Батеријске лампе и батерије

Ова лекција истражује како ради батеријска лампа, приказујући електричне склопове и функције прекидача овог свакодневног предмета за домаћинство. Студенти уче како раде батерије, како пружају напајање једноставном колу у оквиру једноставне батеријске лампе и како прекидач контролише проток електрона. Студенти раде у тимовима да растављају батеријску лампу и цртају шему дизајна кола батеријске лампе.

Сазнајте како прекидачи контролирају проток електричне енергије.
Научите да цртате основне електричне шеме.
Научите како функционишу електрични круг и батерија у батеријској лампи.
Сазнајте о тимском раду и раду у групама.

Старосни нивои: 8-11

Материјали и припрема

Грађевински материјали

Потребни материјали

батеријска лампа
2 Д батерије
КСНУМКС Свитцхес

Изазов инжењерског дизајна

Дизајн изазов

Ви сте тим инжењера који је добио изазов да растави и поново састави батеријску лампу тако да она ради. Затим ћете дизајнирати и нацртати шему побољшане лампе (нови материјали, више сијалица, додатне батерије) и поделити свој дизајн са разредом.

Упутства и поступци активности

Поделите класу на тимове од 3-4.
Поделите радни лист Свјетиљке и батерије, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Покажите ученицима радну батеријску лампу и објасните им како прекидач на батеријској лампи контролише проток електричне енергије кроз круг светиљке.
Обезбедите сваки тим својим материјалима.
Замолите тимове да растављају и поново састављају батеријску лампу, тако да она ради.
Замолите тимове да нацртају шему електричног кола за батеријску лампу у положају „укључено“.
Студентски тимови следећи дизајнирају побољшану батеријску лампу и нацртају још једну електронску шему за свој нови дизајн. (Идеје: нови материјали, више сијалица, додатне батерије)
Тимови представљају свој нови дизајн класи.
За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Модификација времена

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.

Процес инжењерског дизајна

Позадине

Шта је једноставан круг?

Симпле Цирцуит

Једноставно коло се састоји 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 укључен, тако да тренутна струја може тећи.

Шематски дијаграм једноставног круга

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

Симулирање прекидача

Симулација прекидача искључивањем жице или додавањем оловке

Постоји неколико начина на које можете симулирати прекидач у једноставном кругу. Једноставно уклањање и замена жице са сијалице може послужити као прекидач. Још један једноставан прекидач може се направити причвршћивањем краја једне од жица на гумицу на крају гумице помоћу гумице. Затим причврстите другу гумену траку на други крај оловке и једноставним полагањем другог краја на врх, а затим и изван прикључне жице, створили сте прекидач. У дизајну прекидача могу се користити и друге врсте проводника, као што су алуминијумска фолија, копче за косу, спајалице, причвршћивачи за папир и неке металне оловке.

Батерије и лампе

Историја батерија

Прву батерију је 1800. године демонстрирао гроф Алессандро Волта. Његови експерименти су показали да различити метали у међусобном контакту могу створити електричну енергију. Направио је хрпу цинк-дискова наизменично са упијајућим папиром натопљеним сланом водом и сребром или бакром. Када су жице од два различита метала биле причвршћене и на горњи и на доњи диск, Волта је успела да измери напон и струју. Такође је открио да што је гомила већа, то је и напон већи. Струја се производи због хемијске реакције која произлази из различитих способности привлачења електрона два метала. Додатне информације о историји батерија могу се наћи на Вики-у за инжењерску и технолошку историју (хттпс://етхв.орг/Баттериес).

Историја батеријске лампе

1890-их, оснивач америчке компаније Евер-Реади, Цонрад Хуберт, изумео је електричну ручну бакљу. Хуберт је патент за прву батеријску лампу Евереади стекао 1898. године. Прве Хубертове батеријске лампе направљене су од цеви од папира и влакана, са сијалицом и месинганим рефлектором. У то време су батерије биле врло слабе и сијалице су се још увек развијале, па су прве батеријске лампе произвеле само кратки „блиц“ светлости - што је проналаску дало име.

Како раде лампе

Постоји седам главних компоненти батеријске лампе:

Кућиште или цев: садржи све остале компоненте лампе.
Контакти: танка опруга или метална трака обично израђена од бакра или месинга која служи као веза између батерије, лампе и прекидача.
Прекидач: може бити у положају за укључивање или искључивање.
Рефлектор: пластика пресвучена рефлектујућим алуминијумским слојем како би осветлила ефективно светло сијалице.
Сијалица: обично врло мала.
Објектив: пластични поклопац испред сијалице за заштиту лампе која се лако може сломити.
Батерије: Осигурајте батеријску лампу.

Када је прекидач у положају „укључено“, он повезује две уговорне траке које омогућавају проток електрона. Батерије обезбеђују напајање батеријске лампе и седе на врху мале опруге која је повезана са једном од контактних трака. Ова контактна трака пролази дужином кућишта и контактира прекидач. Друга контактна трака повезује прекидач са сијалицом. Коначно, други контакт повезује сијалицу са горњом батеријом, завршавајући круг.

речник

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.
Проток електрона: струја.
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: Дијаграм који приказује електронске симболе 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.

Копајте дубље

Интернет Цоннецтионс

Историја инжењерства и технологије Вики

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)
Усборне Боок оф Баттери анд Магнетс (Хов то Маке Сериес), ауторка Паула Бортон, Вицки Цаве (ЕДЦ Публикације, ИСБН: 074602083Кс)

Писање активности

Напишите есеј или одломак који описује како раде ручне лампе

Усклађивање наставног програма

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.

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.