Електрично тесто

Потребни материјали

• Проводљиво тесто (види рецепт испод)
• Непроводљиво / изолационо тесто (види рецепт испод)
• АА батерије
• Батерије са прикључцима
• ЛЕД диоде (препоручена величина 10 мм)
• Жица са алигаторским копчама

Факултативни материјали (табела могућности)

• Мини једносмерни хоби мотори
• Вентилатори, зујалице и друге компоненте

Проводљиви рецепт за тесто

Састојци:

• КСНУМКС шоље воде
• 1 1⁄2 шоље брашна
• 1⁄4 шоље соли
• 3 кашике. крем од зубног каменца
• 1 кашика. биљно уље
• Боје за храну

1. Помијешајте воду са 1 шољом брашна, сољу, кремом од каменца, биљним уљем и бојом за храну у лонцу средње величине.
2. Кувати смешу на умереној ватри уз непрекидно мешање.
3. Наставите да мешате док смеша не формира куглу у средини лонца.
4. Ставите лопту на благо побрашњену површину. Тесто ће бити врло вруће. Оставите га да се охлади неколико минута пре руковања.
5. Умешајте преосталу ⁄ шоље брашна у куглу док не постигне жељену конзистенцију.
6. Тесто чувајте у херметички затвореној посуди.

Непроводљиви / изолациони рецепт за тесто

Састојци:

• 1 1⁄2 шоље брашна
• 1⁄2 шоље шећера
• 3 кашика. биљно уље
• 1⁄2 шоље воде (најбоље је дејонизована или дестилована, али може се користити вода из славине)

1. У посуду помешајте 1 шољу брашна, шећера и уља.
2. Мешајте у малој количини воде. Наставите да додајете воду и мешајте док се већина воде не упије.
3. Једном када смеша постане конзистенција малих, одвојених грудвица, месите смешу рукама док не формира једну груду.
4. Додајте воду у тесто и наставите да месите док не добије лепљиву текстуру налик на тесто.
5. Додајте мало преосталог брашна и умешајте га у тесто док не постигне жељену текстуру.
6. Чувајте тесто у херметички затвореној посуди.

Materijali

• Користите предмете из комплета за изградњу

Процес

1. Почните са куглицом проводног теста. Уметните жице батеријског пакета на супротне стране теста. У тесто убаците ЛЕД. Пази шта се дешава.
2. Затим одвојите проводно тесто на два дела. У један комад теста уметните једну жицу батерија, а други у други део теста. Сада уметните ЛЕД са једним оловом у један комад теста, а други у други комад теста. Пази шта се дешава.
3. Затим уклоните ЛЕД и окрените је, са кабловима у супротном смеру. Пази шта се дешава. Документујте зашто мислите да се то догодило.
4. Док је ЛЕД у осветљеном положају, додирните два комада теста. Пази шта се дешава. Документујте зашто мислите да се то догодило.
5. Додајте комад изолационог теста између два дела проводног теста и причврстите их тако да се додирују. Са ЛЕД-ом који рашири изолационо тесто и уметнут је у два дела проводног теста. Да ли ЛЕД светли?
6. Користите проводно и изолационо тесто за стварање серијског кола са две или више ЛЕД диода. Шта примећујете код светла? Документујте зашто мислите да се ово догодило.
7. Користите проводно и изолационо тесто да направите паралелни круг са три ЛЕД диоде. Шта примећујете код светла? По чему се разликују од светла у серијском колу? Документујте зашто мислите да се то догодило.

ТЕД разговор: АннМарие Тхомас

Извор: ТЕД ИоуТубе канал

Скуисхи Цирцуит Скулптуре АннМарие Тхомас

Извор: ИоуТубе канал Универзитета Ст. Тхомас

Дизајн изазов

Ви сте инжењер који ради на дизајнирању и изради теста које проводе струју од теста.

kriterijumi

• Морате користити две врсте теста (проводно и непроводно)
  за напајање ЛЕД диода.

Ограничења

Завршите своју скулптуру у датом року.

1. Разбијте разред у тимове од по 2
2. Поделите радни лист за електрично тесто и рецепте за проводно и непроводљиво тесто.
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале. Ако време дозволи, прегледајте „Примене из стварног света“ пре него што спроведете изазов за дизајн.
5. Пре него што упутите студенте да почну мозгати и скицирају своје нацрте, замолите их да узму у обзир следеће
   ● Како функционишу серијски и паралелни кругови
   ● Разлике између проводних и изолационих материјала
   ● Шта је кратки спој?
   ● Шта је поларитет?
6. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
7. Објасните да ученици морају да праве проводно и непроводно (изолационо) тесто. Они ће тестирати тесто правећи различите склопове помоћу ЛЕД светла.
8. Најавите колико им је времена потребно за дизајн и израду (препоручује се 1 сат).
9. Користите тајмер или он-лине штоперицу (функција одбројавања) како бисте били сигурни да држите време. (ввв.онлине-стопватцх.цом/фулл-сцреен-стопватцх). Дајте ученицима редовне „временске провере“ како би остали на задатку. Ако се муче, поставите питања која ће их брже довести до решења.
10. Тимови праве своје тесто.
11. Тестирајте тесто користећи кораке испитивања у одељку за испитивање материјала и процеса.
12. Тимови би требало да документују резултате сваког корака тестирања.
13. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.

Варијације

Користите ЛЕД светла, моторе, зујалице, вентилаторе или било који други материјал да бисте постали креативни!

кола

Петља кроз коју протиче електрична енергија назива се коло. Коло почиње на извору напајања, као што је батерија, и пролази кроз жице и електричне компоненте (попут светла, мотора итд.). Постоје две врсте кола - серијска и паралелна.

Серијски кругови

Серијски кругови омогућавају само један пут за струју. У серијском колу са ЛЕД диодама, ЛЕД диоде даље од извора напајања ће изгледати тамније, јер је за њихово напајање доступно мање електричне енергије. Ако би ЛЕД прегорела или била уклоњена у серијском колу, сва светла која би је пратила такође би се угасила, јер би један пут до преосталих светала био искључен.

Паралелни кругови

Паралелни кругови омогућавају вишеструку путању струје. У паралелном колу са ЛЕД диодама, свака ЛЕД диода тече директно до ње по свом путу. Свака ЛЕД лампица може блиставо сијати без обзира
где је, јер електрична енергија директно долази до сваке ЛЕД диоде. Такође, у паралелном колу, ако једна лампица прегори или се уклони, друга ће наставити да сијају.

Проводни и изолациони материјали

Проводљиви материјали: омогућавају струји кроз њих струју. Можете ли да се сетите неких материјала који проводе струју?

Изолациони материјали: не дозволити да струја пролази кроз њих. Можете ли да се сетите неких изолационих материјала? Изолација се мери отпором. Што више материјала изолује, то има већи отпор. Изолационо тесто са којим ћете радити отпорно је, што значи да кроз њега може проћи мало електричне енергије. Изолатори делују као зид који блокира електричну енергију.

Кратак спој

Кратки спој се дешава када се дотакну жице које не би требале доћи у контакт. Због тога се ЛЕД неће упалити када се убаци у један комад проводног теста или у њега
два комада проводног теста која се затим додирују.

Поларитет

Смер струјања струје у колу назива се поларитет. У овој активности, црвена жица из комплета батерија је позитивни пол, а црна жица негативни пол. Неке електронске компоненте такође имају позитивну и негативну страну и морају бити причвршћене у исправном смеру да би функционисале.

Свака ЛЕД диода у овој активности има по два кабла, један кратак и један дугачки. Што дуже води на позитивну, а краће на негативну страну.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Струја увек иде путем најмањег отпора. Зашто у кораку 1 мислите да ЛЕД није светлио кад је убачен у један комад проводног теста? Зашто у 4. кораку мислите да се ЛЕД искључила када су се два комада проводног теста додирнула?
2. Проводљиво тесто је направљено од воде, брашна, соли, креме од каменца и биљног уља. Изолационо тесто је направљено од воде, брашна, шећера и биљног уља. Шта мислите шта једно тесто чини да проводи струју, а друго не?
3. Који други материјали сматрате проводљивим?
4. Који други материјали мислите да су изолациони?

Лекција се може изводити за само 1 час за старије ученике. Међутим, да бисте ученицима помогли да се осећају пожуривано и да би им осигурали успех (посебно за млађе ученике), поделите наставу на два периода дајући ученицима више времена за мозгање, тестирање идеја и дораду њиховог дизајна. Спроведите тестирање и извештавање у наредном периоду наставе.

• Проводник: Материјал који омогућава струју кроз њега.
• Изолатор: Материјал који не дозвољава струју кроз њега.
• Отпорност: Изолација се мери отпором. Што више материјала има изолацију, то је већи отпор.
• Струјно коло: Петља кроз коју струја пролази. Коло започиње на извору напајања, као што је батерија, и пролази кроз жице и електричне компоненте (попут светла, мотора итд.).
• Серијски круг: Омогућава један пут за струјање електричне енергије.
• Паралелни круг: Омогућава проток вишеструких путева струје.
• Кратак спој: Када се додирују жице за које не би требало да долазе у контакт.

Интернет Цоннецтионс

• Скуисхи Цирцуитс
• Макерспацес.цом: Скуисхи Цирцуитс
• АннМарие Тхомас: Практична наука са мљацкавим круговима

Рецоммендед Реадинг

• Електроника за децу: играјте се једноставним круговима и експериментишите са електричном енергијом! (ИСБН: 978-1593277253)
• Водич за почетнике за кола: Девет једноставних пројеката са светлима, звуковима и још много тога! (ИСБН: 978-1593279042)
• Изградња меканих кола (ИСБН: 978-1634727235)
• Велика књига пројеката Макерспаце: Инспирисање стваралаца за експериментисање, стварање и учење (ИСБН: 978-1259644252)

Писање активности

У овој активности градит ћете предмете користећи материјал који може проводити електричну енергију. Ово ће вам омогућити да у своју креацију додате светла, моторе, вентилаторе и друге електричне елементе. Цхрис Туан, грађевински инжењер са Универзитета у Небраски, Линцолн је развио формулу за израду проводљивог бетона који се може користити за израду путева и тротоара који могу топити лед и снег. Ако бисте могли да направите зграду од проводљивих материјала, како бисте користили њена електрична својства?

Усклађивање са оквирним програмима

Напомена: Сви планови лекција у овој серији усклађени су са Удружењем наставника рачунарских наука К-12 Стандардима рачунарске науке, Заједничким основним америчким стандардима за математику, а ако је примењиво и са Националним саветом принципа и стандарда за наставнике математике у школи Математика, Стандарди за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање и Амерички национални стандарди за научно образовање које је произвело Национално истраживачко веће.

Научни стандарди следеће генерације

Студенти који покажу разумевање могу

• 3-5-ЕТС1-1. Дефинишите једноставан дизајн проблем који одражава потребу или жељу који укључује одређене критеријуме за успех и ограничења на материјале, време или трошкове.
• 3-5-ЕТС1-2. Генеришите и упоредите више могућих решења проблема на основу тога колико је вероватно да ће свако од њих испунити критеријуме и ограничења проблема.
• 3-5-ЕТС1-3. Планирати и спровести фер испитивања у којима се контролишу променљиве и узимају у обзир тачке отказа како би се идентификовали аспекти модела или прототипа који могу бити
  побољшано.
• 4-ПС3-2. Извршите запажања како бисте пружили доказе да се енергија може преносити са места на место звуком, светлошћу, топлотом и електричним струјама
• 4-ПС3-4. Примените научне идеје за дизајн, тестирање и усавршавање уређаја који конвертује
  енергија из једног облика у други.
• МС-ЕТС1-1. Дефинишите критеријуме и ограничења проблема дизајна са довољно
  прецизност да се обезбеди успешно решење, узимајући у обзир релевантне научне
  принципи и потенцијални утицаји на људе и природно окружење који могу ограничити могућа решења.
• МС-ЕТС1-2. Процените конкурентска решења за дизајн користећи систематски поступак за
  утврдити колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.
• МС-ЕТС1-3. Анализирајте податке из тестова како бисте утврдили сличности и разлике између неколико решења за дизајн како бисте идентификовали најбоље карактеристике сваког од њих које се могу комбиновати у ново решење како би се боље задовољили критеријуми за успех.
• МС-ЕТС1-4. Развити модел за генерисање података за итеративно тестирање и модификовање предложеног објекта, алата или процеса тако да се може постићи оптималан дизајн.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

• Поглавље 8 - Атрибути дизајна
  • Дефиниције дизајна
  • Захтеви за дизајн
• Поглавље 9 - Инжењерски дизајн
  • Процес инжењерског дизајна
  • Креативност и разматрање свих идеја
  • Модели
• Поглавље 10 - Улога решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и експериментисања у решавању проблема
  • Решавање проблема
  • Изум и иновације
  • Експериментисање
• Поглавље 11 - Примена процеса дизајнирања
  • Прикупља информације
  • Визуелизујте решење
  • Тестирајте и оцените решења
  • Побољшајте дизајн
• Поглавље 16 - Енергетске и енергетске технологије
  • Енергија долази у различитим облицима
  • Алати, машине, производи и системи

кола

Коло је петља кроз коју струја пролази. Коло започиње на извору напајања, као што је батерија, и пролази кроз жице и електричне компоненте (попут светла, мотора итд.). Постоје две врсте кола - серијски и паралелни.

Серијска кола дозволите само један пут кроз који струја пролази. У серијском колу са ЛЕД диодама, ЛЕД диоде даље од извора напајања изгледаће пригушено, јер је за њихово напајање доступно мање електричне енергије. Ако би ЛЕД прегорела или била уклоњена у серијском колу, сва светла која би је пратила такође би се угасила, јер би један пут до преосталих светала био искључен.

Паралелни кругови омогућити да пролази вишеструка путања за струју. У паралелном колу са ЛЕД диодама, свака ЛЕД диода тече директно до ње по свом путу. Свака ЛЕД лампица може блистати без обзира где се налази, јер електрична енергија долази директно до сваке ЛЕД диоде. Такође, у паралелном колу, ако једна лампица прегори или се уклони, друга ће наставити да сијају.

Проводљивост и изолација

Материјали који проводе електричну енергију - омогућавајући да кроз њих струја пролази - називају се проводним. Проводљиви материјали се могу користити за стварање кола. То може значити употребу металне жице или необичнијих ствари попут воћа, кромпира, па чак и теста. У проводном тесту које ћете користити, сол у тесту помаже у кретању електричне енергије кроз њега раздвајањем на јоне На + и Цл.

Материјали који не пропуштају струју кроз њих називају се изолацијским. Изолација се мери отпором. Што више материјала изолује, то има већи отпор. Изолационо тесто са којим ћете радити отпорно је, што значи да кроз њега може проћи мало електричне енергије.

Изолатори делују као зид за струју. Електричну енергију зауставља изолатор или мора да се снађе. Пошто изолационо тесто не проводи електричну енергију, оно се може користити за одвајање проводног теста и за присиљавање електричне струје да пролази кроз друге електричне компоненте, попут ЛЕД-а и мотора.

Отпор је такође важан у помагању успоравања протока електричне енергије до одређене компоненте. На пример, проводно тесто омогућава струју кроз њега, али такође пружа одређени отпор. Ово помаже успоравању протока електричне енергије из батеријског пакета у диоде. Ако би ЛЕД диоду требало повезати директно на батерију, ЛЕД би изгорео.

Кратак спој

Струја увек иде путем најмањег отпора. Уместо да полако тече кроз отпорни материјал, електрична енергија ће проћи кроз нешто проводљивије, попут ЛЕД-а, мотора, жице или другог проводљивијег материјала. Тако се изолациони материјали могу користити за промену курса електричне енергије и кретање кроз компоненте кроз које желите да протјече.

Ако постоји путања око електричне компоненте, као што је ЛЕД, која пружа мањи отпор, електрична енергија ће заобићи ЛЕД, полазећи стазом најмањег отпора. То се назива кратким спојем. Због тога ЛЕД диода уметнута у један комад проводног теста или у два дела проводног теста који се затим додирују, ЛЕД неће упалити.

Поларитет

Електрична струја тече од позитивног пола извора енергије до негативног пола. Правац струјања струје у кругу назива се поларитет. У овој активности, црвена жица из комплета батерија је позитивни пол, а црна жица негативни пол. Неке електронске компоненте такође имају позитивну и негативну страну и морају бити причвршћене у исправном смеру да би функционисале. ЛЕД диоде са којима ћете радити имају по два кабла, један кратак и један дугачки. Што дуже води на позитивну, а краће на негативну страну. Ако је ЛЕД причвршћен у погрешном смеру, неће светлити док се не окрене. Мотори ће радити када су прикачени у било ком смеру. Међутим, смер у коме струја струје одредиће смер окретања осовине мотора.

У овој активности градићете креације од теста, баш као што сте то радили када сте били млађи. Само ове креације могу да проводе електричну енергију, омогућавајући вам да креирате склопове и додате функције као што су светла, мотори и још много тога. Радићете са две врсте теста. Једно тесто (обојено) је проводљиво и омогућиће струју кроз њега. Други (бели) је изолациони и не дозвољава пролаз електричне енергије. Започећете са истраживањем две врсте теста и како они заједно раде на стварању кола. Затим, можете се забавити креативношћу.

Вежбајте кругове / Упознајте своје тесто

1. Почните са куглицом проводног теста. Уметните жице батеријског пакета на супротне стране теста. У тесто убаците ЛЕД. Шта се дешава?

   

2. Затим одвојите проводно тесто на два дела. У један комад теста убаците једну жицу батерија, а други у други део теста. Сада уметните ЛЕД са једним оловом у један комад теста, а други олово у други комад теста. Шта се дешава?

   

3. Затим уклоните ЛЕД диоду и окрените је, а затим је вратите у два комада теста помоћу електрода у супротном смеру од оног какав су били раније. Шта се дешава? Зашто мислите да се то догодило?

4. Док је ЛЕД у осветљеном положају, додирните два комада теста. Шта се дешава? Зашто мислите да се то догодило?

5. Затим додајте комад изолационог теста између два дела проводног теста и прикачите их тако да се додирују. Са ЛЕД-ом који рашири изолационо тесто, уметнуто у два дела проводног теста, имате један чврсти предмет. ЛЕД диода, међутим, светли, јер нема кратког споја. Пошто изолационо тесто не дозвољава струји да пролази кроз њега, електрична енергија уместо тога пролази кроз ЛЕД диоду, осветљавајући је.

   

6. Користите проводно и изолационо тесто за стварање серијског кола са две или више ЛЕД диода. Шта примећујете код светла? Зашто мислите да је то тако?

   

7. Користите проводно и изолационо тесто да направите паралелни круг са три ЛЕД диоде. Шта примећујете код светла? По чему се разликују од светла у серијском колу? Зашто мислите да је то тако?

   

Гет Цреативе

Сада када разумете како да користите две врсте теста за напајање ЛЕД диоде и покретање мотора, покушајте да направите нешто креативно. Можете да користите ЛЕД, моторе, зујалице, вентилаторе или било који други материјал који је ваш учитељ обезбедио. Можете направити животињу са упаљеним очима, хеликоптер са пропелером који се врти или било шта друго што можете да замислите. Кад завршите, поделите своје стваралаштво са остатком разреда и погледајте шта су ваши школски другови смислили. Ево неколико креација које су направили други студенти: