Doh Elektrik

Bahan yang Diperlukan

• Doh konduktif (lihat resipi di bawah)
• Adonan Tidak Konduktif / Penebat (lihat resipi di bawah)
• Bateri AA
• Pek bateri dengan terminal
• LED (disyorkan saiz 10mm)
• Kawat dengan klip buaya

Bahan Pilihan (Jadual Kemungkinan)

• Motor hobi elektrik DC mini
• Kipas, bel, dan komponen lain

Resipi Doh Konduktif

Bahan-bahan:

• 1 cawan air
• 1 1/2 cawan tepung
• 1⁄4 cawan garam
• 3 sudu besar krim tartar
• 1 sudu besar minyak sayuran
• Pewarna makanan

1. Campurkan air dengan 1 cawan tepung, garam, krim tartar, minyak sayuran, dan pewarna makanan dalam periuk bersaiz sederhana.
2. Masak campuran di atas api sederhana sambil dikacau terus.
3. Terus kacau sehingga campuran membentuk bola di tengah periuk.
4. Letakkan bola di permukaan tepung ringan. Doh akan sangat panas. Biarkan sejuk selama beberapa minit sebelum dikendalikan.
5. Masukkan baki ⁄ cawan tepung ke dalam bola hingga mencapai konsistensi yang diinginkan.
6. Simpan adunan dalam bekas kedap udara.

Resipi Doh Tidak Konduktif / Penebat

Bahan-bahan:

• 1 1/2 cawan tepung
• 1/2 cawan gula
• 3 sudu besar minyak sayuran
• 1/2 cawan air (deionisasi atau suling adalah yang terbaik, tetapi air paip boleh digunakan)

1. Campurkan 1 cawan tepung, gula, dan minyak dalam mangkuk.
2. Kacau sedikit air. Terus masukkan air dan kacau sehingga sebahagian besar air diserap.
3. Sebaik sahaja campuran adalah konsistensi gumpalan kecil dan terpisah, uli campuran dengan tangan anda sehingga membentuk satu ketulan.
4. Masukkan air ke dalam adunan dan terus menguli sehingga mempunyai tekstur seperti adunan yang melekit.
5. Masukkan baki tepung dan uli ke dalam adunan hingga mencapai tekstur yang diinginkan.
6. Simpan doh dalam bekas kedap udara.

Bahan

• Gunakan item dari kit binaan

Proses

1. Mulakan dengan sebiji doh konduktif. Masukkan wayar pek bateri ke sisi yang berlawanan dari doh. Masukkan LED ke dalam adunan. Perhatikan apa yang berlaku.
2. Seterusnya, asingkan doh konduktif menjadi dua bahagian. Masukkan satu wayar pek bateri ke dalam satu bahagian doh dan yang lain ke dalam adunan yang lain. Sekarang, masukkan LED dengan satu timbal dalam satu bahagian doh dan plumbum yang lain pada bahagian kedua doh. Perhatikan apa yang berlaku.
3. Seterusnya, keluarkan LED dan putar, dengan petunjuk ke arah yang bertentangan. Perhatikan apa yang berlaku. Dokumentasikan mengapa anda fikir ini berlaku.
4. Dengan LED dalam kedudukan terang, sentuh dua kepingan adunan bersama-sama. Perhatikan apa yang berlaku. Dokumentasikan mengapa anda fikir ini berlaku.
5. Tambahkan sekeping doh penebat di antara dua kepingan doh konduktif dan pasangkannya sehingga menyentuh. Dengan LED mengikat doh penebat dan dimasukkan ke dalam dua bahagian doh konduktif. Adakah LED menyala?
6. Gunakan doh konduktif dan penebat untuk membuat litar siri dengan dua atau lebih LED. Apa yang anda perhatikan mengenai lampu? Dokumentasikan mengapa anda fikir ini berlaku.
7. Gunakan doh konduktif dan penebat untuk membuat litar selari dengan tiga LED. Apa yang anda perhatikan mengenai lampu? Bagaimana mereka berbeza dengan lampu dalam rangkaian siri? Dokumentasikan mengapa anda fikir ini berlaku.

Ceramah TED: AnnMarie Thomas

Sumber: Saluran YouTube TED

Patung Litar Squishy AnnMarie Thomas

Sumber: Saluran YouTube Universiti St. Thomas

Cabaran Design

Anda adalah jurutera yang berusaha merancang dan membina elektrik yang menghasilkan ciptaan daripada adunan.

Kriteria

• Mesti menggunakan dua jenis doh (konduktif dan tidak konduktif)
  untuk menyalakan LED.

Kekangan

Lengkapkan patung anda dalam masa yang ditentukan.

1. Pecahkan kelas kepada pasukan 2.
2. Keluarkan lembaran kerja dan resipi Dough Electric untuk adunan konduktif dan tidak konduktif.
3. Bincangkan topik di Bahagian Konsep Latar Belakang.
4. Kaji Proses Reka Bentuk Kejuruteraan, Cabaran Reka Bentuk, Kriteria, Kekangan dan Bahan. Sekiranya ada masa, tinjau "Aplikasi Dunia Nyata" sebelum melakukan cabaran reka bentuk.
5. Sebelum mengarahkan pelajar untuk memulakan sumbang saran dan membuat lakaran reka bentuk mereka, minta mereka mempertimbangkan perkara berikut
   ● Bagaimana rangkaian dan litar selari berfungsi
   ● Perbezaan antara bahan konduktif dan penebat
   ● Apakah litar pintas?
   ● Apa itu kekutuban?
6. Sediakan setiap pasukan dengan bahan mereka.
7. Jelaskan bahawa pelajar mesti membuat doh konduktif dan tidak konduktif. Mereka akan menguji doh dengan membuat litar yang berbeza menggunakan lampu LED.
8. Umumkan jumlah masa yang mereka ada untuk merancang dan membina (disyorkan 1 jam).
9. Gunakan pemasa atau jam randik on-line (fitur undur) untuk memastikan anda tetap tepat waktu. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Beri pelajar "pemeriksaan masa" secara berkala agar mereka tetap bertugas. Sekiranya mereka bergelut, ajukan soalan yang akan membawa mereka ke penyelesaian lebih cepat.
10. Pasukan membuat doh mereka.
11. Uji doh menggunakan langkah pengujian di Bahagian Bahan Ujian dan Proses.
12. Pasukan harus mendokumentasikan hasil setiap langkah pengujian.
13. Sebagai kelas, bincangkan soalan refleksi pelajar.

Variasi

Gunakan lampu LED, motor, bel, kipas, atau bahan lain untuk menjadi kreatif!

Circuits

Gelung yang mengalir elektrik dipanggil litar. Litar bermula pada sumber kuasa, seperti bateri, dan mengalir melalui wayar dan komponen elektrik (seperti lampu, motor, dll.). Terdapat dua jenis litar - litar siri dan litar selari.

Litar Siri

Litar siri hanya membenarkan satu jalan untuk mengalir elektrik. Dalam rangkaian bersiri dengan LED, LED yang lebih jauh dari sumber kuasa akan kelihatan lebih malap, kerana lebih sedikit elektrik yang tersedia untuk mengaktifkannya. Sekiranya LED menyala atau dikeluarkan dalam rangkaian seri, semua lampu yang mengikutinya juga akan padam, kerana satu jalan menuju lampu yang tersisa akan terputus.

Litar Selari

Litar selari membolehkan pelbagai jalan untuk mengalir elektrik. Dalam litar selari dengan LED, setiap LED mempunyai elektrik yang mengalir terus ke arahnya sepanjang jalannya sendiri. Setiap LED boleh bersinar dengan terang tidak kira
di mana ia berada, kerana elektrik menjangkau setiap LED secara langsung. Juga, dalam litar selari, jika satu cahaya menyala atau dikeluarkan, yang lain akan terus bersinar.

Bahan Konduktif dan Penebat

Bahan Konduktif: membenarkan elektrik mengalir melaluinya. Bolehkah anda memikirkan beberapa bahan yang mengalirkan elektrik?

Bahan Penebat: jangan biarkan elektrik mengalir melaluinya. Bolehkah anda memikirkan beberapa bahan penebat? Penebat diukur dalam ketahanan. Semakin banyak penebat bahan, semakin banyak daya tahannya. Doh penebat yang akan anda bekerjasama tahan, bermaksud sedikit elektrik dapat mengalir melaluinya. Penebat bertindak sebagai dinding yang menyekat elektrik.

Litar pintas

Litar pintas berlaku apabila wayar yang tidak sepatutnya bersentuhan antara satu sama lain. Inilah sebabnya mengapa LED tidak akan menyala ketika dimasukkan ke dalam sekeping doh konduktif atau ke dalam
dua keping adunan konduktif yang kemudian saling bersentuhan.

Polariti

Arah aliran arus dalam litar disebut polaritas. Dalam aktiviti ini, wayar merah dari pek bateri adalah tiang positif dan wayar hitam adalah tiang negatif. Sebilangan komponen elektronik juga mempunyai sisi positif dan negatif dan mesti dilampirkan ke arah yang betul agar dapat berfungsi.

LED dalam aktiviti ini masing-masing mempunyai dua petunjuk, satu pendek, dan satu panjang. Pimpin yang lebih panjang menuju ke sisi positif dan petunjuk yang lebih pendek menuju ke sisi negatif.

Refleksi Pelajar (buku nota kejuruteraan)

1. Tenaga elektrik sentiasa mengambil jalan yang paling rendah. Pada langkah 1, mengapa anda fikir LED tidak menyala ketika dimasukkan ke dalam satu bahagian doh konduktif? Pada langkah 4, mengapa anda fikir LED mati ketika dua kepingan adunan konduktif saling menyentuh?
2. Doh konduktif dibuat dari air, tepung, garam, krim tartar, dan minyak sayuran. Doh penebat terbuat dari air, tepung, gula, dan minyak sayuran. Apa yang anda fikir menjadikan satu doh mengalirkan elektrik dan yang lain tidak?
3. Apa bahan lain yang anda fikir konduktif?
4. Apa bahan lain yang anda fikir penebat?

Pelajaran boleh dilakukan dalam masa 1 kelas untuk pelajar yang lebih tua. Walau bagaimanapun, untuk membantu pelajar daripada berasa tergesa-gesa dan untuk memastikan kejayaan pelajar (terutamanya untuk pelajar yang lebih muda), bahagikan pelajaran kepada dua tempoh memberi pelajar lebih masa untuk sumbang saran, menguji idea dan memuktamadkan reka bentuk mereka. Menjalankan ujian dan taklimat dalam tempoh kelas seterusnya.

• Konduktor: Bahan yang membolehkan elektrik mengalir melaluinya.
• Penebat: Bahan yang tidak membenarkan elektrik mengalir melaluinya.
• Rintangan: Penebat diukur dalam ketahanan. Semakin banyak penebat bahan, semakin banyak daya tahannya.
• Litar: Gelung yang mengalir elektrik. Litar bermula pada sumber kuasa, seperti bateri, dan mengalir melalui wayar dan komponen elektrik (seperti lampu, motor, dll.).
• Litar Siri: Membolehkan satu jalan untuk mengalir elektrik.
• Litar Selari: Membolehkan pelbagai jalan untuk mengalir elektrik.
• Litar pintas: Apabila wayar yang tidak sepatutnya bersentuhan antara satu sama lain.

Sambungan Internet

• Litar Squishy
• Makerspaces.com: Litar Squishy
• AnnMarie Thomas: Sains langsung dengan litar yang licin

Reading yang disyorkan

• Elektronik untuk Kanak-kanak: Main dengan Litar Mudah dan Eksperimen dengan Elektrik! (ISBN: 978-1593277253)
• Panduan Pemula untuk Litar: Sembilan Projek Ringkas dengan Lampu, Bunyi dan Banyak Lagi! (ISBN: 978-1593279042)
• Membina Litar Squishy (ISBN: 978-1634727235)
• The Big Book of Makerspace Projects: Menginspirasi Pembuat untuk Mengeksperimen, Membuat, dan Belajar (ISBN: 978-1259644252)

Aktiviti Menulis

Dalam aktiviti ini, anda akan membina objek menggunakan bahan yang boleh mengalirkan elektrik. Ini akan membolehkan anda menambahkan lampu, motor, kipas, dan elemen elektrik lain pada ciptaan anda. Chris Tuan, seorang jurutera awam di University of Nebraska, Lincoln mengembangkan formula untuk membuat konkrit konduktif yang dapat digunakan untuk membuat jalan dan trotoar yang dapat mencairkan ais dan salji. Sekiranya anda dapat membina bangunan dengan bahan konduktif, bagaimana anda menggunakan sifat elektriknya?

Penyelarasan dengan Kerangka Kurikulum

Catatan: Semua rancangan pelajaran dalam siri ini diselaraskan dengan Piawaian Sains Komputer K-12 Persatuan Sains Komputer, Standar Negara Teras AS untuk Matematik, dan jika berkenaan juga dengan Prinsip dan Piawaian Majlis Guru Matematik Kebangsaan untuk Sekolah Matematik, Standard International Education Education Association for Technological Literacy, dan US National Science Education Standards yang dihasilkan oleh National Research Council.

Piawaian Sains Generasi Seterusnya

Pelajar yang menunjukkan kefahaman dapat

• 3-5-ETS1-1. Tentukan masalah reka bentuk ringkas yang menggambarkan keperluan atau kehendak yang merangkumi kriteria yang ditentukan untuk berjaya dan kekangan pada bahan, masa, atau kos.
• 3-5-ETS1-2. Hasilkan dan bandingkan pelbagai kemungkinan penyelesaian terhadap masalah berdasarkan seberapa baik setiap kaedah tersebut memenuhi kriteria dan kekangan masalah.
• 3-5-ETS1-3. Rancangkan dan laksanakan ujian yang adil di mana pemboleh ubah dikawal dan titik kegagalan dipertimbangkan untuk mengenal pasti aspek model atau prototaip yang boleh
  bertambah baik.
• 4-PS3-2. Buat pemerhatian untuk memberikan bukti bahawa tenaga dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat dengan arus bunyi, cahaya, panas, dan elektrik
• 4-PS3-4. Terapkan idea saintifik untuk merancang, menguji, dan menyempurnakan peranti yang menukar
  tenaga dari satu bentuk ke bentuk yang lain.
• MS-ETS1-1. Tentukan kriteria dan kekangan masalah reka bentuk dengan mencukupi
  ketepatan untuk memastikan penyelesaian berjaya, dengan mengambil kira ilmiah yang relevan
  prinsip dan potensi kesan terhadap manusia dan persekitaran semula jadi yang mungkin membatasi kemungkinan penyelesaian.
• MS-ETS1-2. Menilai penyelesaian reka bentuk yang bersaing menggunakan proses yang sistematik untuk
  tentukan sejauh mana mereka memenuhi kriteria dan kekangan masalah.
• MS-ETS1-3. Analisis data dari ujian untuk menentukan persamaan dan perbezaan di antara beberapa penyelesaian reka bentuk untuk mengenal pasti ciri terbaik masing-masing yang dapat digabungkan menjadi penyelesaian baru untuk memenuhi kriteria kejayaan dengan lebih baik.
• MS-ETS1-4. Kembangkan model untuk menghasilkan data untuk pengujian berulang dan pengubahsuaian objek, alat, atau proses yang diusulkan agar reka bentuk yang optimum dapat dicapai.

Piawaian untuk Literasi Teknologi - Semua Umur

• Bab 8 - Atribut Reka Bentuk
  • Definisi Reka Bentuk
  • Keperluan Reka Bentuk
• Bab 9 - Reka Bentuk Kejuruteraan
  • Proses Reka Bentuk Kejuruteraan
  • Kreativiti dan Mempertimbangkan semua idea
  • model
• Bab 10 - Peranan Penyelesaian Masalah, Penyelidikan dan Pengembangan, Penemuan, dan Eksperimen dalam Penyelesaian Masalah
  • Penyelesaian masalah
  • Penciptaan dan inovasi
  • Eksperimen
• Bab 11 - Terapkan Proses Reka Bentuk
  • Kumpulkan maklumat
  • Bayangkan penyelesaian
  • Menguji dan menilai penyelesaian
  • Perbaiki reka bentuk
• Bab 16 - Teknologi Tenaga dan Tenaga
  • Tenaga datang dalam pelbagai bentuk
  • Alat, mesin, produk dan sistem

Circuits

Litar adalah gelung di mana elektrik mengalir. Litar bermula pada sumber kuasa, seperti bateri, dan mengalir melalui wayar dan komponen elektrik (seperti lampu, motor, dll.). Terdapat dua jenis litar - litar siri dan litar selari.

Litar siri hanya membenarkan satu jalan untuk mengalir elektrik. Dalam rangkaian bersiri dengan LED, LED yang lebih jauh dari sumber kuasa akan kelihatan lebih malap, kerana lebih sedikit elektrik yang tersedia untuk mengaktifkannya. Sekiranya LED menyala atau dikeluarkan dalam rangkaian seri, semua lampu yang mengikutinya juga akan padam, kerana satu jalan menuju lampu yang tersisa akan terputus.

Litar selari membenarkan pelbagai jalan untuk mengalir elektrik. Dalam litar selari dengan LED, setiap LED mempunyai elektrik yang mengalir terus ke arahnya sepanjang jalannya sendiri. Setiap LED boleh bersinar terang di mana pun ia berada, kerana elektrik menjangkau setiap LED secara langsung. Juga, dalam litar selari, jika satu cahaya menyala atau dikeluarkan, yang lain akan terus bersinar.

Kekonduksian dan Penebat

Bahan yang mengalirkan elektrik — yang membolehkan elektrik mengalir melaluinya — disebut konduktif. Bahan konduktif boleh digunakan untuk membuat litar. Itu boleh bermaksud menggunakan wayar logam atau lebih banyak perkara yang tidak biasa seperti buah, kentang, dan juga adunan. Dalam adunan konduktif yang akan anda gunakan, garam dalam adunan membantu menggerakkan elektrik melaluinya dengan memisahkan ke Na + dan Clion.

Bahan yang tidak membenarkan elektrik mengalir melaluinya disebut penebat. Penebat diukur dalam ketahanan. Semakin banyak penebat bahan, semakin banyak daya tahannya. Adonan penebat yang akan anda gunakan adalah tahan, yang bermaksud sedikit elektrik dapat mengalir melaluinya.

Penebat bertindak sebagai dinding elektrik. Tenaga elektrik dihentikan oleh penebat atau perlu mencari jalan di sekitarnya. Oleh kerana doh penebat tidak mengalirkan elektrik, ia boleh digunakan untuk memisahkan doh konduktif dan memaksa elektrik mengalir melalui komponen elektrik lain, seperti LED dan motor.

Rintangan juga penting dalam membantu melambatkan aliran elektrik ke komponen tertentu. Contohnya, doh konduktif membenarkan elektrik mengalir melaluinya, tetapi juga memberikan sedikit daya tahan. Ini membantu melambatkan aliran elektrik dari pek bateri ke LED. Sekiranya LED dihubungkan terus ke pek bateri, LED akan padam.

Litar pintas

Tenaga elektrik sentiasa mengambil jalan yang paling rendah. Daripada perlahan-lahan mengalir melalui bahan tahan, elektrik akan mengambil jalan melalui sesuatu yang lebih konduktif, seperti LED, motor, wayar, atau bahan lain yang lebih konduktif. Ini adalah bagaimana bahan penebat dapat digunakan untuk membuat arus elektrik berubah dan bergerak melalui komponen yang anda inginkan untuk mengalir.

Sekiranya terdapat jalan di sekitar komponen elektrik, seperti LED, yang menawarkan rintangan yang lebih sedikit, elektrik akan memintas LED, mengambil jalan paling sedikit rintangan. Ini dipanggil litar pintas. Inilah sebabnya mengapa LED dimasukkan ke dalam satu bahagian doh konduktif atau ke dalam dua kepingan doh konduktif yang kemudian saling menyentuh, LED tidak akan menyala.

Polariti

Arus elektrik mengalir dari kutub positif sumber tenaga ke kutub negatif. Arah aliran arus dalam litar disebut polaritas. Dalam aktiviti ini, wayar merah dari pek bateri adalah tiang positif dan wayar hitam adalah tiang negatif. Sebilangan komponen elektronik juga mempunyai sisi positif dan negatif dan mesti dilampirkan ke arah yang betul agar dapat berfungsi. LED yang akan anda gunakan masing-masing mempunyai dua petunjuk, satu pendek, dan satu panjang. Pimpin yang lebih panjang menuju ke sisi positif dan petunjuk yang lebih pendek menuju ke sisi negatif. Sekiranya LED terpasang ke arah yang salah, lampu tidak akan menyala sehingga dipusingkan. Motor akan berfungsi apabila dipasang pada kedua-dua arah. Walau bagaimanapun, arah aliran elektrik akan menentukan arah putaran poros motor.

Dalam aktiviti ini, anda akan membuat ciptaan daripada adunan, seperti yang anda lakukan ketika anda masih muda. Hanya ciptaan ini yang dapat menggerakkan elektrik, yang membolehkan anda membuat litar dan menambah ciri seperti lampu, motor, dan lain-lain. Anda akan menggunakan dua jenis doh. Satu doh (berwarna) bersifat konduktif dan akan membenarkan elektrik mengalir melaluinya. Yang lain (putih) adalah penebat dan tidak membenarkan elektrik melaluinya. Anda akan memulakan dengan meneroka dua jenis doh dan bagaimana ia berfungsi bersama untuk membuat litar. Kemudian, anda boleh bersenang-senang menjadi kreatif.

Berlatih Litar / Mengenal Dough Anda

1. Mulakan dengan sebiji doh konduktif. Masukkan wayar pek bateri ke sisi yang berlawanan dari doh. Masukkan LED ke dalam adunan. Apa yang berlaku?

   

2. Seterusnya, asingkan doh konduktif kepada dua bahagian. Masukkan satu wayar pek bateri ke dalam satu bahagian doh dan yang lain ke dalam adunan yang lain. Sekarang masukkan LED dengan satu timbal dalam satu bahagian doh dan plumbum yang lain pada bahagian kedua doh. Apa yang berlaku?

   

3. Seterusnya, keluarkan LED dan putar, kemudian masukkan kembali ke dalam dua kepingan adunan dengan petunjuk ke arah yang berlawanan dari keadaan sebelumnya. Apa yang berlaku? Mengapa anda fikir ia berlaku?

4. Dengan LED dalam kedudukan terang, sentuh dua kepingan adunan bersama-sama. Apa yang berlaku? Mengapa anda fikir ia berlaku?

5. Seterusnya, tambahkan sekeping doh penebat di antara dua kepingan doh konduktif dan pasangkannya sehingga menyentuh. Dengan LED mengepung doh penebat, yang dimasukkan ke dalam dua bahagian doh konduktif, anda mempunyai satu objek padat. LED menyala, bagaimanapun, kerana tidak berlaku litar pintas. Oleh kerana doh penebat tidak membenarkan elektrik mengalir melaluinya, elektrik akan melalui LED sebaliknya, menyalakannya.

   

6. Gunakan doh konduktif dan penebat untuk membuat litar siri dengan dua atau lebih LED. Apa yang anda perhatikan mengenai lampu? Kenapa anda fikir begitu?

   

7. Gunakan doh konduktif dan penebat untuk membuat litar selari dengan tiga LED. Apa yang anda perhatikan mengenai lampu? Bagaimana mereka berbeza dengan lampu dalam rangkaian siri? Kenapa anda fikir begitu?

   

Dapatkan Kreatif

Sekarang anda sudah faham bagaimana menggunakan dua jenis doh untuk menghidupkan LED dan menjalankan motor cuba membina sesuatu yang kreatif. Anda boleh menggunakan LED, motor, bel, kipas, atau bahan lain yang telah disediakan oleh guru anda. Anda boleh membuat binatang dengan mata cahaya, helikopter dengan baling-baling berputar, atau apa sahaja yang anda bayangkan. Setelah selesai, kongsi ciptaan anda dengan seluruh kelas dan lihat apa yang anda fikirkan rakan sekelas. Berikut adalah beberapa ciptaan pelajar lain: