Seri ve Paralel Devreler

Malzeme Oluşturma ve Test Etme (Her ekip için)

Gerekli Malzemeler (her takım için 2 set)

• Uçları soyulmuş 6 adet çan teli (her biri 6 ″)
• Batarya tutucu
• Soket
• Üç veya daha fazla 1.5 voltluk ampul
• D boy piller

Tasarım Yarışması

Bir anahtarın birden fazla ışığı açabildiği bir sistem tasarlamak için birlikte çalışan bir mühendis ekibisiniz. Bir örnek bir dizi ışık olabilir.

Kriterler

• Paralel bir devreyi çizmeli
• Hem seri hem de paralel devre oluşturmalı ve test etmelidir

Kısıtlamalar

Yalnızca sağlanan malzemeleri kullanın.

1. Sınıfı 2-4 kişilik takımlara ayırın.
2. Seri ve Paralel Devreler çalışma sayfasının yanı sıra tasarımların eskizini yapmak için bazı kağıt yapraklarını dağıtın.
3. Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın. Seri ve Paralel devrelerin tanımlarını sağlayın ve farklılıkları tartışın.
4. Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin.
5. Her takıma malzemelerini sağlayın (her takım için 2 set). Öğrenciler oluşturmaya başlamadan önce, Seri ve Paralel devrelerin tanımlarını vermeyi düşünün ve farklılıkları tartışın.  
   • Seri Devreler: Elektriğin seyahat edebileceği tek bir yolu vardır. 
   • Paralel Devreler: Elektriğin seyahat edebileceği birden fazla yolu vardır.
     
6. Her takımın bir seri ve paralel devre yapması gerektiğini açıklayın. Öğrenci Çalışma Sayfasındaki bir seri devrenin şemasını incelemelerini ve paralel bir devre için kendi planlarını çizmelerini söyleyin.
7. Devrelerini yapmak zorunda oldukları süreyi duyurun (1 saat önerilir).
8. 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.
9. Takımlar devrelerini oluşturur.
10. Takımlar her iki devreyi de oluşturduktan sonra, aşağıdaki tahminleri yapmalarını ve Öğrenci çalışma sayfasına kaydetmelerini sağlayın:
    ● Bir dizi ışık, bir devredeki paralel veya seri ampullerin bir örneği olduğunu düşünüyor musunuz? Sebebini açıkla.
    ● Paralel devrede veya seri devrede bulunan ampullerin daha parlak yanacağını düşünüyor musunuz? Sebebini açıkla.
    ● Paralel devrenizdeki bir ampulü çıkarırsanız, diğer ampul (ler) hala yanar mı? Sebebini açıkla.
    ● Seri devrenizden bir ampulü çıkarırsanız, diğer ampul (ler) hala yanar mı? Sebebini açıkla.
11. Her öğrenci grubunun devrelerini kullanarak tahminlerini test etmesini ve sonuçlarını tahminleriyle karşılaştırmasını sağlayın.
12. Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
13. Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.

Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)

1. Ampullerin parlaklığıyla ilgili tahminleriniz doğru muydu? Doğru değilse grubunuzun beklediğinden farklı olan ne oldu?
2. Paralel ve seri devrelerden bir ampul çıkarılırsa ne olacağı konusundaki tahminleriniz doğru muydu? Değilse, grubunuzun beklediğinden farklı olan ne oldu?

İpuçları

• Öğretmenler dersten önce seri devre kurmak isteyebilir ve öğrencilerden zamandan kazanmak için paralel devre oluşturmalarını isteyebilir.
• Öğretmenler, sınıfta etkinlik yapılmadan önceki gece öğrenci kaynak sayfalarını okuma materyali / ev ödevi olarak dağıtmayı düşünmelidir.
• Öğrencileri, farklı öğrenci grupları tarafından oluşturulan tüm devreleri karşılaştırmaya teşvik edin.

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.

Basit Devre nedir?

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.

Seri ve paralel, iki farklı devre düzenlemesini açıklar. Her düzenleme, bir devre boyunca elektrik akışı için farklı bir yol sağlar.

Seri Devreler

Bir seri devrede, elektriğin seyahat edeceği tek bir yol vardır. Sağdaki örnekte, seri devre tasarımında iki ampul bir batarya ile çalıştırılmaktadır. Elektrik, devreye kablolandıkları sırayla, pilden her ampule birer birer akar. Bu durumda elektrik sadece bir yoldan akabildiğinden, ampullerden biri patlasaydı diğer ampul yanmayacaktır çünkü elektrik akımı kesilmiş olacaktır. Aynı şekilde, bir ampulün vidası söküldüğünde, her iki ampule giden akım akışı kesintiye uğrayacaktır.

Paralel Devreler

Paralel bir devrede, elektriğin üzerinde seyahat edeceği birden fazla yol vardır. Sağdaki örnekte, iki ampul, paralel devre tasarımında bir pille çalıştırılmaktadır. Bu durumda, elektrik birden fazla yoldan akabileceğinden, ampullerden biri patlasaydı, diğer ampul yine de yanabilirdi çünkü kırık ampule elektrik akışı, elektrik akışını durdurmayacaktır. iyi ampul. Aynı şekilde bir ampulün sökülmesi diğer ampulün yanmasını engellemeyecektir.

Direniş ne olacak?

Elektrik akışı, devrede ne kadar direnç olduğuna bağlıdır. Örneklerimizde ampuller direnç sağlar. Seri bir devrede, devredeki direnç, tüm ampullerin toplam direncine eşittir. Devrede ne kadar çok ampul varsa o kadar kısık yanarlar. Paralel bir devrede, akımın akabildiği birden fazla yol vardır, bu nedenle tüm devrenin direnci, yalnızca bir yolun mevcut olmasından daha düşüktür. Daha düşük direnç, akımın daha yüksek olacağı ve ampullerin bir seri devrede düzenlenen aynı sayıda ampulle karşılaştırıldığında daha parlak yanacağı anlamına gelir.

• Devre: Elektriğin içinden geçtiği döngü. Bir devre, pil gibi bir güç kaynağında başlar ve teller ve elektrikli bileşenler (ışıklar, motorlar vb.) boyunca akar.
• İletken: Elektriğin içinden geçmesine izin veren malzeme.
• Kriterler: Tasarımın genel boyutu vb. gibi karşılaması gereken koşullar.
• Mühendisler: Dünyanın mucitleri ve problem çözücüleri. Mühendislikte yirmi beş ana uzmanlık tanınır (infografiğe bakın).
• Mühendislik Tasarım Süreci: Süreç mühendisleri sorunları çözmek için kullanır. 
• Mühendislik Zihni Alışkanlıkları (EHM): Mühendislerin düşündüğü altı benzersiz yol.
• Yalıtkan: İçinden elektriğin geçmesine izin vermeyen madde.
• Yineleme: Test ve yeniden tasarım bir yinelemedir. Tekrarla (birden çok yineleme).
• Paralel Devre: Elektriğin içinden geçmesi için birden fazla yol sağlar.
• Prototip: Test edilecek çözümün çalışan bir modeli.
• Direnç: Yalıtım, dirençle ölçülür. Bir malzeme ne kadar yalıtkansa, o kadar fazla dirence sahiptir.
• Seri Devre: Elektriğin içinden tek bir yoldan geçmesine izin verir. 
• Kısa Devre: Birbirine temas etmesi gerekmeyen tellerin temas etmesidir.
  

 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

Bir ampul dizisindeki bir ışığı "yanıp sönen" bir ışıkla değiştirmenin dizideki tüm ışıkların da yanıp sönmesine neden olacağını açıklayan bir makale (veya öğrencinin yaşına bağlı olarak paragraf) yazın. Bu bir paralel veya seri devre örneği mi? Neden?

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.

• 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)

Enerji

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 4-PS3-4. Enerjiyi bir formdan diğerine dönüştüren bir cihazı tasarlamak, test etmek ve iyileştirmek için bilimsel fikirler uygulayın.

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Dizayn

• Standart 8: Öğrenciler tasarımın niteliklerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 9: Öğrenciler bir mühendislik tasarımı anlayışı geliştireceklerdir.
• Standart 10: Öğrenciler sorun giderme, araştırma ve geliştirme, icat ve yenilik ve problem çözmede deney yapmanın rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.

talimatlar

Sen mühendissin! Bir anahtarın birden fazla ışığı açabileceği bir sistem tasarlamanız gerekiyor! Bir örnek tatil ışıkları dizisi olabilir. Şimdi, size sağlanan pilleri, kabloları ve ampulleri kullanarak hem bir seri devre hem de bir paralel devre oluşturun. Seri devreniz aşağıdaki çizim gibi görünecektir:

Paralel Devrenizin nasıl görüneceğini gösteren kendi diyagramınızı aşağıya çizin:

Grup Tahminleri
Hem seri hem de paralel ampul devresi oluşturduktan sonra, aşağıdakiler hakkında grup olarak bazı tahminler yapın:

1. Tatil ışıklarının bir devredeki paralel veya seri ampullere bir örnek olduğunu düşünüyor musunuz? Sebebini açıkla:

2. Paralel devrede veya seri devredeki ampullerin daha parlak yanacağını düşünüyor musunuz? Sebebini açıkla:

3. Paralel devrenizdeki bir ampulü çıkarırsanız, diğer ampul (ler) hala yanar mı? Sebebini açıkla:

4. Seri devrenizdeki bir ampulü çıkarırsanız, diğer ampul (ler) hala yanar mı? Sebebini açıkla:

Test ve Sonuçlar

Şimdi yukarıdaki soru 2, 3 ve 4 için tahminlerinizi test edin. Ardından aşağıdaki soruları yanıtlayın:

1. Ampullerin parlaklığıyla ilgili tahminleriniz doğru muydu? Değilse, grubunuzun beklediğinden farklı olan ne oldu?

2. Paralel ve seri devrelerden bir ampul çıkarılırsa ne olacağıyla ilgili tahminleriniz doğru muydu? Değilse, grubunuzun beklediğinden farklı olan ne oldu?

• Arapça (Pdf)
• Svahili