İzolatörler ve İletkenler
Bu ders, öğrencileri elektrik iletkenleri mi yoksa yalıtkanlar mı olduklarını belirlemek için farklı sınıf malzemelerini test etmeye teşvik eder. Öğrenciler, her bir malzeme hakkındaki tahminlerini test eden ekipler halinde çalışır, ardından gruplar sonuçları karşılaştırır ve bulguları tartışır.
- Farklı malzemelerin elektriksel özellikleri hakkında bilgi edinin.
- İletkenlerin ve yalıtkanların elektrik akımına nasıl tepki verdiğini öğrenin.
- Kareler ve karelerden oluşan basit cebirsel manipülasyonları çözer.
- Tahmin yapmayı ve sonuç çıkarmayı öğrenin.
- Takım çalışması ve gruplar halinde çalışma hakkında bilgi edinin.
Yaş seviyeleri: 8-11
Materyal Oluşturma (Her ekip için)
Gerekli malzemeler
- 3 adet yalıtımlı tel (uçları sıyırın)
- Boyut D pil
- 1.5 voltluk ampul ve priz
- Kağıt tutturucular
İletkenler ve İzolatörler (her ekip 5 öğe seçer)
- Küçük metal parçalar (kaşıklar iyi sonuç verir)
- Küçük tahta parçaları (el işi / dondurma çubukları iyi çalışır)
- Kağıt tutacağı
- Tebeşir
- Kağıt parçaları
- Kauçuk silgiler
- Alüminyum folyo
- Metal kalemler
- Lastik bantlar
- Ahşap kalemler
- Paraları
- Saç tokası
- Anahtarlar
Malzemeler
- İletkenlik test cihazı
- Test maddeleri
İşlem
Takımlar, seçtikleri öğelerin her birini iki metal bağlantı elemanı arasına yerleştirerek test etmek için iletkenlik test cihazlarını kullanır. Ampul yanarsa, ürün elektrik iletiyor demektir. Ampul yanmazsa, ürün elektrik iletmez. Takımlar, çalışma sayfalarında hangi öğelerin iletken ve hangilerinin yalıtkan olduğunu belgelemelidir.
Tasarım Yarışması
Bir pil, 3 parça tel ve bir ampulden bir iletkenlik test cihazı oluşturma zorluğuna sahip bir mühendis ekibisiniz. Ardından, iletken veya yalıtkan olup olmadıklarını onaylamak için 10 öğeyi test edeceksiniz.
Kriterler
- İletken olduğunu düşündüğünüz 5 öğeyi ve yalıtkan olduğunu düşündüğünüz 5 öğeyi seçin.
Kısıtlamalar
Yalnızca sağlanan malzemeleri kullanın.
- Sınıfı 3-4 kişilik takımlara ayırın.
- İzolatörler ve İletkenler çalışma sayfasını ve tasarımların eskizini çizmek için bazı kağıtları dağıtın.
- Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın. Öğrencilere Katı İletken Test Kurulumuna çok dikkat etmelerini söyleyin. Kablolar, ampuller ve pil kullanarak bir model iletkenlik test cihazı kurun. Birkaç farklı malzemeyi test ederek yalıtım ve iletkenlik özelliklerini gösterin.
- Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin. Öğrencilere bir ampulün nasıl çalıştığını sormayı düşünün.
- Her takıma malzemelerini sağlayın.
- Öğrencilerin kendi iletkenlik test cihazlarını bir pil, 3 kablo ve bir ampulle bir araya getirmeleri gerektiğini açıklayın. Her ekip, elektriği ileteceğini düşündükleri beş malzeme ve elektriği iletmeyeceğini düşündükleri beş malzemeyi seçmek için birlikte çalışacak. Her takım, maddeleri çalışma sayfalarına yazmalıdır.
- Tasarlamaları ve inşa etmeleri gereken süreyi duyurun (1 saat önerilir).
- Zamanında kalmanızı sağlamak için bir zamanlayıcı veya çevrimiçi bir kronometre (geri sayım özelliği) kullanın. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Öğrencilere, görevde kalmaları için düzenli "zaman kontrolleri" verin. Mücadele ediyorlarsa, onları daha hızlı çözüme götürecek sorular sorun.
- Öğrenciler, iletkenlik test cihazları için buluşur ve bir plan geliştirir. Tasarımlarını çizmeleri gerekir.
- Takımlar tasarımlarını oluşturur.
- Takımlar, seçtikleri öğelerin her birini iki metal bağlayıcı arasına yerleştirerek test etmek için iletkenlik test cihazlarını kullanır. Ampul yanarsa, ürün elektrik iletiyor demektir. Ampul yanmazsa, ürün elektrik iletmez.
- Takımlar, çalışma sayfalarında hangi öğelerin iletken ve hangilerinin yalıtkan olduğunu belgelemelidir.
- Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
- Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.
Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)
- Birinci Takım'ın tahminlerinin yüzde kaçı doğruydu?
- Neden inşaat mühendisleri veya bir yapıyı tasarlayan diğer kişiler, yalıtkanlara ve iletkenlere çok aşina olmak zorunda?
Zaman Değişikliği
Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.
İletkenler ve İzolatörler Nelerdir?
İletkenler / İletkenlik
İletkenlik, ısı, elektrik veya ses iletme veya iletme yeteneği veya gücüdür. İletkenler, elektriğin içinden kolayca geçtiği, elektrik akışına direnmeyen malzemelerdir. Örnekler bakır, alüminyum, çelik, gümüş, altın, elektrolitlerdir. Tüm malzemeler elektriği eşit derecede iyi iletmez. İzolatörler İzolatörler, elektrik akışına dirençli malzemelerdir, bu nedenle elektrik kolayca geçmez. Örnekler plastik, ahşap, kauçuk, kumaş, hava, camdır. Bazı malzemeler diğerlerinden daha iyi elektrik yalıtkanlarıdır.
Aşağıdaki öğelerin daha muhtemel iletkenler veya yalıtkanlar olduğunu düşünüyor musunuz? Silgi, Metal Kalem, Kağıt Zarf, Kalem, Ataş, Tebeşir, Madeni Para, Kaşık, Çivi.
Basit Devre nedir?
Basit Devre
Basit bir devre, çalışan bir elektrik devresini tamamlamak için gerekli olan minimum üç unsurdan oluşur: bir elektrik kaynağı (pil), elektriğin aktığı bir yol veya iletken (tel) ve gerektiren herhangi bir cihaz olan bir elektrik direnci (lamba) çalıştırmak için elektrik. Aşağıdaki resim, bir pil, iki kablo, bir anahtar ve bir ampul içeren basit bir devreyi göstermektedir. Elektrik akışı, pilin yüksek potansiyel (+) terminalinden ampul boyunca (aydınlatır) ve anahtar açık konumdayken sürekli bir akış halinde negatif (-) terminaline geri döner, bu nedenle akım akabilir.
Basit Bir Devrenin Şematik Diyagramı
Aşağıda, pil, anahtar ve ampul için elektronik sembolleri gösteren basit devrenin şematik bir diyagramı bulunmaktadır.
Katı İletken Testi Kurulum Görüntüsü
- Devre: Elektriğin etrafından akabileceği eksiksiz bir yol.
- İletkenlik: Isı, elektrik veya sesi iletme veya iletme yeteneği veya gücü.
- İletken: Elektriğin içinden kolayca geçtiği, elektrik akımına direnç göstermeyen malzeme.
- Kısıtlamalar: Malzeme, zaman, ekibin büyüklüğü vb. ile ilgili sınırlamalar.
- Kriterler: Tasarımın genel boyutu vb. gibi karşılaması gereken koşullar.
- Akım: Elektrik akımı.
- Mühendisler: Dünyanın mucitleri ve problem çözücüleri. Mühendislikte yirmi beş ana uzmanlık tanınır (infografiklere bakın).
- Mühendislik Tasarım Süreci: Süreç mühendisleri sorunları çözmek için kullanır.
- Mühendislik Zihni Alışkanlıkları (EHM): Mühendislerin düşündüğü altı benzersiz yol.
- Yalıtkan: Elektriğin akışına direnen, dolayısıyla elektriğin kolayca geçmediği malzeme.
- Yineleme: Test ve yeniden tasarım bir yinelemedir. Tekrarla (birden çok yineleme).
- Tahmin: Gelecekte ne olacağını veya olabileceğini söyleme eylemi.
- Prototip: Test edilecek çözümün çalışan bir modeli.
Önerilen Kaynaklar
- DK Görgü Tanığı Serisi: Elektrik (ISBN: 0751361321)
- Amy Pinchuk ve Teco Rodriques'ten Odanız İçin Harika Aletler Yapın (ISBN: 1894379128)
- My World of Science: Conductors and Insulators, Angela Royston (Heinemann Eğitim Kitapları, ISBN: 0431137269)
Yazma aktivitesi
Yapımında alternatif malzemeler kullanıldığında iyi çalışmayacak bir ürünü açıklayan bir makale (veya yaşa bağlı paragraf) yazın. Örneğin, bir filaman için plastik bir tel ile yapılmış bir ampul çalışmayacaktır.
Müfredat Çerçevelerine Uyum
Not: Bu serideki ders planları, aşağıdaki standartlardan bir veya daha fazlasıyla uyumludur:
- ABD Bilim Eğitimi Standartları (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- ABD Yeni Nesil Bilim Standartları (http://www.nextgenscience.org/)
- Uluslararası Teknoloji Eğitimi Derneği'nin Teknolojik Okuryazarlık Standartları (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- ABD Ulusal Matematik Öğretmenleri Konseyi'nin Okul Matematiği İlkeleri ve Standartları (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Matematik için ABD Ortak Çekirdek Eyalet Standartları (http://www.corestandards.org/Math)
- Bilgisayar Bilimleri Öğretmenleri Derneği K-12 Bilgisayar Bilimleri Standartları (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)
İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim
Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir
- Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler
- Bilimsel sorgulamayı anlama
İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler
Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.
- Işık, ısı, elektrik ve manyetizma
İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji
Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir
- Bilim ve teknolojiyi anlamak
Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)
İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim
Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir
- Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler
- Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar
İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler
Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.
- Maddedeki özelliklerin özellikleri ve değişiklikleri
- Enerji transferi
İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji
Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir
- Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar
Yeni Nesil Bilim Standartları 3-5. Sınıflar (8-11 Yaş)
Madde ve Etkileşimleri
Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:
- 2-PS1-2. Hangi malzemelerin amaçlanan bir amaca en uygun özelliklere sahip olduğunu belirlemek için farklı malzemelerin test edilmesinden elde edilen verileri analiz edin.
- 5-PS1-3. Materyalleri özelliklerine göre belirlemek için gözlem ve ölçümler yapın
Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar
Dizayn
- Standart 10: Öğrenciler sorun giderme, araştırma ve geliştirme, icat ve yenilik ve problem çözmede deney yapmanın rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
Öğrenci Takımı Bir Tahminleri:
Materials Team One Tahminleri İletkenlerdir | Materials Team One Tahminleri İzolatörlerdir |
1 | 1 |
2 | 2 |
3 | 3 |
4 | 4 |
5 | 5 |
Öğrenci Ekibi İki Çıktıları:
Birinci ekip tarafından seçilen malzemeleri test edin, ardından her birini uygun kutuya listeleyin.
İletkenler | İzolatörler |
|
Sorular:
1. Birinci Takım'ın tahminlerinin yüzde kaçı doğruydu?
2. İnşaat mühendisleri veya bir yapıyı tasarlayan diğer kişiler neden yalıtkan ve iletkenlere çok aşina olmalıdır?