkite jas taip, kad jos liestųsi. Šviesos diodas, esantis izoliacinėje tešloje, įkištas į du laidžios tešlos skyrius, turi vieną kietą daiktą. Tačiau šviesos diodas šviečia, nes nėra trumpojo jungimo. Kadangi izoliacinė tešla neleidžia elektros srovei tekėti per ją, elektra eina per šviesos diodą, užsidega.

    robin-hegg-2019 m

 

 

 

 

 

  1. Naudokite laidžią ir izoliacinę tešlą, kad sukurtumėte serijos grandinę su dviem ar daugiau šviesos diodų. Ką pastebite apie šviesas? Kaip manote, kodėl taip yra?

    robin-hegg-2019 m

 

 

 

 

 

 

  1. Naudokite laidžią ir izoliacinę tešlą, kad sukurtumėte lygiagrečią grandinę su trimis šviesos diodais. Ką pastebite apie šviesas? Kuo jie skiriasi nuo serijinės grandinės lempučių? Kaip manote, kodėl taip yra?

    robin-hegg-2019 m

 

 

 

 

  

Būkite kūrybingi

Dabar, kai suprantate, kaip naudoti dviejų rūšių tešlą, kad maitintumėte šviesos diodą ir paleistumėte variklį, pabandykite sukurti kažką kūrybingo. Galite naudoti šviesos diodus, variklius, signalus, ventiliatorius ar bet kokią kitą mokytojo pateiktą medžiagą. Galite padaryti gyvūną šviesiomis akimis, sraigtasparnį su besisukančiu sraigtu ar bet ką kitą, ką galite įsivaizduoti. Kai baigsite, pasidalykite savo kūryba su likusia klase ir pažiūrėkite, ką jūs, klasės draugai, sugalvojote. Štai keletas kitų studentų sukurtų kūrinių:

robin-hegg-2019 m

robin-hegg-2019 m

robin-hegg-2019 m

robin-hegg-2019 m

Ačiū Matt Francisui, Ph.D., IEEE Rytų srities pirmininkui, 5 regionui, už pasidalinimą.

Pamokos plano vertimas