Светли значка са именом

Спонзорисана лекција од стране КЕИСИГХТ Тецхнологиес

Овај план лекције истражује основна кола користећи јединствене материјале и иде дубље са симулацијама. Ученици примењују оно што су научили у изазову дизајна како би направили светлећу значку са именом.

Ученици истражују серијска и паралелна кола у симулираном окружењу, а затим реплицирају свој најбољи дизајн користећи материјале папирног кола.

Ученици ће моћи да разумеју:

  • Основне компоненте једноставног кола 
  • Симболи електронских компоненти
  • Серијска и паралелна кола

Старосни нивои: КСНУМКС - КСНУМКС

Потребни материјали 

  • Бакарна трака – 1фт – 2фт по ученику 
  • ЛЕД диоде (најбоље 10 мм) – 3-4 по ученику (додатно ако се нога сломи)
  • Цоин Целл батерије (3В- ЦР2023 ради) – 1-2 по ученику (друга за тестирање више ЛЕД диода)
  • Индекс картица – до 3-5 по ученику (додатак је за тестирање, грешке)
  • Табела могућности (средства за чишћење цеви, лепак за очи, папир у боји, перје, спајалице, спајалице, трака/лепак, маказе, маркери, итд.). Предмети су за украшавање и причвршћивање значке са именом
  • Компјутери
  • ПХет Симулатионс (Комплет за конструкцију кола: ДЦ)

Папер Цирцуит

Добили сте изазов да дизајнирате, конструишете и носите светлећу значку са именом која приказује ваше име. 

Критеријуми и ограничења

  • Три ЛЕД диоде морају бити део ваше значке са именом и све морају да светле
  • Користите само једну дугмасту батерију 
  • Морате моћи да носите беџ са својим именом 
  • Користите само расположиви материјал
  • Користите алат за симулацију да поновите и добијете најбоље решење

Фаза 1: Демо целе групе Пхет Басиц Цирцуит-а

Фаза 2: Пхет симулација: како упалити 3 ЛЕД диоде са једном батеријом?

Фаза 3: Дизајнирајте и направите своју светлећу значку са именом

Уведите лекцију: Прочитајте изазов дизајна и ограничења.

  • Држите узорак светлих материјала за значке са именом које ће користити 
  • Ставите светлећу значку са именом
  • Објасните да пре него што то урадимо морамо прво да се мало поиграмо!

Фаза 1: Демо целе групе Пхет Басиц Цирцуит-а

  • Отворите ПхЕТ симулације за Комплет за конструкцију кола: ДЦ. Кликните на дугме за репродукцију на слици и изаберите интро. Постоји и један АЦ симулација (погледајте списак речника). И једно и друго ће радити на овом изазову.
    Напомена: Компјутерске симулације помажу ученицима да разумеју сложене концепте тако што им омогућавају да манипулишу компонентама на екрану. Симулације омогућавају ученицима да виде како системи или процеси функционишу кроз непосредну узрочно-последичну реакцију. Они се „играју“ и понављају док не заврше задатак. 
  • Покажите им светло, батерију и жице.
  • Замолите ученике да скицирају како би коло требало да изгледа.
  • Позовите једног ученика да дође и „направи“ своје коло у ПхЕТ-у

Укажите на могуће замке

  • Ученици често мисле да могу ставити обе жице на дно сијалице када је стављају у струјно коло, али брзо схвате да то доводи до кратког споја. Једна жица се мора повезати на страни сијалице а други до дна сијалице. Ово се видљиво може видети по томе што две сијалице не светле на горњој слици и онда када су правилно повезане, сијалице светле.

Фаза 2: Пхет симулација: Како упалити 3 ЛЕД диоде са једном батеријом?

  • Сада дајте ученицима изазов да појединачно или у тимовима од по двоје раде како би упалили три ЛЕД диоде. Нека тестирају постављање ЛЕД диода у серију и паралелу.

 

Серија

      

 

Паралелно

       

 

Имајте на уму да вам је у серији потребна друга батерија да би три ЛЕД диоде светлеле јако. Међутим, паралелно вам је потребна само једна батерија.

Фаза 3: Дизајнирајте и направите своју светлећу значку са именом

Направите своју значку са именом

  • Започните тако што ћете натерати ученике да размотре идеје за дизајн своје значке са именом. Нека погледају материјале који су доступни у Табели могућности.
    Где хоће поставити своја светла? Да ли ће светла бити на одређеном месту у дизајну (тј. тачка на "и" или у средини "о", или у центру звезде или сунца)
  • Поново покажите узорке. Конкретно истичући оне које имају име на предњој страни и коло позади и оне које показују коло итд.
  • Поделите потребне материјале и уведите их у своју табелу могућности
  • Објасните да може постојати више решења за исти проблем. За овај изазов. не постоји једно „право“ решење. Дизајни који раде и испуњавају критеријуме за осветљење ЛЕД-а ће изгледати веома различито. Биће више решења.
  • Нека ученици почну понављањем свог најбољег кола из Пхет-а на вашој индексној картици. Користећи оловку, нацртајте га. Где иду ЛЕД диоде, батерија и жица, ваше име итд. Нека размотре: На основу онога што сте научили током симулације, који би био најбољи избор за једну батерију и три ЛЕД диоде (серијско или паралелно)? Размислите о томе да почнете са тим избором. Симулације показују да би паралелна била најбоља опција за једну батерију и 3 ЛЕД диоде. Показало се да ће бити потребне две батерије да би ЛЕД диоде светлеле у серији.
  • Затим састављају коло за своју значку са именом. Провуците ЛЕД диоде и положите само дугу ногу свих ваших ЛЕД диода (позитивних) и залијепите их бакарном траком (жицом). Затим залепите све кратке кракове ЛЕД-а, а затим добро притисните све прикључке и затворите коло снажним притиском на батерију (делује као прекидач са негативном линијом која иде испод батерије и позитивном линијом иде до врха батерија).
  • Ученици украшавају своју значку и дизајнирају начин да је носе тако да други могу да је виде (погледајте пример – помоћу средстава за чишћење цеви од ње направите огрлицу).

 

                               

Поделите савете и трикове:

  • И ЛЕД и дугмаста батерија имају позитиван и негативан крај. Обратите пажњу да се позитивна нога ЛЕД-а мора повезати са позитивном страном дугмасте батерије и исто са негативном страном.
  • Тестирајте батерију и ЛЕД да бисте били сигурни да ваше компоненте раде пре састављања. Ставите дугу ногу ЛЕД-а на горњу (+) страну дугмасте батерије, а кратку ногу ЛЕД-а на доњу (-) страну дугмасте батерије. Колико ЛЕД диода може паралелно напајати дугмаста батерија? (додајте још ЛЕД диода у свој тест).
  • Кратки спој: Имајте на уму да се бакарна трака не преклапа тамо где не би требало - што доводи до прекида струјног тока. (тј. стављањем бакарне траке преко кола, будите опрезни са дугмастом батеријом јер је и њена страна позитивна.)
  • Бакарна трака ће бити ваша ЖИЦА. Има лепак на полеђини; само одлепите папир.
  • Да бисте добили добру повезаност, потребан вам је притисак... обавезно притисните ЛЕД ноге и размислите о додавању бакрене траке испод и на врху ногу
  • Ваша дугмаста батерија делује као прекидач. Када притиснете на њега, затвара се коло.
  • Да би вам светло остало укључено, залепите га траком.
  • ЛЕД ноге се лако могу сломити. Водите рачуна да се не савијате превише оштро.

ЛЕД боје могу бити незгодне. Да би било једноставно, користите само једну боју за овај пројекат. Свака ЛЕД диода у боји захтева другачији напон да би се упалила (на пример: црвена: 1.8 В, жута: 2.1 В, зелена: 2.2 В, плава: 3.2 В и бела: 3.2 В). Дакле, у зависности од комбинације, можда неће радити за вас да користите 3 ЛЕД диоде различите боје у овом пројекту. Да бисте сазнали више, погледајте овај видео до К26: Све о ЛЕД диодама, 2. део: Мешање различитих боја

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.

Шта је једноставан круг?

Једноставно коло се састоји од три компоненте: извора енергије или електричне енергије (батерије на дугмад), путање или проводника (жица – бакарна трака) по којој тече електрична енергија (струја) и електричног отпорника (ЛЕД). Ова слика приказује једноставно коло које садржи једну дугмасту батерију, два комада бакарне траке (жице) и ЛЕД. Проток електричне енергије (струја) је са позитивне (+) стране батерије кроз ЛЕД (светли) и назад на негативну (-) страну. Да бисмо направили ЛЕД светло, морамо да повежемо позитивну страну ЛЕД-а на позитивну страну дугмасте батерије и негативну (кратку ногу) са дном дугмасте батерије. (Види ППТ за једну ЛЕД значку са именом)

Струја: Струја тече од високог напона (+) до нижег напона (-) у колу. Нека количина струје ће тећи кроз сваки пут који може да предузме да дође до тачке најнижег напона (обично се назива уземљење).

Серијско коло: Компоненте су повезане с краја на крај у линију која формира једну путању за проток струје. Свака компонента у серијском колу дели један чвор са својим најближим суседом. ЛЕД диоде су повезане у серију са негативним краком ЛЕД диоде повезаним са позитивним краком следећег ЛЕД и тако даље.  

Паралелно коло: Компоненте су међусобно повезане - позитивне на позитивне и негативне на негативне. Постоји много путева за проток струје, али само један напон (батерија) на свим компонентама. Позитивни кракови ЛЕД диода се повезују на позитивни крај батерије, а негативни кракови ЛЕД диода се повезују са негативним крајем батерије.

  • Батерија: Напаја коло. Када је батерија у затвореном колу, она ће претворити хемијску енергију у електричну енергију (струју) да би напајала коло (тј. направила струјни ток и упалила ЛЕД диоде)
  • Струја: Проток електричне енергије (струја) кроз коло
  • ЛЕД: Тип полупроводника који се зове "Лигхт Емиттинг Диоде" (ЛЕД). Упалиће се када струја тече кроз њега. Позитивна (дуга) нога је „анода“, а негативна (кратка) је „катода“
  • Жица: Проводи електричну енергију и користи се за повезивање компоненти у колу
  • АЦ: Наизменична струја (АЦ) је електрична струја која редовно мења смер и константно мења своју вредност током времена
  • ДЦ: Једносмерна струја (ДЦ) је електрична струја која тече у једном правцу
  • Затворен круг: Када је прекидач у колу затворен и струја може да тече
  • Отворено коло: Када је прекидач у колу отворен и струја не може да тече
  • Свитцх: Прекидач у колу се користи за отварање или затварање кола. Затварање или отварање тока струје
  • Кратак спој: Када се жице које не би требало да дођу у додир једна са другом додирују (на неки начин се преклапају)
  • диригент: Материјал који омогућава струји да струји кроз њега
  • изолатор: Материјал који не дозвољава струји да тече кроз њега
  • Отпор: Изолација се мери отпором. Што је материјал више изолациони, то има већи отпор
  • Паралелно коло: Омогућава вишеструке путеве за струју (струја) да тече
  • Серијско коло: Омогућава да струја (струја) пролази кроз један пут

Продужене активности

  • Чиста енергија: Разговарајте о употреби ЛЕД диода у свету.

СДГ 7: Приступачна и чиста енергија
„Око 50% глобалне продаје стамбеног осветљења користи ЛЕД технологију. Да би се ускладио са сценаријем нето нулте емисије до 2050. године, напредак у овој области мора се одржати до 2030. како би се осигурало да све земље продају претежно ЛЕД технологију и са све већом ефикасношћу. Извор: Осветљење ИЕА

  • Зашто су ЛЕД диоде дио стратегије чисте енергије?
  • Да ли користите ЛЕД диоде у свом дому, школи итд?
  • Развијте план за претварање у ЛЕД светло тамо где се тренутно не користи.

Зароните дубље у Проводници и изолатори на ПХет Симулатионс (Комплет за конструкцију кола: ДЦ). Истражите различите материјале (изолаторе и проводнике) у симулацији.

Усклађивање са оквирним програмима
Колона „Напомене“ објашњава како се лекција повезује са СТЕМ темама, а „Кс“ означава на ком нивоу (почетни, средњи, напредни). Имајте на уму да велико „Кс“ означава јаку везу, а мало „к“ означава слабију везу или прилику за успостављање везе. 
Сциенце Топицс белешке Почетник Средњи Напредан
Материјали и својства Употреба јединствених материјала: бакарне траке за жицу и дугмасте батерије (ово може бити ново за ученике). Ово папирно коло је исто као и прављење кола на матичној плочи. Креативна употреба материјала за ношење значке са именом. x
енергија Могло би се разговарати о конверзији енергије унутар батерије (хемијске у електричну) x
Електрична енергија / магнетизам Основна кола (серијска и паралелна) X
Физика (светлост, звуци, топлота) Стицање разумевања како ЛЕД диоде раде X

 

Тема о технологији белешке Почетник Средњи Напредан
sistemi Отворено и затворено коло X
Дизајн и иновације (ЕДП) Процес инжењерског дизајна (ЕДП) X

Усклађивање циљева одрживог развоја (СДГ) – лекције се усклађују на основу тога да ли се лекција може користити за решавање неког од циљева одрживог развоја (https://sdgs.un.org/goals).

СДГ 7: Приступачна и чиста енергија
Осигурати приступ приступачној, поузданој, одрживој и модерној енергији за све.
к Разговарајте о употреби ЛЕД диода широм света.

инструкције

ДИЗАЈНСКИ ИЗАЗОВ: Папирно коло

Изазов: Добили сте изазов да дизајнирате, конструишете и носите светлећу значку са именом која приказује ваше име.

Критеријуми и ограничења

  • Три ЛЕД диоде морају бити део ваше значке са именом и све морају да светле
  • Користите само једну дугмасту батерију
  • Морате моћи да носите беџ са својим именом
  • Користите само расположиви материјал
  • Користите алат за симулацију да поновите и добијете најбоље решење

КОРАК 1: Симулација – Како натерати 3 ЛЕД диоде да светле са једном батеријом?

  • Играјте се са постављањем ЛЕД диода у серију и паралелно.
  • Које сте кључне налазе открили?

КОРАК 2: Направите значку са именом

  • Размислите о дизајну своје значке са именом. Где ћете ставити ЛЕД диоде?
  • На основу ваших налаза из симулације ПхЕТ кола. Одредите како ћете ставити ЛЕД диоде у коло - серијски или паралелно? Користећи оловку, скицирајте свој круг.
  • Затим састављају коло за беџ са вашим именом. Провуците ЛЕД диоде и положите бакарну траку једну по једну ЛЕД диоду. Погледајте листу савета и трикова у наставку
  • Украсите своју значку и дизајнирајте начин да је носите тако да други могу да је виде.

Савети и Трикови:

  • И ЛЕД и дугмаста батерија имају позитиван и негативан крај. Обратите пажњу да се позитивна нога ЛЕД-а мора повезати са позитивном страном дугмасте батерије и исто са негативном страном.
  • Тестирајте батерију и ЛЕД да бисте били сигурни да ваше компоненте раде пре састављања. Ставите дугу ногу ЛЕД-а на горњу (+) страну дугмасте батерије, а кратку ногу ЛЕД-а на доњу (-) страну дугмасте батерије. Колико ЛЕД диода може паралелно напајати дугмаста батерија? (додајте још ЛЕД диода у свој тест).
  • Бакарна трака ће бити ваша ЖИЦА. Може се само поцепати (не морате сећи маказама). Има лепак на полеђини; само одлепите папир.
  • Да бисте добили добру повезаност, потребан вам је притисак... обавезно притисните ЛЕД ноге и размислите о додавању бакрене траке испод и на врху ногу
  • Ваша дугмаста батерија делује као прекидач. Када притиснете на њега, затвара се коло.
  • Да би вам светло остало укључено, залепите га траком.
  • ЛЕД ноге се лако могу сломити. Водите рачуна да се не савијате превише оштро.

ЛЕД боје могу бити незгодне. Да би било једноставно, користите само једну боју за овај пројекат. Свака ЛЕД диода у боји захтева другачији напон да би се упалила (на пример: црвена: 1.8 В, жута: 2.1 В, зелена: 2.2 В, плава: 3.2 В и бела: 3.2 В). Дакле, у зависности од комбинације, можда неће радити за вас да користите 3 ЛЕД диоде различите боје у овом пројекту. Да бисте сазнали више, погледајте овај видео до К26: Све о ЛЕД диодама, 2. део: Мешање различитих боја

Учитавање студентских потврда о завршеном студију