Електрични прекидачи

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали

• Различите врсте прекидача
• Изолована жица
• Држач батерије величине Д
• Д величина батерије
• 1.5-волтна утичница за светло
• Сијалица од 1.5 волта
• Спајалице
• Причвршћивачи за папир
• Алуминијумска фолија
• Клешта (дељена)
• Резач жице (заједнички)

Materijali

• Изграђени кругови и прекидачи

Процес

Тимови граде своје кругове и тестирају како би потврдили да сијалица гори.

Затим тимови додају прекидач у своје кругове и показују како прекидач укључује и искључује сијалицу.

• Ако студенти имају потешкоћа у стварању прекидача, предложите им да користе савијену спајалицу тако да при притиску једва додирују комад фолије или другу спајалицу
• Или причвршћивач за папир заглављен између батерије и држача батерије који спречава контакт са њима када се притисну.

Дизајн изазов

Ви сте инжењерски тим који има изазов да изгради струјни круг само помоћу батерије и сијалице. Затим ћете у круг морати додати прекидач који ће укључивати и искључивати сијалицу.

kriterijumi

• Круг мора да користи батерију и сијалицу од 1.5 волта.
• Прекидач мора укључити и искључити сијалицу.

Ограничења

Користите само достављене материјале.

1. Поделите класу на тимове од 3-4.
2. Поделите радни лист Електрични прекидачи, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Питајте ученике за примере како се користе прекидачи.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале.
5. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
6. Објасните да ученици морају да направе радни круг само помоћу батерије и сијалице. Затим морају додати прекидач који укључује и искључује сијалицу.
7. Најавите колико им времена треба да направе (препоручује се 1 сат).
8. 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.
9. Студенти се састају и развијају план за своје коло и прекидач. Требали би скицирати свој план пре него што га изграде и користити шематске симболе приказане у одељку „Концепти у позадини“.
10. Тимови граде своје кругове и тестирају како би потврдили да сијалица гори.
11. Тимови додају прекидач у своје кругове и показују како прекидач укључује и искључује сијалицу.

• Ако студенти имају потешкоћа у стварању прекидача, предложите им да користе савијену спајалицу тако да при притиску једва додирују комад фолије или другу спајалицу
• Или причвршћивач за папир заглављен између батерије и држача батерије који спречава контакт са њима када се притисну.

12. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
13. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Идеја за продужење

Нека студенти траже прекидаче у одбаченим играчкама, апаратима или другим електричним уређајима. Ученици могу раставити предмете како би видели како раде.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Опишите шта сте учинили да се сијалица упали помоћу прекидача.
2. Које сте материјале користили за израду сопственог прекидача?

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.

Шта је једноставан круг?

Једноставно коло састоји се од три минимална елемента која су потребна за довршавање функционалног електричног кола: извора електричне енергије (батерија), путање или проводника по коме струја тече (жица) и електричног отпорника (лампе) који је било који уређај који захтева струја за рад. Илустрација испод приказује једноставан круг који садржи једну батерију, две жице, прекидач и сијалицу. Проток електричне енергије иде од терминала акумулатора са великим потенцијалом (+) кроз сијалицу (осветљавајући је) и назад до негативног (-) терминала, у непрекидном протоку када је прекидач у положају да струја може проток

Шематски дијаграм једноставног круга

Следи шематски дијаграм једноставног кола који приказује електронске симболе за батерију, прекидач и сијалицу.

Симулација прекидача одвајањем жице

Можете направити сирови прекидач тако што ћете искључити једну од жица и наизменично је додиривати и уклањати са металног кућишта сијалице. Зашто се светло гаси кад се жица више не додирује? Када се жица уклони, електрони би морали да струје кроз ваздух да би завршили коло. Да би електрони текли кроз ваздух потребно је много више енергије него што је доступно, јер су готово сви електрони у ваздуху чврсто везани за атоме. Исто важи и за све остале материјале познате као изолатори. Провизорни прекидач направљен одвајањем и поновним повезивањем жице ради потпуно исто као произведени прекидач, осим што су произведени поузданији. Све што раде је да ископчају и поново повежу жице када померите ручицу, притиснете дугме, окренете дугме или померите дугме.

• Батерија: Уређај који може да складишти електричну енергију.
• Круг: Комплетан пут око којег струја може да тече.
• Ограничења: Ограничења у погледу материјала, времена, величине тима итд.
• Критеријуми: Услови које дизајн мора да задовољи као његова укупна величина итд.
• Инжењери: проналазачи и решавачи проблема света. У инжењерству је признато двадесет пет главних специјалности (погледајте инфографику).
• Процес инжењерског пројектовања: Процесни инжењери користе за решавање проблема. 
• Инжењерске навике ума (ЕХМ): Шест јединствених начина на које инжењери размишљају.
• Итерација: Тестирање и редизајн су једна итерација. Поновите (више понављања).
• Прототип: Радни модел решења за тестирање.
• Шематски дијаграм ожичења: Дијаграм који се користи за планирање ожичења кола. 
• Једноставно коло: Састоји се од три минимална елемента која су потребна да се заврши функционисање електричног кола: извора електричне енергије (батерије), путање или проводника по коме струја тече (жица) и електричног отпорника (лампе) који је сваки уређај који захтева електрична енергија за рад.
• Прекидач: Уређај за прављење, прекидање или промену веза у електричном колу.

Рецоммендед Реадинг

• ДК Еиевитнесс Сериес: Елецтрицити (ИСБН: 0751361321)
• Очевидци, струја, Стеве Паркер (ДК Публисхинг, ИСБН: 0789455773)
• Како наука функционише, аутор Јудитх Ханн (Реадерс Дигест, ИСБН: 0762102497)

Писање активности

Напишите есеј или одломак који описује како прекидачи пронађени на уобичајеним апаратима у кући чине те уређаје функционалнијим или лакшим за руковање.

Усклађивање са оквирним програмима

Белешка: Планови лекција у овој серији усклађени су са једним или више следећих скупова стандарда:  

• Амерички стандарди за научно образовање (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Амерички научни стандарди следеће генерације (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарди за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Амерички национални савет наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Заједнички основни амерички државни стандарди за математику (http://www.corestandards.org/Math)
• Удружење наставника информатике К-12 Стандарди рачунарске науке (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарди научног образовања Разреди К-4 (узраст 4 - 9)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 
• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Светлост, топлота, електрицитет и магнетизам 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија 

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Разумевање науке и технологије 

Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10 - 14 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 
• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат својих активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Пренос енергије 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Разумевање науке и технологије 

Научни стандарди следеће генерације - разреди 3-5 (узраст 8-11)

енергија

Студенти који покажу разумевање могу:

• 4-ПС3-4. Примените научне идеје за дизајн, тестирање и дораду уређаја који претвара енергију из једног облика у други.

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• 3-5-ЕТС1-1.Дефинишите једноставан дизајн проблем који одражава потребу или потребу која 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.

Научни стандарди следеће генерације - разреди 6-8 (узраст 11-14)

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• МС-ЕТС1-1 Дефинишите критеријуме и ограничења проблема дизајна са довољно прецизношћу да обезбедите успешно решење, узимајући у обзир релевантне научне принципе и потенцијалне утицаје на људе и природну средину који могу ограничити могућа решења.
• МС-ЕТС1-2 Процените конкурентска решења дизајна користећи систематски поступак да бисте утврдили колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

Дизајн

• Стандард 8: Студенти ће развити разумевање својстава дизајна.
• Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.
• Стандард 10: Студенти ће развити разумевање улоге решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и иновација и експериментисања у решавању проблема.

• арапски