Projekty naukowe, które obejmują elektronikę, oferują ekscytujące i interesujące sposoby na poznanie elektryczności. Tego typu praktyczne projekty pozwalają uczniom poznać jedną z największych sił napędzających współczesny świat. Eksperymenty naukowe zorientowane na energię elektryczną są proste lub złożone, w zależności od skali modelu lub innych budowanych obiektów oraz rodzaju potrzebnych materiałów.
Uczniowie szkół podstawowych mogą dodawać elementy elektryczne do modelowanych rzeźb z gliny za pomocą prostych technik i gliny przewodzącej prąd elektryczny dostępnej w Internecie lub w sklepach hobbystycznych. W przypadku uczniów gimnazjów i liceów odpowiednie mogą być bardziej złożone projekty, takie jak budynek własny prosty silnik lub rejestrowanie czasu, po jakim diody przestają działać, gdy są wystawione na wysoki poziom ciepło.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Uczniowie w każdym wieku mogą uczyć się o elektryczności w praktyczny sposób, wykonując projekt naukowy dotyczący elektryczności. Uczniowie szkół podstawowych mogą dodawać ruch i światło do modelowania glinianych rzeźb, uczniowie gimnazjów mogą budować własne proste silniki i licealiści mogą zmierzyć, jak długo diody przestają działać, gdy są podniesione do wysokiego poziomu temperatury.
Uczniowie Szkoły Podstawowej -- Projekt Modelowania Elektrycznej Gliny
Pomysł dodania ruchu lub światła do modelowania glinianych rzeźb prawdopodobnie wzbudzi zainteresowanie uczniów szkół podstawowych. Ten projekt oferuje uczniom ciekawy sposób na zdobycie podstawowej wiedzy na temat prostych, równoległych i szeregowych obwodów elektrycznych, a także stworzenie projektu, który lubią prezentować swoim rówieśnikom. Do tego projektu uczniowie mogą zakupić zestaw do modelowania elektrycznego, dostępny online lub w sklepie hobbystycznym. Takie zestawy zwykle zawierają baterie, pakiet baterii, diody LED, brzęczyki, jeden mały silnik i przepisy na wykonanie zarówno przewodzącej, jak i izolacyjnej plasteliny ze składników w kuchni. (Zobacz Zasoby)
Rozpocznij projekt, postępując zgodnie z przepisem, aby zrobić dwie różne wersje gliny. Włóż baterie do akumulatora, co pozwala na wykonanie obwodu z obu rodzajów gliny. Zrób dwie grudki gliny przewodzącej i jedną grudkę gliny izolacyjnej. Sklej trzy grudki gliny razem z gliną izolacyjną pośrodku. Przyklej każdy metalowy pręt przymocowany do poszczególnych przewodów z zestawu akumulatorów – jeden czerwony i jeden czarny – do każdej z bryłek gliny przewodzącej, a następnie wybierz lampę LED z zestawu.
Światło powinno mieć wystające z podstawy dwa przewody, zwane przewodami. Wetknij dłuższy przewód, dodatni lub czerwony, do bryłki gliny przewodzącej, w której znajduje się już czerwony przewód z akumulatora. Krótszy przewód od latarki włóż do bryłki plasteliny z czarnym przewodem z akumulatora. Dioda LED nie zaświeci się, jeśli sparujesz przewody z niewłaściwymi przewodami. Włącz akumulator, aby włączyć światło LED.
Możesz teraz poeksperymentować z silnikiem, brzęczykami i innym sprzętem z zestawu. Spróbuj uformować glinę w różne kształty lub dodaj ruch wraz ze światłami. Zanotuj wpływ różnych kształtów gliny na sukces obwodów. Przedstaw swoje odkrycia wraz z co najmniej jednym udanym elektrycznym modelem glinianym jako projekt naukowy.
Uczniowie klas średnich — projekt generatora silników elektrycznych
Dzięki zaledwie kilku prostym materiałom uczniowie gimnazjum, którzy znają już podstawowe zasady elektryczności, mogą zbudować własny, sprawny silnik-generator. Uczniowie mogą obserwować, jak małe zmiany wpływają na obroty silnika i eksperymentować, aby zobaczyć, jak szybko mogą uruchomić silnik.
Do tego projektu uczniowie będą potrzebować prostego zestawu silnikowego, takiego jak te dostępne w Internecie lub w sklepie modelarskim lub hobbystycznym. Zestawy te zwykle zawierają drut magnetyczny, spinacze do papieru, magnesy neodymowe, kompas i papier ścierny, a także elementy montażowe. Oprócz tych materiałów uczniowie będą również potrzebować nożyczek, małego kołka (takiego jak nasadka z markera), linijki, kawałka tektury 2 na 3 cale, taśmy elektrycznej i baterii C.
Korzystając z powyższych materiałów, uczniowie nawijają drut wokół małego kołka, tworząc elektromagnes z osiami (odcinki prostego, rozwiniętego drutu) po każdej stronie. Powłoka elektroizolacyjna drutu musi zostać usunięta z końców osi. Zrób wsporniki osi ze spinaczy biurowych i przyklej je do akumulatora. Ułóż trzy magnesy neodymowe na akumulatorze i zrównoważ elektromagnes na wspornikach, powodując obrót elektromagnesu.
Po zbudowaniu silnika uczniowie mogą eksperymentować, dodając lub usuwając magnesy i obserwując, jak ich kompas reaguje na różne zmiany wprowadzane w silniku. Uczniowie powinni przedstawić swoje odkrycia, a także sam gotowy silnik jako projekt naukowy. Filmy przedstawiające różne konfiguracje silników stanowią dobry dodatek do gotowego projektu.
Uczniowie szkół średnich -- Projekt dotyczący przegrzewania diod
Ten projekt wymaga od uczestnika doświadczenia z elektroniką. Wymaga również specjalistycznego sprzętu ze sklepów elektronicznych i pewnych podstawowych środków ostrożności, co oznacza, że projekt ten najlepiej sprawdza się w przypadku uczniów szkół średnich.
Ten projekt skupia się na elektronice i cieple. Podczas budowania obwodu elektronicznego za pomocą lutownicy przewody bardzo się nagrzewają. Celem tego projektu jest określenie, jak długo trwa przegrzewanie się urządzenia półprzewodnikowego. Aby to określić, uczniowie potrzebują 10 diod 1N4001, 9-woltowej baterii i zacisków do baterii, multimetru cyfrowego, 10 rezystorów 1 MΩ, kilku krótkie odcinki drutu, lutownica, lut bezołowiowy, małe imadło, opaski zaciskowe, termometr do piekarnika, stoper i kuchnia piekarnik.
Skalibruj diody, najpierw podłączając je do niskoprądowego źródła zasilania bateryjnego, a następnie ustawiając je w piekarniku w niskiej temperaturze – do 170 stopni – aż wszystkie będą takie same temperatura. Podłącz lutownicę, aby ją podgrzać, a po osiągnięciu temperatury przyłóż ją do jednej z diod na 1 sekundę, a następnie zanotuj multimetrem wszelkie zmiany w odczycie napięcia.
Powtórz ten proces dla każdej diody. W kolejnym kroku zmień czas kontaktu lutownicy z diodą i zmierz wyniki multimetrem. Zwróć uwagę, ile czasu zajmuje, zanim każda dioda osiągnie temperaturę, w której nie podaje już odczytu napięcia. Zanotuj swoje odkrycia i przedstaw je jako projekt naukowy wraz z pomocami wizualnymi.