Circuit Buddies: 14 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς λειτουργεί ο ηλεκτρισμός; Ακριβώς όπως τα αιμοφόρα αγγεία μεταφέρουν αίμα σε όλο το σώμα, τα καλώδια σε ένα κύκλωμα μεταφέρουν ηλεκτρικά ρεύματα σε διάφορα μέρη ενός ηλεκτρονικού συστήματος.

Τι είναι κύκλωμα; Ένα κύκλωμα είναι μια διαδρομή που κινεί ηλεκτρικά ρεύματα. Αυτός ο ηλεκτρισμός χρησιμοποιείται για την παροχή ενέργειας για φώτα και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που απολαμβάνουμε σε καθημερινή βάση.

Αυτό το μάθημα διδάσκει στους μαθητές τα βασικά για το πώς λειτουργεί ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα και τη λειτουργικότητα τεσσάρων απλών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Ο πυκνωτής, η αντίσταση, ο διακόπτης και η δίοδος. Θα μάθουν επίσης τα σχηματικά σύμβολα για τα εξαρτήματα επίσης.

SC.5. P.11.1

Διερευνήστε και επεξηγήστε το γεγονός ότι η ροή ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί κλειστό κύκλωμα (πλήρης βρόχος).

Προμήθειες

1 LED -

www.amazon.com/gp/product/B071GQMLBX/ref=p…

1 CAPACITOR ALUM 470UF 20% 16V RADIAL -

www.digikey.com/product-detail/el/panason…

2 RESISTOR 6.8K OHM 1/4W 5% AXIAL -

Μπαταρία 9 Volt- 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια ομάδα έως 10 μαθητές

Βήμα 1: Συγκέντρωση αναλωσίμων

1 LED -

1 CAPACITOR ALUM 470UF 20% 16V RADIAL -

2 RESISTOR 6.8K OHM 1/4W 5% AXIAL -

Μπαταρία 9 Volt- 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια ομάδα έως 10 μαθητές

Βήμα 2: Κατανόηση της αντίστασης

Η αντίσταση

Το πιο θεμελιώδες στοιχείο κυκλώματος και σύμβολα! Ένας αντιστάτης «αντιστέκεται» στη ροή των ηλεκτρονίων. Μπορείτε να σκεφτείτε μια αντίσταση ως σωλήνες διαφορετικού μεγέθους, όσο μεγαλύτερος είναι ο σωλήνας τόσο πιο εύκολο νερό μπορεί να ρέει, τόσο μικρότερος είναι ο σωλήνας τόσο πιο σκληρός είναι. Αν αγοράσετε ένα μιλκσέικ και πάρετε ένα μεγάλο χοντρό καλαμάκι και πιείτε το μιλκσέικ είναι εύκολο, αλλά αν πιείτε το ίδιο μιλκσέικ χρησιμοποιώντας ένα μικρό καλαμάκι σαν αναδευτήρα καφέ θα είναι πολύ σκληρό. Θα έχετε επίσης τη δυνατότητα να πιείτε το μιλκσέικ γρηγορότερα χρησιμοποιώντας το μεγαλύτερο καλαμάκι από το μικρότερο. Το μέγεθος της αντίστασης στο κύκλωμά μας περιορίζει πόσο γρήγορα ο πυκνωτής θα αδειάσει το φορτίο του. Προστατεύει επίσης το LED μας από υπερβολικό ρεύμα και ζημιά. Θα το συζητήσουμε αργότερα.

Η αντίσταση μετριέται σε Ohms όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή τόσο μεγαλύτερη αντίσταση στη ροή των ηλεκτρονίων. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο μικρότερο είναι το καλαμάκι στο παράδειγμα του milkshake μας.

Οι αντιστάσεις σε ένα σχηματικό σχήμα αντιπροσωπεύονται συνήθως από μερικές γραμμές ζιγκ-ζαγκ, με δύο ακροδέκτες να εκτείνονται προς τα έξω. Τα σχήματα που χρησιμοποιούν διεθνή σύμβολα μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα ορθογώνιο χωρίς λειτουργίες, αντί για τα σκαμπόλια.

Βήμα 3: Κατανόηση του πυκνωτή

Ο Πυκνωτής

Η χωρητικότητα είναι η ικανότητα ενός εξαρτήματος να αποθηκεύει ένα ηλεκτρικό φορτίο. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως την «ικανότητα» να αποθηκεύσετε μια χρέωση. Ένας πυκνωτής μπορεί να θεωρηθεί ως ένας κάδος νερού. Μπορείτε να γεμίσετε αυτόν τον κάδο με νερό και θα τον κρατήσει όσο δεν υπάρχουν διαρροές ή τρύπες στον κάδο. Το μέγεθος του πυκνωτή ισοδυναμεί με το μέγεθος του κάδου όσο μεγαλύτερος είναι ο κάδος, τόσο περισσότερη φόρτιση/νερό μπορεί να κρατήσει. Το Farad είναι η μέτρηση της ικανότητας ενός πυκνωτή να αποθηκεύει ένα φορτίο, όσο υψηλότερος είναι ο αριθμός, τόσο περισσότερο φορτίο/ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει. Σε αυτό το έργο χρησιμοποιούμε έναν πυκνωτή 470 micro-farad. Υπάρχουν δύο σύμβολα πυκνωτή που χρησιμοποιούνται συνήθως. Το ένα σύμβολο αντιπροσωπεύει έναν πολωμένο (συνήθως ηλεκτρολυτικό ή ταντάλιο) πυκνωτή και το άλλο είναι για μη πολωμένα καλύμματα. Σε κάθε περίπτωση υπάρχουν δύο ακροδέκτες, που τρέχουν κάθετα σε πλάκες. Το σύμβολο με μία καμπύλη πλάκα δείχνει ότι ο πυκνωτής είναι πολωμένος. Η καμπύλη πλάκα αντιπροσωπεύει την κάθοδο του πυκνωτή, η οποία πρέπει να βρίσκεται σε χαμηλότερη τάση από τη θετική, ακίδα ανόδου. Ένα σύμβολο συν μπορεί επίσης να προστεθεί στη θετική καρφίτσα του πολωμένου συμβόλου πυκνωτή.-- Μάθετε περισσότερα

Βήμα 4: Προσδιορίστε τα θετικά

Timeρα να δημιουργήσετε το κύκλωμά σας φίλε!

Προσδιορίστε το μεγαλύτερο πόδι πυκνωτή- Είναι το θετικό! Ο πυκνωτής ορίζει επίσης την αρνητική πλευρά με μια λωρίδα και ένα σύμβολο στην πλευρά της. Χρησιμοποιώντας μια αντίσταση- στρίψτε γύρω από το θετικό πόδι από πίσω και στρίψτε προς τα πάνω- Λυγίστε το πόδι του πυκνωτή στο κάτω μέρος για να σταθεί-

Βήμα 5: Κατανόηση της δίοδος/LED - Δίοδος εκπομπής φωτός

Μια δίοδος

Η δίοδος είναι ένα στοιχείο ημιαγωγών που επιτρέπει τη ροή των ηλεκτρονίων μόνο προς μία κατεύθυνση. Το σχηματικό του σύμβολο μοιάζει με ένα βέλος που δείχνει την κατεύθυνση που μπορεί να ρέει ο ηλεκτρισμός. Έχει επίσης μια κάθετη γραμμή στην άκρη του βέλους που αντιπροσωπεύει το μπλοκάρισμα της ροής προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Η λυχνία LED που χρησιμοποιούμε σε αυτό το κύκλωμα εκπέμπει φως όταν ρέει ρεύμα και ονομάζεται δίοδος εκπομπής φωτός. Οι δίοδοι είναι πολωμένες οπότε έχει μια θετική (άνοδο) πλευρά και μια αρνητική (κάθοδο) πλευρά και απαιτεί κάτι για να προσδιορίσει ποια είναι ποια. Οι περισσότερες δίοδοι έχουν μεγαλύτερο πόδι για να σας ενημερώσουν ποια είναι η θετική πλευρά. Η λυχνία LED μπορεί να χειριστεί μόνο λίγο ρεύμα και μπορεί να καταστραφεί εάν συνδεθεί απευθείας στην μπαταρία. Το ρεύμα μετριέται σε Αμπέρ που αντιπροσωπεύει τη ροή των ηλεκτρονίων. Οι τυπικές δίοδοι μπορούν να χειριστούν με ασφάλεια περίπου 10-20 milliamps ρεύματος. Οι αντιστάσεις στο κύκλωμά μας μειώνουν το ρεύμα και προστατεύουν τη δίοδο από ζημιά. Σκεφτείτε το σαν να προσπαθείτε να πιείτε νερό από έναν εύκαμπτο σωλήνα πυρκαγιάς. Θα σκάσει το στομάχι σας! Οι αντιστάσεις το κάνουν περισσότερο σαν να πίνουν από λάστιχο κήπου.

Βήμα 6: 2 Θετικά Κάντε το σωστό

Προσδιορίστε το μακρύτερο πόδι LED- Είναι επίσης το θετικό!

Χρησιμοποιώντας το προηγούμενο καλώδιο αντίστασης- Περιστροφή για σύνδεση στο θετικό καλώδιο LED- Η αντίσταση είναι ο σύνδεσμος των 2 θετικών καλωδίων/ και η ροή ενέργειας μεταξύ του πυκνωτή και του LED.

Βήμα 7: Home Stretch

Χρησιμοποιώντας το δεύτερο καλώδιο αντίστασης-

Περιστρέψτε το κοντό καλώδιο LED προς τα κάτω.

Μια αντίσταση αντιπροσωπεύει μια δεδομένη ποσότητα αντίστασης σε ένα κύκλωμα. Η αντίσταση είναι ένα μέτρο για το πώς η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος αντιτίθεται ή "αντιστέκεται".

Βήμα 8: Κάντε έναν βρόχο

Λυγίστε το κάτω μέρος του καλωδίου αντίστασης για να κάνετε έναν βρόχο.

Ο βρόχος είναι ο διακόπτης σας!

Ο διακόπτης είναι ένα στοιχείο που ελέγχει το άνοιγμα ή το κλείσιμο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Επιτρέπουν τον έλεγχο της ροής ρεύματος σε ένα κύκλωμα.

Βήμα 9: Φορτίστε τα

Ο φίλος σας είναι έτοιμος να χρεωθεί.

Συνδέστε τα θετικά σκέλη με τη θετική πλευρά/ και τα αρνητικά πόδια με την αρνητική πλευρά της μπαταρίας 9 Volt.

Κρατήστε για 2-5 δευτερόλεπτα!

Όταν μια μπαταρία είναι συνδεδεμένη σε μια σειρά αντίστασης και πυκνωτή, το αρχικό ρεύμα είναι υψηλό καθώς η μπαταρία μεταφέρει φορτίο από τη μία πλάκα του πυκνωτή στην άλλη.

Βήμα 10: Κατανόηση του διακόπτη

Ο διακόπτης

Ο διακόπτης είναι ένα στοιχείο που ελέγχει τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο βασικός διακόπτης έχει 2 θέσεις ανοιχτές και κλειστές. Όταν ένας διακόπτης είναι "ανοιχτός" αυτό σημαίνει ότι η ηλεκτρική ενέργεια δεν μπορεί να ρέει μέσα του και αναπαρίσταται στην παραπάνω εικόνα. Δείχνει ότι τα 2 καλώδια δεν είναι συνδεδεμένα. Όταν ένας διακόπτης είναι "κλειστός" δημιουργεί ένα "βραχυκύκλωμα" το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί με το τμήμα πύλης του διακόπτη κλειστό δείχνοντας τα 2 καλώδια συνδεδεμένα και στη συνέχεια ο ηλεκτρισμός μπορεί να ρέει από τη μία πλευρά στην άλλη. Ο διακόπτης στο κύκλωμά μας είναι ο βραχίονας του φίλου μας που έχει το βρόχο και μπορεί να ακουμπήσει στο πόδι του. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, η ενέργεια ρέει έξω από τον φορτισμένο πυκνωτή μέσω της πρώτης αντίστασης, μέσω της λυχνίας LED και στη συνέχεια μέσω της δεύτερης αντίστασης και τελικά καταλήγει στην αρνητική πλευρά του πυκνωτή. Ένα κύκλωμα ολοκληρώνεται όταν το ρεύμα μπορεί να ρέει από την υψηλότερη στην χαμηλότερη τάση μέσω του βρόχου των εξαρτημάτων μας. Η τάση μετριέται σε Volts και αντιπροσωπεύει το ηλεκτρικό δυναμικό ή την "ηλεκτρική πίεση" που έχει ένα κύκλωμα. Στην περίπτωσή μας φορτίζουμε τον πυκνωτή μας στα 9 Volt. Όταν κλείνετε το διακόπτη, η τάση θα πέσει αργά καθώς ο πυκνωτής αδειάζει μόνος του μέσω των αντιστάσεων και των LED. Καθώς η τάση πέφτει, το LED θα λάμπει λιγότερο έντονα μέχρι τελικά η τάση να είναι πολύ χαμηλή για να ανάψει το LED και ο πυκνωτής σας να αποφορτιστεί. Αγγίζοντας τον Πυκνωτή στη μπαταρία 9V, τον γεμίζετε ξανά στα 9V.

Βήμα 11: Ο Simon λέει "Αγγίξτε το πόδι σας!"

Χρησιμοποιήστε το βραχίονα Looped για να αγγίξετε το αρνητικό πόδι-

Όταν ο φίλος σας ανάψει- ξέρετε ότι έχει φορτιστεί και το κύκλωμά σας είναι καλό!

Βήμα 12: Έτοιμο για παιχνίδι

Ο φίλος σας μπορεί να φορτιστεί όσες φορές χρειάζεστε!

Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα είναι μια διαδρομή ή γραμμή μέσω της οποίας ρέει ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Η διαδρομή μπορεί να είναι κλειστή (ενωμένη και στα δύο άκρα), καθιστώντας την μια θηλιά. Ένα κλειστό κύκλωμα καθιστά δυνατή τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Μπορεί επίσης να είναι ένα ανοικτό κύκλωμα όπου η ροή ηλεκτρονίων διακόπτεται επειδή η διαδρομή είναι σπασμένη. Ένα ανοιχτό κύκλωμα δεν επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος.

Βήμα 13: Κάνοντας φίλους

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον φίλο σας για να συνδεθείτε με άλλους φίλους! Παρακολουθήστε τη ροή της ενέργειας!

Βήμα 14: Η επιστήμη πίσω από τη διασκέδαση

Αυτό το μάθημα διδάσκει στους μαθητές τα βασικά για το πώς λειτουργεί ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα και τη λειτουργικότητα τεσσάρων απλών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Ο πυκνωτής, η αντίσταση, ο διακόπτης και η δίοδος (στην πραγματικότητα η δίοδος εκπομπής φωτός LED).

Οι μαθητές δημιούργησαν ένα απλό ηλεκτρονικό κύκλωμα περιστρέφοντας τα καλώδια των εξαρτημάτων (σύρματα) μεταξύ τους με τη σωστή σειρά. Το κύκλωμα έμοιαζε με ένα μικρό ρομπότ όταν τοποθετήθηκε μαζί με ένα LED για το κεφάλι του. Ο πυκνωτής φορτίστηκε αγγίζοντάς τον σε μια μπαταρία 9 βολτ, ο πυκνωτής κράτησε τη φόρτιση μέχρι να κλείσει ο διακόπτης (το καλώδιο αντίστασης που δεν είναι συνδεδεμένος, είναι ο διακόπτης) και το LED να ανάψει μέχρι να αποφορτιστεί ο πυκνωτής.

Η επιστήμη είναι διασκεδαστική!

Καλή Δημιουργία!