Зробіть лампочку з батареями

Повідомлення про безпеку: Ця практична вправа призначена лише для використання в класі під наглядом вчителя, оскільки ця практична вправа, якщо її повторити, як описано, генерує електричний ланцюг і викличе спалах полум’я під склом.. (Зауважте, що IEEE не несе відповідальності за будь-які травми або пошкодження, пов’язані з використанням цих планів уроків або будь-якої діяльності, описаної тут.)

Будівельні матеріали (для кожної команди)

• Захисні окуляри
• Захисні рукавички
• Скляна банка
• Картонна трубка для паперових рушників або трубка від туалетного паперу
• Або 2 довгих дроту з затискачами типу алігатора, або 4 коротких, скріплених разом, щоб утворити два довгих дроту. (Доступно в магазинах Amazon, Home Depot, Loews, Walmart, Auto тощо)
• 8 батарей D (великі) (кожна батарея D має напругу 1.5 В, підключення їх усіх забезпечить 12 В)
• Грифель для олівця (використовуйте 0.5 мм) (вони легко ламаються, тому ви можете мати більше одного під рукою)
• Електрична стрічка
• Ножиці

Повна система Едісона
Ключовим аспектом успіху Едісона є його передбачливість створити дослідницьку лабораторію. Він перший винахідник, який розробив таку лабораторію для винахідницької роботи. Фінансування від Edison Electric Light Company дозволяє Едісону розширити свій цех, від додавання більшого машинного цеху та розширення його електричних та хімічних лабораторій до збільшення персоналу та розвитку електричної станції, Едісон створює повну систему ламп розжарювання, яка зачаровує світ.

Льюїс Ховард Латимер
Історія Льюїса Говарда Латімера розповідається рідко, але його ім’я має бути синонімом історії електричного світла. Кар'єра Латімера, сина рабів-утікачів, охоплює від зразкового служіння Союзу в Громадянській війні до створення патенту на телефон Олександра Грема Белла до роботи на відомого винахідника Хайрама Максима. Крім того, він подорожує світом, встановлюючи одні з перших електричних освітлювальних приладів, і закінчує роботу в компанії Томаса Алви Едісона, де стає єдиним афроамериканцем «Edison Pioneer».

https://reach.ieee.org/multimedia/lewis-howard-latimer/

Патент Томаса А. Едісона на «Фурнітура та кріплення для електричних ламп». Запатентовано 18 жовтня 1881 року.

https://reach.ieee.org/primary-sources/thomas-alva-edison-patent/

Фотографія електричної лампи, яка освітлюється шляхом пропускання струму через тіло Марка Твена.

https://reach.ieee.org/primary-sources/mark-twain-in-nikola-teslas-lab/ 

Рекламна література для Westinghouse Electric Co.

https://reach.ieee.org/primary-sources/light-through-the-ages/ 

«Льюїс Говард Латімер (1848-1928)… відвідував лише початкову школу, а решту своєї освіти займався самоучкою… Він мав неймовірний апетит до читання, малювання та навчання загалом. У 1880 році Герман Максим, головний інженер і електрик компанії United States Lighting Company, який був дуже вражений талантами Латімера як кресляря, найняв його. Латімер скористався цією можливістю, щоб дізнатися про електричну промисловість.

https://reach.ieee.org/primary-sources/inventor-lewis-latimer-biography-and-patent/ 

Артефакти, які дають уявлення про те, що використовувалося для освітлення в Стародавню епоху.

https://reach.ieee.org/primary-sources/illumination-during-the-ancient-era/

Design Challenge

Використовуючи перераховані матеріали, команди учнів сконструюють імпровізовану лампочку. Перегляньте демонстраційне відео нижче, щоб побачити приклад.

https://reach.ieee.org/multimedia/how-to-make-a-light-bulb-with-cardboard-and-pencil-lead/

1. Склейте батарейки разом, в лінію, ізоляційною стрічкою. Почніть з п’яти батарейок і повільно додавайте їх, поки не загориться. Переконайтеся, що всі плюсові кінці батареї торкаються мінусових кінців батареї, перш ніж заклеїти стрічкою, і що вони залишаються торкатися, коли всі склеєні разом.Повідомлення про безпеку: Ця практична діяльність призначена лише для використання в класі під наглядом вчителя, оскільки ця практична діяльність, якщо її повторити, як описано, генерує електричне ланцюг і викличе спалах полум’я під склом.
2. Розріжте картонну трубку так, щоб вона була достатньо короткою, щоб поміститися в скляну банку, коли скляну банку поставлено на неї; в той же час переконайтеся, що картонна трубка має достатню висоту, щоб вона доходила до половини верху банки.
3. Приклейте один кінець першого дроту алігатора до верхньої частини вирізаного картону так, щоб сам затискач був встановлений над картонною трубкою, а нижня частина затискача була надійно прикріплена до картонної трубки. Переконайтеся, що ви можете стиснути алігатора, щоб він відкрився.
4. Прикріпіть другий дріт алігатора до картонної трубки так само, як і вище, так, щоб сама затискача була майже навпроти затиску алігатора, яка вже була прикріплена до трубки. Примітка: грифель олівця буде розташований і закріплений між двома затискачами типу алігатора, які приклеєні до картону вгорі, тому переконайтеся, що ширина між затискачами є достатньо близькою, щоб це можна було зробити.
5. Поставте картонну трубку вгору так, щоб закріплені скотчем затискачі були спрямовані вгору.
6. Візьміть один грифель для олівця і закріпіть його на кожній із затискачів типу алігатора, які прикріплені до верхньої частини картонної трубки. Переконайтеся, що грифель олівця надійно закріплений і не зламався. Якщо він зламався, вийміть зламаний грифель для олівця із затискача-алігатора та спробуйте знову з новим грифелем олівця.
7. Поставте картонну трубку вгору так, щоб грифель олівця був у затискачах типу алігатора зверху, а дроти тягнулися з боків. Помістіть скляну банку на картонну трубку так, щоб дно скляної банки було закінчено і накривало картонну трубку грифелем для олівця, який знаходиться між затискачами типу алігатора.
8. Вимкнути світло.
9. Одягніть захисні рукавички, оскільки під час цього кроку затискачі можуть сильно нагрітися. Візьміть затискачі типу алігатора на іншому кінці проводів і в той же час підключіть один затискач типу алігатора до відкритого позитивного кінця акумулятора на підключених батареях, а також підключіть затискач типу алігатора іншого дроту та підключіть його до відкритого мінусового кінця акумулятора підключені батареї. Знову ж таки, підключіть їх одночасно. Засвітиться!

Рефлексія студента

1. Яким було життя до електричного освітлення?
2. Які винаходи та інновації сприяли розвитку ламп розжарювання?
3. Які проблеми були пов’язані з масовою поставкою електричного освітлення?
4. Як електричне освітлення було використано, щоб змінити світ, у якому ми живемо?

Урок можна зробити лише за 1 клас для старших учнів. Однак, щоб допомогти студентам почуватися поспішно і забезпечити успіх студентів (особливо для молодших школярів), розділіть урок на два періоди, що дає студентам більше часу на мозковий штурм, перевірку ідей та доопрацювання їх дизайну. Проведіть тестування та опис у наступному класі.

Хоча електроенергія викликала захват, і хоча електричні компанії наполегливо працювали, щоб завоювати внутрішній ринок електроенергії, її використання поширювалося повільно, що свідчить про опір споживачів, пов’язаний з вартістю, доступністю та альтернативами. Електрика вперше потрапила в будинки як батареї для пожежної та охоронної сигналізації; і потенційні клієнти дізналися, що електричне освітлення не задухає людей і не підпалює будинок відкритим полум’ям.

На початку двадцятого століття електрика відігравала дедалі більшу і складну роль у повсякденному житті західного суспільства, оскільки споживачі поступово ставали все більш залежними від неї як джерела енергії для світла, тепла та електроенергії. Напередодні Другої світової війни майже 80 відсотків житлових будинків у Сполучених Штатах мали електрику як основну форму освітлення. Однак більше 20 відсотків продовжували покладатися на гасове або бензинове освітлення, а майже один відсоток все ще використовував газове освітлення. Розрив між тими, хто використовує електричне освітлення в містах і сільських районах Америки, був набагато ширшим. Згідно з переписом населення США 1940 року, майже всі жителі міських громад і столичних районів мали електричне освітлення в своїх будинках, а сільські несільськогосподарські житла коливалися приблизно в середньому по країні. Проте майже дві третини сільських ферм продовжували покладатися на гасове чи бензинове освітлення. Справді, впровадження нової технології рідко є лінійним і завершеним процесом, але до середини століття все більше і більше людей звикли бачити і використовувати електрику. Однак у першому десятилітті двадцятого століття, залежно від місцевості, будівництва, наявності та особистих фінансів, можна було знайти у використанні широкий спектр джерел освітлення, зокрема: свічки; гас; бензин; вугілля або водяний газ; розжарене вугілля або водяний газ з мантями; електрична дуга; електричне світло розжарювання; та ацетиленовим газовим освітленням.

Сьогодні розвинений світ і певною мірою світ, що розвивається, залежать від електрики для багатьох щоденних зручностей, таких як опалення будинків; приготування ранкових напоїв; охолодження харчових продуктів; живлення комп'ютерів; освітлення житлових будинків, офісів, приміщень для відпочинку та вулиць; і роботу світлофора люди іноді ігнорують. Ця залежність усвідомлюється, коли електрика порушується, коли хмарочоси виходять з ладу, міста майже зупиняються, а міські центри іноді спалахують, що призводить до інцидентів громадянських заворушень і пограбування, які транслюються у вечірніх новинах. У разі втрати електроенергії люди також турбуються про розморожування холодильників і підтримання світла, тепла, кондиціонування повітря та водопостачання у своїх будинках і на підприємствах.

Цей розділ досліджує зв’язки між винаходом, комерціалізацією та впровадженням електричного освітлення, а також альтернативних форм штучного освітлення наприкінці ХІХ і на початку ХХ ст.

Вчителям рекомендується використовувати наведені нижче примітки під час підготовки до цього блоку та звертатися до додаткових ресурсів, наведених у кінці цього документа, для отримання додаткової інформації.

Електричне світло та сила назавжди змінили світ, у якому ми живемо. У віці двадцяти дев'яти років Томас Алва Едісон будує свою лабораторію в Менло-Парку, де починає зосереджуватися на лампі розжарювання та електричній системі, яка живить її. Від газового освітлення та дугового освітлення до ламп розжарювання ця історія коротко пояснює важливу роль Едісона у вирішенні проблеми ламп розжарювання. Він став відомий як «Чарівник Менло-Парку» за свою роботу над фонографом і незабаром відіграє важливу роль у розробці електричного світла.

https://reach.ieee.org/multimedia/edison-wizard-of-menlo-park/

Ілюстрація випробування першої лампи розжарювання в лабораторії Едісона.

https://reach.ieee.org/primary-sources/testing-incandescent-lamp-menlo-park/