Електрическата енергия е основна част от съвременния живот, но толкова често е неразбрана. Всички седяхме по време на гръмотевична буря и се чудехме на смъртоносната сила на мълнията. Всички знаем да не пипаме гнезда с мокри ръце, но разбираме ли защо ръцете ни трябва да са сухи? Електричеството контролира много основни функции на нашите тела, особено в мозъка и нервната система, а също така е изключително универсален ресурс, използван в домове и предприятия по целия свят. Следните дейности ще помогнат на учениците да разберат основите на електрическите вериги и как електричеството се отразява всеки ден на живота ни.
Природата на електричеството притеснява учените от хилядолетия и е разбрана наистина наистина през последните 200 години. Древните гърци за първи път отбелязват явлението тревни семена, залепващи към кехлибар (вкаменен дървен сок), след като кехлибарът се търка с животинска козина. Това е нещо, което по-късно ще открием като статично електричество . Терминът електричество идва от латинската дума за кехлибар, electrum и е използван за първи път от сър Томас Браун през 1600 г. след проучванията на Уилям Гилбърт за атрактивните свойства на кехлибара, където той използва термина "electricus".
В края на 19 век първата обществена електрическа мрежа е направена в Годалминг, Англия. Генератор на Siemens беше свързан с местна водна мелница и през града минаваха проводници, за да свържат различни светлини. Сега живеем в нов век, в който не можем да си представим живота без електричество. И в тази епоха съществуват ограничения върху нашите ресурси и учените търсят по-нови, по-зелени и по-изобретателни начини за производство на електроенергия.
Батерия, свързана с крушка с два проводника, е най-простата от електрическите системи, които използваме, за да започнем да преподаваме на нашите ученици. Батерията осигурява потенциална разлика, която кара зарядът в проводниците да се движи по веригата. Когато зарядът тече, ние го наричаме електрически ток. За да може да тече ток, ние се нуждаем от нещо, което да накара заряда да се движи, като батерия, и пълен път за зареждането на теченията. Ако електрическата верига не е пълна, отворена верига , токът няма да тече и по този начин крушката няма да светне.
Трите основни променливи в елементарните вериги са ток , напрежение (потенциална разлика) и съпротивление . Това е обобщено от закона на Ом: напрежение = ток x съпротивление. Напрежението се измерва във волта, тока в ампери и съпротивлението в ома. Можете да измервате ток с помощта на амперметър, който се поставя последователно в схема. За да измервате напрежението, трябва да свържете волтметър паралелно във веригата.
Ако увеличим потенциалната разлика, като добавим например повече батерии, тогава токът, който протича във веригата, също ще се увеличи. Съпротивлението е мярка за това колко трудно е токът да тече във верига. Ако добавим още крушки, общото съпротивление в дадена верига се увеличава. Ако увеличим съпротивлението, е по-трудно да се движат електроните, така че токът намалява и крушките ще бъдат по-тъмни или трептящи.
Ясно представете материалите. Кажете на учениците какво прави всеки компонент — батерия, крушка, проводници — преди да започнат. Ясните обяснения помагат на учениците да се чувстват уверени и безопасни.
Нарисувайте бърз диаграм заедно. Нарисувайте къде ще бъде всеки елемент върху хартия, преди да свържат нещо. Тази визуална стъпка предотвратява объркване и помага на учениците да мислят напред.
Демонстрирайте безопасно свързване на проводници. Напомнете на учениците да боравят внимателно с компонентите и да държат ръцете си сухи. Проверете връзките за безопасност и здравина, за да избегнете разхлабени проводници.
Позволете на учениците да включат своя кръг и да наблюдават лампата да светне. Попитайте ги да забележат какво се случва и да обсъдят защо. Това увеличава вълнението и затвърждава ученето за електричеството.
Обсъдете какво е минало добре и какво може да се подобри. Говорете за всякакви проблеми (като лампите да не светят) и предложете безопасни решения. Овластете учениците да мислят критично и да действат отговорно.
Електрическата верига е затворена пътечка, която позволява на електрическата енергия да тече от източник, като батерия, през проводници и устройства като крушки, и обратно към източника. Ако пътеката е прекъсната, се нарича отворена верига, и електричеството не може да тече.
Започнете с проста дейност: свържете батерия към крушка с помощта на проводници, за да покажете как тече електричество в верига. Използвайте визуални помощни средства като схеми на вериги или сторибордове, за да помогнете на учениците да визуализират всяка част и нейната функция.
В затворена верига електричеството тече и устройства като крушки работят. В отворена верига пътят е прекъснат, така че електричеството не тече и устройствата няма да работят.
Базовата верига включва захранващ източник (батерия), проводници и товар (като крушка). Понякога се добавят ключове и измервателни уреди за контрол и измерване на веригата.
Възпротивлението затруднява протичането на електричество. Ако добавите повече крушки или резистори, общото възпротивление се увеличава, причинявайки крушките да са по-слабо светещи или да трептят, защото протича по-малко ток.