Mga Flashlight at Baterya

Ang araling ito ay tuklasin kung paano gumagana ang isang flashlight, ipinapakita ang electric circuit at switch function ng pang-araw-araw na item sa sambahayan. Alamin ng mga mag-aaral kung paano gumagana ang mga baterya, kung paano sila nagbibigay ng lakas sa simpleng circuit sa loob ng isang simpleng flashlight, at kung paano kontrolin ng switch ang daloy ng mga electron. Ang mga mag-aaral ay nagtatrabaho sa mga koponan upang mag-disassemble ng isang flashlight, at gumuhit ng isang iskema ng disenyo ng circuit ng isang flashlight.

Alamin kung paano kontrolin ng mga switch ang daloy ng kuryente.
Alamin na gumuhit ng mga pangunahing diagram ng elektrikal na eskematiko.
Alamin kung paano gumagana ang electric circuit at baterya sa loob ng isang flashlight.
Alamin ang tungkol sa pagtutulungan at pagtatrabaho sa mga pangkat.

Mga Antas ng Edad: 8-11

Mga Materyales at Paghahanda

Bumuo ng Mga Materyales

Mga Kinakailangan na Materyales

lente
2 D Baterya
2 Lilipat

Hamon sa Disenyo ng Engineering

Disenyo Hamon

Ikaw ay isang pangkat ng mga inhinyero na nabigyan ng hamon ng pag-disassemble at muling pagsasama-sama ng isang flashlight, upang ito ay gumana. Pagkatapos, magdidisenyo ka at gumuhit ng isang eskematiko para sa isang pinabuting flashlight (mga bagong materyales, maraming bombilya, labis na baterya) at ibahagi ang iyong disenyo sa klase.

Mga Tagubilin at Pamamaraan sa Aktibidad

Hatiin ang klase sa mga koponan ng 3-4.
Ipamahagi ang worksheet ng mga Flashlight at Baterya, pati na rin ang ilang mga sheet ng papel para sa mga disenyo ng sketch.
Talakayin ang mga paksa sa Seksyon ng Mga Konsepto sa Background. Ipakita sa mga mag-aaral ang isang gumaganang flashlight at ipaliwanag kung paano kinokontrol ng switch sa flashlight ang daloy ng kuryente sa buong flashlight circuit.
Ibigay ang bawat koponan sa kanilang mga materyales.
Hilingin sa mga koponan na i-disassemble at muling pagsamahin ang flashlight, upang ito ay gumana.
Hilingin sa mga koponan na gumuhit ng isang iskematikong circuit ng kuryente para sa isang flashlight sa posisyon na "on".
Susunod na disenyo ng mga pangkat ng mag-aaral ang isang pinabuting flashlight, at gumuhit ng isa pang elektronikong eskematiko para sa kanilang bagong disenyo. (Mga Ideya: mga bagong materyales, maraming bombilya, labis na baterya)
Ipinapakita ng mga koponan ang kanilang bagong disenyo sa klase.
Para sa higit pang nilalaman sa paksa, tingnan ang seksyong "Digging Deeper".

Pagbabago ng Oras

Ang aralin ay maaaring gawin sa kasing liit ng 1 panahon ng klase para sa mga matatandang mag-aaral. Gayunpaman, upang matulungan ang mga mag-aaral mula sa pakiramdam na nagmamadali at upang matiyak ang tagumpay ng mag-aaral (lalo na para sa mga mas batang mag-aaral), hatiin ang aralin sa dalawang panahon na nagbibigay sa mga mag-aaral ng mas maraming oras upang mag-utak, subukan ang mga ideya at tapusin ang kanilang disenyo. Isagawa ang pagsubok at debrief sa susunod na panahon ng klase.

Proseso ng Disenyo ng Engineering

Mga Konsepto sa Background

Ano ang isang Simple Circuit?

Simpleng Circuit

Ang isang simpleng circuit ay binubuo ng tatlong minimum na elemento na kinakailangan upang makumpleto ang isang gumaganang circuit ng elektrisidad: isang mapagkukunan ng kuryente (baterya), isang landas o konduktor kung saan dumadaloy ang kuryente (wire) at isang de-koryenteng risistor (ilawan) na kung saan ay anumang aparato na nangangailangan elektrisidad upang gumana. Ang ilustrasyon sa ibaba ay nagpapakita ng isang simpleng circuit na naglalaman, isang baterya, dalawang wires, isang switch, at isang bombilya. Ang daloy ng kuryente ay mula sa mataas na potensyal na (+) terminal ng baterya sa pamamagitan ng bombilya (pag-iilaw nito), at pabalik sa negatibong (-) terminal, sa isang tuluy-tuloy na daloy kapag ang switch ay nasa nasa posisyon kaya't ang kasalukuyang maaaring dumaloy.

Scagram Diagram ng isang Simpleng Circuit

Ang sumusunod ay isang diagram ng eskematiko ng simpleng circuit na nagpapakita ng mga elektronikong simbolo para sa baterya, switch, at bombilya.

Paggaya ng Lumipat

Paggaya ng isang Paglipat sa pamamagitan ng Pagdiskonekta ng isang Wire o Pagdaragdag ng isang Pencil

Mayroong maraming mga paraan na maaari mong gayahin ang isang switch sa isang simpleng circuit. Ang pag-alis at pagpapalit lamang ng kawad mula sa bombilya ay maaaring magsilbing isang switch. Ang isa pang simpleng switch ay maaaring gawin sa pamamagitan ng paglakip sa dulo ng isa sa mga wire sa pambura na dulo ng isang lapis gamit ang isang goma. Pagkatapos ay maglakip ng isa pang goma sa kabilang dulo ng lapis, at sa pamamagitan lamang ng pagtula ng kabilang dulo sa tuktok ng - at pagkatapos ay sa labas - ang kumonekta na kawad, lumikha ka ng isang switch. Ang iba pang mga uri ng conductor ay maaari ding gamitin sa disenyo ng switch, tulad ng aluminyo foil, hair clip, paperclips, paper fastener, at ilang metal pen.

Mga Baterya at Flashlight

Kasaysayan ng baterya

Ang unang baterya ay ipinakita noong 1800 ni Count Alessandro Volta. Ipinakita ng kanyang mga eksperimento na ang iba't ibang mga metal na nakikipag-ugnay sa bawat isa ay maaaring lumikha ng elektrisidad. Nagtayo siya ng isang stack ng mga disc ng zinc na kahalili sa blotting paper na babad sa tubig-alat at pilak o tanso. Kapag ang mga wire na gawa sa dalawang magkakaibang mga metal ay nakakabit sa parehong tuktok at ilalim na mga disc, nasusukat ng Volta ang isang boltahe at isang kasalukuyang. Natuklasan din niya na mas mataas ang tumpok, mas mataas ang boltahe. Ang kasalukuyang ay ginawa dahil sa isang reaksyong kemikal na nagmumula sa iba't ibang mga kakayahan na makaakit ng elektron ng dalawang riles. Ang karagdagang impormasyon sa kasaysayan ng baterya ay maaaring matagpuan sa Engineering and Technology History Wiki (https://ethw.org/Batteries).

Kasaysayan ng Flashlight

Noong 1890s, ang tagapagtatag ng American Ever-Ready Company na si Conrad Hubert ay nag-imbento ng electric hand torch. Nakuha ng Hubert ang patent para sa unang flashlight ng Eveready noong 1898. Ang unang mga flashlight ni Hubert ay ginawa mula sa papel at mga tubo ng hibla, na may isang bombilya at isang taniman na tanso. Sa oras na iyon, ang mga baterya ay napakahina at ang mga bombilya ay umuunlad pa rin, kaya't ang mga unang flashlight ay gumawa lamang ng isang maikling "flash" ng ilaw - na nagbigay ng pangalan ng imbensyon.

Paano Gumagana ang mga Flashlight

Mayroong pitong pangunahing mga sangkap sa isang flashlight:

Kaso o Tube: humahawak sa lahat ng iba pang mga bahagi ng flashlight.
Mga contact: manipis na spring o strip ng metal na karaniwang gawa sa tanso o tanso na nagsisilbing koneksyon sa pagitan ng baterya, lampara, at switch.
Lumipat: maaaring nasa posisyon o naka-off.
Reflector: plastik na pinahiran ng isang sumasalamin na layer ng aluminyo upang matulungan ang pagpapaliwanag ng mabisang ilaw ng bombilya.
Bombilya: karaniwang napakaliit.
Lensa: plastik na takip sa harap ng bombilya upang maprotektahan ang lampara na madaling masira.
Mga Baterya: Magbigay ng lakas sa flashlight.

Kapag ang switch ay nasa posisyon na "on", ikinokonekta nito ang dalawang piraso ng kontrata na nagpapahintulot sa daloy ng mga electron. Ang mga baterya ay nagbibigay ng lakas sa flashlight, at umupo sa tuktok ng isang maliit na spring na konektado sa isa sa mga contact strips. Ang contact strip na ito ay tumatakbo sa haba ng kaso at kinokontak ang switch. Ang isa pang contact strip ay kumokonekta sa switch gamit ang bombilya. Sa wakas, ang isa pang contact ay kumokonekta sa bombilya sa tuktok na baterya, pagkumpleto ng circuit.

Bokabularyo

Baterya: Isang aparato na maaaring mag-imbak ng kuryente.
Circuit: Isang kumpletong landas kung saan maaaring dumaloy ang kuryente.
Mga Limitasyon: Mga limitasyon sa materyal, oras, laki ng koponan, atbp.
Mga Pamantayan: Mga kundisyon na dapat matugunan ng disenyo tulad ng kabuuang sukat nito, atbp.
Daloy ng Electron: Elektrisidad.
Mga Inhinyero: Mga Imbentor at tagalutas ng problema ng mundo. Dalawampu't limang pangunahing specialty ang kinikilala sa engineering (tingnan ang infographic).
Proseso ng Disenyo ng Inhinyero: Ginagamit ng mga inhinyero ng proseso upang malutas ang mga problema.
Engineering Habits of Mind (EHM): Anim na natatanging paraan na iniisip ng mga inhinyero.
Pag-ulit: Ang pagsubok at muling pagdidisenyo ay isang pag-ulit. Ulitin (maraming pag-ulit).
Prototype: Isang gumaganang modelo ng solusyon na susuriin.
Schematic Diagram: Diagram na nagpapakita ng mga elektronikong simbolo ng isang circuit.
Simpleng circuit: Binubuo ng tatlong minimum na elemento na kinakailangan upang makumpleto ang gumaganang electric circuit: isang pinagmumulan ng kuryente (baterya), isang landas o konduktor kung saan dumadaloy ang kuryente (wire) at isang de-koryenteng risistor (lampara) na anumang device na nangangailangan kuryente para gumana.
Switch: Isang device para sa paggawa, pagsira, o pagpapalit ng mga koneksyon sa isang electrical circuit.

Humukay mas malalim

Mga Koneksyon sa Internet

Engineering at Technology History Wiki

Inirerekumendang Reading

Serye ng DK Eyewitness: Elektrisidad (ISBN: 0751361321)
Elektrisidad ng nakakita sa mata, ni Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
Paano Gumagana ang Agham, ni Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)
Ang Usborne Book ng Mga Baterya at Magneto (Paano Gumawa ng Serye), ni Paula Borton, Vicky Cave (EDC Publications, ISBN: 074602083X)

Gawain sa Pagsulat

Sumulat ng isang sanaysay o isang talata na naglalarawan kung paano gumana ang mga crank flashlight

Pagkahanay sa Kurikulum

Pagkahanay sa Mga Framework ng Kurikulum

tandaan: Ang mga plano sa aralin sa seryeng ito ay nakahanay sa isa o higit pa sa mga sumusunod na hanay ng mga pamantayan:

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Agham ng Estados Unidos (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
Mga Susunod na Pamantayan sa Agham ng Henerasyon ng Estados Unidos (http://www.nextgenscience.org/)
Mga Pamantayan sa International Technology Education Association para sa Teknikal na Pagbasa (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
Pambansang Konseho ng Pambansang Mga Guro ng Matematika ng Estados Unidos at Pamantayan para sa Matematika sa Paaralan (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
Mga Pamantayan sa Karaniwang Core ng Estado ng Estados Unidos para sa Matematika (http://www.corestandards.org/Math)
Mga Pamantayan sa Agham ng Guro sa Computer K-12 Mga Pamantayan sa Agham ng Computer (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Mga Gradong K-4 (edad 4 - 9)

NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga kinakailangang kakayahan upang magawa ang pang-agham na pagtatanong
Pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong

NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal

Bilang isang resulta ng mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo ng isang pag-unawa sa

Banayad, init, elektrisidad, at magnetismo

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 5-8 (edad 10 - 14)

NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga kinakailangang kakayahan upang magawa ang pang-agham na pagtatanong
Mga pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong

NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal

Bilang isang resulta ng kanilang mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo ng isang pag-unawa sa

Paglipat ng enerhiya

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya

Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon - Mga Grado 3-5 (Edad 8-11)

lakas

Ang mga mag-aaral na nagpapakita ng pag-unawa ay maaaring:

4-PS3-4. Maglapat ng mga ideya ng pang-agham upang mag-disenyo, subukan, at pinuhin ang isang aparato na nagko-convert ng enerhiya mula sa isang form patungo sa isa pa.

Mga Pamantayan para sa Teknikal na Pagbasa at Pagsulat - Lahat ng Edad

Disenyo

Pamantayan 8: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa mga katangian ng disenyo.
Pamantayan 9: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa disenyo ng engineering.
Pamantayan 10: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa papel na ginagampanan ng pag-troubleshoot, pagsasaliksik at pag-unlad, pag-imbento at pagbabago, at pag-eksperimento sa paglutas ng problema.